基于微型惯性电学开关加速度阈值检测系统

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1、2012年第31卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)115基于微型惯性电学开关的加速度阈值检测系统沈慧，杨卓青，丁桂甫，赵小林(上海交通大学微纳科学技术研究院微米纳米加工技术国家级重点实验室，上海200240)摘要：传统的加速度阈值检测系统是基于微机械加速度计设计的，整体设计复杂，响应速度低，且易受外界电磁干扰。鉴于此，给出了一种基于微型惯性电学开关的加速度阈值检测系统的新式设计，通过微型惯性电学开关来感知和判断加速度是否超过阈值，然后对其输出信号进行处理，最后由LED显示

2、检测结果，同时设置了复位功能以便重复检测。对研制的系统进行了理论分析和电路仿真，并用落锤装置对制备的系统样品进行测试，结果表明：对于不同的加速度阈值，系统均能实现准确检测的功能。关键词：加速度阈值检测；微型惯性电学开关；信号处理；LED显示中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000787(2012)02-0115-03Anaccelerationthresholddetectionsystembased0nl·■l●J●●●·’electricallnernamicro-Switc11SHENHui，YANGZhuo—qi

3、ng，DINGGui—fu，ZHAOXiao—lin(NationalKeyLaboratoryofNano／MicroFabricationTechnology，ResearchInstituteofNano／MicroScienceandTechnology，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Traditionalaccelerationthresholddetectingsystemisbasedonmicro—accelerometer．Thewh

4、oledesignisverycomplicated．Thesystemresponseslowlyandissusceptibletoexternalelectromagneticinterference．Inviewoftheabove，anewdesignofaccelerationthresholddetectingsystem，whichcanperceiveandjudgewhethertheaccelerationexceedsthethresholdbytheelectricalinertiamicro—switchi

5、Spresented．Theoutputsignaloftheswitchisprocessed，andthedetectingresultisdisplayedwithLED．Thereisalsoaresetmodelinthesystem，SOitcanrepeatdetecting．Thesystemhasbeeninvestigatedbytheoreticalanalysisand‘circuitsimulation．Aftermanufactured，thesystemhasbeentestedbyusingdropwe

6、ight．Theresultsshowthatthesystemcanaccuratelydetectthedifierentaccelerationthreshold．Keywords：accelerationthresholddetection；electricalinertiamicro—switch；signalprocessing；LEDdisplay0引言其是否受到过不允许的振动水平，也就是说要清楚地了解随着微电子与信息技术的不断发展，基于微机电系统所运物品是否曾经受到了超越其承受极限的冲击。目前，(micro．elect

7、ro—mechanicalsystems，MEMS)的微型惯性电学此类监测系统通常都是基于微机械加速度计而设计的，不(也称加速度阈值)开关逐步被广泛应用于汽车、玩具及众但系统复杂，响应速度慢(约为5ms)，而且系统容易受到多工业领域，已逐步成为人们研究的热点“J。此类电学开外界电磁干扰，可靠性差。为此，本文研制了一种基于关的工作过程可以认为包含2个基本阶段，第一阶段就是微机械惯性电学开关，设计了可方便、精确地监测外界振动感受外界加速度(这时微开关的功能是作为传感器)，第二冲击是否超过其阈值的系统模块，并对其进行了相应的电阶段是在超过其

8、阂值的外界加速度作用下实现对电路的瞬路仿真和实验测试。间通断(这时微开关的功能是作为执行器)，可以说微型惯1系统设计性电学开关是一种集传感器与执行器功能为一体的MEMS1．1设计背景与要求器件J。本文所设计的检测系统是基