本公開(kāi)涉及加速度計(jì)。
背景技術(shù):
一些加速度計(jì)包括電容性拾取系統(tǒng)。例如,導(dǎo)電材料(例如,電容器板)可沉積在檢測(cè)質(zhì)量(proofmass)的上表面上,并且相似的導(dǎo)電材料可沉積在檢測(cè)質(zhì)量的下表面上。沿加速度計(jì)的靈敏軸線施加的加速度或力引起檢測(cè)質(zhì)量或者向上或者向下偏轉(zhuǎn),從而引起拾取(pick-off)電容板與上部和下部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件之間的距離(例如,電容性間隙)變化。電容性間隙的這種變化引起電容性元件的電容的變化,其表示檢測(cè)質(zhì)量沿靈敏軸線的移位。電容的變化可用作移位信號(hào),移位信號(hào)可被施加至包括一個(gè)或多個(gè)電磁體(例如,力再平衡線圈)的伺服系統(tǒng)以使檢測(cè)質(zhì)量返回零位或靜止位置。
加速度計(jì)的表面上的薄膜引線(例如,線粘接連接)向?qū)щ姴牧虾碗姶朋w提供電氣連接。電子裝置可以基于相對(duì)于電容器板的電容的變化或電磁體中用以維持檢測(cè)質(zhì)量處于零位的驅(qū)動(dòng)電流增加來(lái)確定施加至加速度計(jì)的加速度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本公開(kāi)描述可以幫助減少加速度計(jì)中的偏差和偏差不穩(wěn)定性的技術(shù)、裝置以及系統(tǒng),其中偏差是在沒(méi)有輸入力(例如,輸入加速度或其它力)的情況下的加速度計(jì)輸出。加速度計(jì)系統(tǒng)的處理器可以基于加速度計(jì)輸出和偏差來(lái)確定加速度計(jì)值。在一些情況下,可以使用加速度計(jì)的性能的模型來(lái)確定偏差。如本文所描述的那樣,在一些示例中,由于熱效應(yīng)產(chǎn)生的模型中的誤差(本文中被稱為“熱模型誤差”)可以至少部分地由于加速度計(jì)的構(gòu)造得以減少。例如,能夠稱為熱模型誤差的一個(gè)分量的遲滯(即,檢測(cè)質(zhì)量的零位的變化)可以被減小。
在一個(gè)示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件包括:檢測(cè)質(zhì)量;圍繞所述檢測(cè)質(zhì)量的內(nèi)環(huán);圍繞所述內(nèi)環(huán)的外環(huán);一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部,其中所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部將所述內(nèi)環(huán)柔性地連接至所述外環(huán);中心墊彎曲部,其包括在所述中心墊彎曲部的遠(yuǎn)端部處的中心凸起墊,其中,所述中心墊彎曲部將所述中心凸起墊柔性地連接至所述內(nèi)環(huán);以及兩個(gè)或多個(gè)檢測(cè)質(zhì)量彎曲部,其中所述兩個(gè)或多個(gè)檢測(cè)質(zhì)量彎曲部將所述檢測(cè)質(zhì)量柔性地連接至所述內(nèi)環(huán)并允許所述檢測(cè)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)出由所述內(nèi)環(huán)限定的平面。
在另一示例中,加速度計(jì)支撐裝置包括非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件;包括凹部的磁體,其中所述磁體定位在所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分的第一側(cè)上;包括孔的極片,其中所述極片定位在所述磁體的第一側(cè)上,其中所述極片的所述孔與所述磁體的所述凹部對(duì)齊;以及定位在所述磁體的所述凹部和所述極片的所述孔中的銷,其中所述銷從所述磁體的所述凹部延伸至所述極片的第一側(cè)上方,其中加速度計(jì)支撐件的材料的組合高度和組合的熱膨脹系數(shù)(cte)被構(gòu)造成與所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的cte實(shí)質(zhì)上匹配,其中所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料帶有實(shí)質(zhì)上類似于所述加速度計(jì)支撐件的組合高度的高度。
