叠加电桥检测的加速度传感器设计

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随着 MEMS技术的发展，硅微加速度传感器应用日益广泛，例如 ：航空航天、生物、化学和医学分析、自动控制和振动测试等领域。基于 MEMS技术的加速度传感器 以其体积孝重量轻、灵敏度高和易于批量化生产等特点 日益受到人们的青睐 。。微机械加速度传感器按检测方式可分为压阻式 、压电式 、电容式 等。

压阻式加速度传感器灵敏度通常不及电容式和压电式加速度传感器，提高压阻式加速度传感器的灵敏度-般采收稿日期：2013-01-17基金项目：国际科技合作项目(61011140351)用2种办法：1)使用高应变系数的材料 。；2)进行结构创新 。由于悬臂梁-质量块”结构比薄膜结构具有更高的灵敏度，同时压阻式加速度传感器具有 良好的输出线性度 ，因此，本文设计的压阻式加速度传感器采用8根悬臂梁结构，每根悬臂梁的两端布放 2只力敏电阻器，16只力敏电阻器每4只电阻器组成 1个惠斯通电桥，4个惠斯通电桥的输出电压叠加后作为传感器的最终输出电压，有效提高了加速度传感器的灵敏度。本文对微加速度传感器进行了数学建模与有限元分析，利用仿真分析的结果结合压112 传 感 器 与 微 系 统 32苍结果表明：空气的 SPR共振角为51.993。，标准偏差为0.157。，相对 标 准 偏差 为 0.30% ；水 的 SPR 共 振 角为64.042。，标准偏差为0.133。，相对标准偏差为 0.21%≌气和水的相对标准偏差均小于0.5%，因此 ，本系统具有很好稳定性。

3 结 论本文在 TI Spreeta传感器的基础上，改进了光路结构并集成了流路和检测系统，形成了-个完整的 SPR传感检测设备。在光路结构中，改进了棱镜的外形尺寸和材料，增大了光源入射角度范围，可以进行更多样品的 SPR检测。同时，采用波长 630ilm的红光 LED，增加了 SPR峰的深度，能够更加准确地确定 SPR共振角的位置，提高了检测精度和灵敏度。采用高像素点线阵 CCD，也有助于获得更高的检测精度。传感芯片采用-侧镀有金膜的盖玻片，大大降低了成本，可以重复使用。在新建立的 SPR实验装置 利用空气、水和不同体积分数的乙醇进i r多次传感检测分析。

实验研究表明：该装置不仅能够对 样本进行精确检测，而且重复性、线性度和稳定性都很好。