在另一示例中,一種加速度計(jì)包括:檢測(cè)質(zhì)量組件,其包括檢測(cè)質(zhì)量和包括中心凸起墊的多個(gè)凸起墊,其中所述檢測(cè)質(zhì)量被構(gòu)造成響應(yīng)于施加至所述檢測(cè)質(zhì)量組件的加速度而移位;以及加速度計(jì)支撐件,其包括非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件;包括凹部的磁體,其中所述磁體定位在所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分的第一側(cè)上;包括孔的極片,其中所述極片定位在所述磁體的第一側(cè)上,其中所述極片的所述孔與所述磁體的所述凹部對(duì)齊;以及定位在所述磁體的所述凹部和所述極片的所述孔中的銷,其中所述銷從所述磁體的所述凹部延伸以連接至所述中心凸起墊;其中所述加速度計(jì)支撐件的材料的組合高度和組合的熱膨脹系數(shù)(cte)被構(gòu)造成與所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的cte實(shí)質(zhì)上匹配,其中所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述材料帶有實(shí)質(zhì)上類似于所述加速度計(jì)支撐件的所述組合高度的高度,并且其中,所述加速度計(jì)支撐件的所述材料的所述組合高度和所述組合cte被構(gòu)造成維持所述檢測(cè)質(zhì)量的電容板和所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的第二部分之間的電容間隙。
本公開(kāi)還包括以下技術(shù)方案:
方案1.一種檢測(cè)質(zhì)量組件,包括:
檢測(cè)質(zhì)量;
圍繞所述檢測(cè)質(zhì)量的內(nèi)環(huán);
圍繞所述內(nèi)環(huán)的外環(huán);
一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部,其中所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部將所述內(nèi)環(huán)柔性地連接至所述外環(huán);
中心墊彎曲部,其包括在所述中心墊彎曲部的遠(yuǎn)端部處的中心凸起墊,其中,所述中心墊彎曲部將所述中心凸起墊柔性地連接至所述內(nèi)環(huán);以及
兩個(gè)或更多個(gè)檢測(cè)質(zhì)量彎曲部,其中所述兩個(gè)或更多個(gè)檢測(cè)質(zhì)量彎曲部將所述檢測(cè)質(zhì)量柔性地連接至所述內(nèi)環(huán)并允許所述檢測(cè)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)出由所述內(nèi)環(huán)限定的平面。
方案2.根據(jù)方案1所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,還包括附接至所述檢測(cè)質(zhì)量和所述中心墊彎曲部的線圈,其中,所述檢測(cè)質(zhì)量包括電容器板,并且其中,所述電容器板的電容中心位于所述檢測(cè)質(zhì)量組件的傾斜中心處。
方案3.根據(jù)方案1所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,還包括多個(gè)墊彎曲部,其中,所述多個(gè)墊彎曲部被構(gòu)造成將多個(gè)凸起墊柔性地連接至所述外環(huán)。
方案4.根據(jù)方案3所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,其中,所述多個(gè)墊彎曲部隔離由非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料與所述外環(huán)的材料之間的熱膨脹系數(shù)(cte)失配引起的熱力和應(yīng)變。
方案5.根據(jù)方案3所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,其中,所述多個(gè)墊彎曲部中的每個(gè)墊彎曲部的尺寸和布置維持兩千赫茲(khz)以上的所述檢測(cè)質(zhì)量的共振模式。
方案6.根據(jù)方案3所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,其中,所述外環(huán)包括環(huán)形,并且其中,所述多個(gè)墊彎曲部中的每個(gè)墊彎曲部沿所述外環(huán)的徑向方向是柔性的,并且沿周向方向和垂直于所述外環(huán)的平面的方向是剛性的。
方案7.根據(jù)方案1所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,其中,所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部中的每個(gè)環(huán)彎曲部的尺寸和布置維持兩千赫茲(khz)以上的所述檢測(cè)質(zhì)量的共振模式。
方案8.根據(jù)方案1所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,其中,所述中心墊彎曲部隔離由加速度計(jì)支撐件的材料與所述內(nèi)環(huán)的材料之間的cte失配引起的熱力和應(yīng)變。
方案9.根據(jù)方案1所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,其中,所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部被構(gòu)造成將所述檢測(cè)質(zhì)量和所述內(nèi)環(huán)與所述外環(huán)的力和熱應(yīng)變隔離,并且其中,所述兩個(gè)或更多個(gè)檢測(cè)質(zhì)量彎曲部被構(gòu)造成將所述檢測(cè)質(zhì)量與所述內(nèi)環(huán)的力和熱應(yīng)變隔離。
方案10.根據(jù)方案1所述的檢測(cè)質(zhì)量組件,其中,所述檢測(cè)質(zhì)量的質(zhì)量中心被定位成實(shí)質(zhì)上接近所述檢測(cè)質(zhì)量組件的幾何中心。
方案11.一種加速度計(jì)支撐件裝置,其包括:
非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件;
包括凹部的磁體,其中所述磁體定位在所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分的第一側(cè)上;
包括孔的極片,其中所述極片定位在所述磁體的第一側(cè)上,其中所述極片的所述孔與所述磁體的所述凹部對(duì)齊;以及
定位在所述磁體的所述凹部和所述極片的所述孔中的銷,其中所述銷從所述磁體的所述凹部延伸至所述極片的第一側(cè)上方;
其中,所述加速度計(jì)支撐件的材料的組合的高度和組合的熱膨脹系數(shù)(cte)被構(gòu)造成與所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的cte實(shí)質(zhì)上匹配,其中所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料帶有實(shí)質(zhì)上類似于所述加速度計(jì)支撐件的所述組合的高度的高度。
方案12.根據(jù)方案11所述的裝置,其中,所述加速度計(jì)支撐件的材料的所述組合的高度和所述組合的cte包括所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述一部分、所述磁體以及所述銷的高度和cte。
方案13.根據(jù)方案11所述的裝置,其中,所述磁體的所述凹部是孔,所述加速度計(jì)支撐件還包括:
第二磁體;和
粘合劑層,其中,所述粘合劑層將所述第二磁體附接至所述磁體的第二側(cè)并將所述第二磁體附接至所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述一部分的所述第一側(cè)。
方案14.根據(jù)方案13所述的裝置,其中,所述加速度計(jì)支撐件的所述材料的所述組合的高度和所述組合的cte包括所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述一部分、所述粘合劑層、所述第二磁體以及所述銷的高度和cte。
方案15.根據(jù)方案11所述的裝置,其中,所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述一部分包括殷鋼或超殷鋼中的至少一者。
方案16.根據(jù)方案11所述的裝置,其中,所述銷的材料包括石英(sio2)。
方案17.根據(jù)方案11所述的裝置,其中,所述銷的材料具有低于返回路徑的最低cte的cte。
方案18.一種加速度計(jì),包括:
檢測(cè)質(zhì)量組件,其包括:
檢測(cè)質(zhì)量;和
包括中心凸起墊的多個(gè)凸起墊,
其中,所述檢測(cè)質(zhì)量被構(gòu)造成響應(yīng)于施加至所述檢測(cè)質(zhì)量組件的加速度而移位;和
加速度計(jì)支撐件,其包括:
非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件;
包括凹部的磁體,其中,所述磁體定位在所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分的第一側(cè)上;
包括孔的極片,其中,所述極片定位在所述磁體的第一側(cè)上,其中,所述極片的所述孔與所述磁體的所述凹部對(duì)齊;以及
定位在所述磁體的所述凹部和所述極片的所述孔中的銷,其中,所述銷從所述磁體的所述凹部延伸以連接至所述中心凸起墊;
其中,所述加速度計(jì)支撐件的材料的組合的高度和組合的熱膨脹系數(shù)(cte)被構(gòu)造成與所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的cte實(shí)質(zhì)上匹配,并且所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述材料帶有實(shí)質(zhì)上類似于所述加速度計(jì)支撐件的所述組合的高度的高度,并且其中,所述加速度計(jì)支撐件的所述材料的所述組合的高度和所述組合的cte被構(gòu)造成維持所述檢測(cè)質(zhì)量的電容板和所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的第二部分之間的電容間隙。
方案19.如方案18所述的加速度計(jì),其中,所述磁體的所述凹部是孔,所述加速度計(jì)支撐件還包括:
第二磁體;和
粘合劑層,其中,所述粘合劑層將所述第二磁體附接至所述磁體的第二側(cè)并將所述第二磁體附接至所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述一部分的所述第一側(cè)。
方案20.如方案19所述的加速度計(jì),其中,所述加速度計(jì)支撐件的所述材料的所述組合的高度和所述組合的cte包括所述非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的所述一部分、所述粘合劑層、所述第二磁體以及所述銷的高度和cte。
本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的細(xì)節(jié)在下文的附圖和描述中闡述。本公開(kāi)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從描述和附圖以及從權(quán)利要求中變得顯而易見(jiàn)。
附圖說(shuō)明
圖1是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)的檢測(cè)質(zhì)量組件的俯視圖的構(gòu)思性圖。
圖2是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)的檢測(cè)質(zhì)量組件的另一俯視圖的框圖。
圖3是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)的檢測(cè)質(zhì)量組件的另一俯視圖的框圖。
圖4是圖示帶有在建構(gòu)期間引起的力和/或應(yīng)變的示例加速度計(jì)的剖面視圖的構(gòu)思性圖。
圖5是圖示帶有在建構(gòu)期間引起的力和/或應(yīng)變的另一示例加速度計(jì)的剖面視圖的構(gòu)思性圖。
圖6是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和加速度計(jì)支撐件的示例底視圖的框圖。
圖7是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)用于計(jì)算加速度計(jì)支撐件的磁體的匹配高度的示例操作的流程圖。
具體實(shí)施方式
例如在航空器、自主車輛(例如“無(wú)人機(jī)”)、衛(wèi)星、導(dǎo)彈或其它精確導(dǎo)向系統(tǒng)中使用的導(dǎo)航系統(tǒng)和定位系統(tǒng)依靠加速度計(jì)的準(zhǔn)確性來(lái)執(zhí)行諸如位置確定、導(dǎo)航、海拔確定、航向確定、飛行表面(flightsurface)的主動(dòng)控制以及自動(dòng)駕駛功能的操作。由于將在下文更詳細(xì)地討論的因素,加速度計(jì)呈現(xiàn)偏差,這指代在沒(méi)有輸入力(例如,輸入加速度或其它力)的情況下的加速度計(jì)輸出。加速度計(jì)偏差指代在沒(méi)有沿加速度計(jì)的靈敏軸線施加加速度的情況下由觀察到的加速度計(jì)輸出表示的偏移誤差。換言之,偏差指代當(dāng)真實(shí)加速度為零時(shí),所指示的加速度與真實(shí)加速度之間的差異。為了改善加速度值確定的準(zhǔn)確性,該偏差可以在制造時(shí)建成模型,使得能夠校正加速度計(jì)讀數(shù)以考慮偏差。模型中的誤差可以潛在地影響偏差確定的準(zhǔn)確性,這會(huì)降低使用加速度計(jì)確定加速度值的準(zhǔn)確性。
可以影響偏差確定的準(zhǔn)確性的一種類型的建模誤差是熱模型誤差,這指代由于加速度計(jì)的材料受到溫度改變的影響而引入模型中的誤差。熱模型誤差可以引起偏差確定的誤差,這可以引起加速度計(jì)讀數(shù)的誤差。在航空應(yīng)用中,這些誤差能夠?qū)е吕缬行лd荷的不準(zhǔn)確傳送或者從期望的飛行路徑偏航。
加速度計(jì)測(cè)量檢測(cè)質(zhì)量組件相對(duì)于慣性參考系的加速度。在一些示例中,加速度計(jì)可以包括在檢測(cè)質(zhì)量組件上方的上部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。上部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和檢測(cè)質(zhì)量組件可以共同地形成上部電容性拾取系統(tǒng)(例如,第一可變電容器)的部分。例如,當(dāng)加速度計(jì)的加速度使檢測(cè)質(zhì)量移位時(shí),上部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與檢測(cè)質(zhì)量的頂部上的電容器板之間的電容間隙的電容的改變可以被用作對(duì)檢測(cè)質(zhì)量的移位的量的指示。檢測(cè)質(zhì)量從電氣零位移位的量與附隨加速度計(jì)的加速度的大小成比例。因此,通過(guò)測(cè)量上部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與電容器板之間的電容的改變,加速度計(jì)能夠確定檢測(cè)質(zhì)量所經(jīng)歷的加速度。
額外地或替代性地,在一些示例中,加速度計(jì)可以包括在檢測(cè)質(zhì)量組件下方的下部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。下部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和檢測(cè)質(zhì)量組件可共同地形成下部電容性拾取系統(tǒng)(例如,第二可變電容器)的部分。例如,當(dāng)加速度計(jì)的加速度使檢測(cè)質(zhì)量移位時(shí),下部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與檢測(cè)質(zhì)量的底部上的電容器板之間的電容間隙的電容的改變可以被用于以與上文針對(duì)上部電容性拾取系統(tǒng)所描述的方式相似的方式確定加速度。檢測(cè)質(zhì)量從電氣零位移位的量可以與附隨加速度計(jì)的加速度的大小成比例。因此,通過(guò)測(cè)量下部非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與電容器板之間的電容的改變,加速度計(jì)能夠確定檢測(cè)質(zhì)量所經(jīng)歷的加速度。
在一些示例中,上部電容性拾取系統(tǒng)和下部電容性拾取系統(tǒng)可以被用作組合的電容性拾取系統(tǒng)。在這些示例中,組合的拾取系統(tǒng)可為加速度值的確定提供線性化(例如,用以確定加速度計(jì)的加速度的算法的簡(jiǎn)化)。雖然電容性拾取系統(tǒng)已經(jīng)被描述為“上部”和“下部”,但這些術(shù)語(yǔ)僅意指電容性拾取系統(tǒng)之間的區(qū)別并且不用于限定任何物理關(guān)系,除非另有陳述。
在一些示例中,在檢測(cè)質(zhì)量組件上方和/或下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和位于檢測(cè)質(zhì)量的第一側(cè)和/或第二側(cè)上的力再平衡線圈可形成力再平衡系統(tǒng)的部分。當(dāng)加速度計(jì)的加速度引起將被施加到檢測(cè)質(zhì)量的力時(shí);為了幫助維持檢測(cè)質(zhì)量位置(例如,防止檢測(cè)質(zhì)量由于該力而移位),伺服機(jī)構(gòu)增加力再平衡線圈中的電流以驅(qū)動(dòng)來(lái)自組合的電容性拾取系統(tǒng)的差動(dòng)電容達(dá)到零,并且因此維持檢測(cè)質(zhì)量的電氣零位。力再平衡線圈中電流的增加提供與由加速度形成的力相對(duì)的力。該相對(duì)力維持檢測(cè)質(zhì)量的電氣零位。電流的增加與所施加的加速度成比例,并且因此,維持檢測(cè)質(zhì)量的電氣零位所需的電流的量能夠用于計(jì)算加速度計(jì)所經(jīng)歷的加速度。雖然該示例描述了使用來(lái)自組合的電容性拾取系統(tǒng)的差動(dòng)電容,但應(yīng)理解的是,來(lái)自上部電容性拾取系統(tǒng)或下部電容性拾取系統(tǒng)中的任一者的電容也可由伺服機(jī)構(gòu)單獨(dú)使用以維持檢測(cè)質(zhì)量的零位。
檢測(cè)質(zhì)量具有機(jī)械零位和電氣零位兩者。檢測(cè)質(zhì)量的機(jī)械零位是當(dāng)沒(méi)有加速度被施加到檢測(cè)質(zhì)量或受到其它影響(諸如伺服系統(tǒng))時(shí)檢測(cè)質(zhì)量的物理位置。檢測(cè)質(zhì)量的電氣零位是當(dāng)沒(méi)有加速度被施加到檢測(cè)質(zhì)量,但是受到伺服系統(tǒng)影響時(shí),檢測(cè)質(zhì)量的物理位置。在理想系統(tǒng)中,機(jī)械零位等于電氣零位。然而,在實(shí)際世界系統(tǒng)中,由于伺服系統(tǒng)的影響,電氣零位可以不同于機(jī)械零位。換言之,電氣零位可以不位于機(jī)械零位處,因?yàn)樗欧到y(tǒng)使檢測(cè)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)至電氣零位。檢測(cè)質(zhì)量的電氣零位與機(jī)械零位之間的位置的這種差異可以引起檢測(cè)質(zhì)量彎曲以向檢測(cè)質(zhì)量施加力,這可以是加速度計(jì)的偏差的部分來(lái)源。
例如,如果檢測(cè)質(zhì)量上的電容器的電容變化,則伺服系統(tǒng)將建立不同的電氣零位。該新的電氣零位是新的偏差,其導(dǎo)致由加速度計(jì)系統(tǒng)的處理器確定加速度值的新的偏差誤差。相似地,在另一示例中,如果檢測(cè)質(zhì)量的彎曲由于熱膨脹而變化,則將建立不同的機(jī)械零位。該新的機(jī)械零位是新的偏差,其導(dǎo)致新的偏差誤差。本文所描述的技術(shù)和裝置通過(guò)防止或最小化檢測(cè)質(zhì)量的電氣零位和機(jī)械零位的變化來(lái)減小新的偏差誤差。
如本文所描述的那樣,遲滯大體上指代在已將力和/或應(yīng)變施加到檢測(cè)質(zhì)量并移除之后,檢測(cè)質(zhì)量不返回先前的零位(例如,機(jī)械零位和/或電氣零位)的趨勢(shì)。由于使用和溫度變化導(dǎo)致的加速度計(jì)部件的物理性質(zhì)的變化,檢測(cè)質(zhì)量的機(jī)械零位和/或電氣零位可隨時(shí)間變化。例如,檢測(cè)質(zhì)量的機(jī)械零位和/或電氣零位可以在已將力和/或熱應(yīng)變施加至加速度計(jì)并且然后移除之后變化。
此外,在加速度計(jì)的建構(gòu)期間的非理想條件也能夠引起偏差模型的誤差。例如,在理想條件下,加速度計(jì)中檢測(cè)質(zhì)量組件的材料(例如,石英或硅)和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料(例如,殷鋼(invar)或超殷鋼)是完美地平面的,從而導(dǎo)致在組裝期間當(dāng)將非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和檢測(cè)質(zhì)量組件壓在一起時(shí)不生成應(yīng)變。然而,在正常的制造條件下,檢測(cè)質(zhì)量組件和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料可以限定表面變型。因此,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在加速度計(jì)的建構(gòu)期間可以壓縮檢測(cè)質(zhì)量組件,這可在檢測(cè)質(zhì)量組件上施加應(yīng)變。此外,當(dāng)將腹帶施加至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件時(shí),由于腹帶壓縮檢測(cè)質(zhì)量組件和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件以形成加速度計(jì),因此這些壓縮力保留在檢測(cè)質(zhì)量組件上。
在制造時(shí),加速度計(jì)能夠經(jīng)受校準(zhǔn)程序以構(gòu)建加速度計(jì)的熱行為的熱模型,以便幫助確定加速度計(jì)讀數(shù)中存在的偏差。雖然該熱模型在制造時(shí)可以是相對(duì)準(zhǔn)確的,但熱模型的準(zhǔn)確性以及因此加速度計(jì)的準(zhǔn)確性可能隨著使用降低。例如,熱模型中的誤差可以在校準(zhǔn)過(guò)程之后才開(kāi)始出現(xiàn)。在熱模型確定之后的加速度計(jì)的加熱和冷卻可以引起檢測(cè)質(zhì)量組件內(nèi)檢測(cè)質(zhì)量位置的位置變化和/或引起加速度計(jì)的檢測(cè)質(zhì)量與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件之間的電容間隙的變化。例如,加速度計(jì)的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、磁體、極片、腹帶以及環(huán)氧樹(shù)脂可具有與檢測(cè)質(zhì)量組件的材料不同的熱膨脹系數(shù)(cte),從而引起非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、磁體、極片、腹帶以及環(huán)氧樹(shù)脂在被加熱和/或冷卻之后相對(duì)于檢測(cè)質(zhì)量組件的材料改變其物理結(jié)構(gòu)。
額外地或替代性地,在建構(gòu)期間,施加在加速度計(jì)上的力和/或應(yīng)變可以引起加速度計(jì)的物理結(jié)構(gòu)隨時(shí)間發(fā)生額外變化。在建構(gòu)期間施加在加速度計(jì)上的應(yīng)力可隨時(shí)間緩慢地消除。因此,在制造時(shí)針對(duì)加速度計(jì)確定的初始熱模型因?yàn)檫@些應(yīng)力消除可以隨時(shí)間變得更不準(zhǔn)確。為了減小熱模型誤差,本文公開(kāi)了可以防止或最小化在建構(gòu)期間和使用期間施加在加速度計(jì)上的力和/或應(yīng)變的技術(shù)和裝置,其可導(dǎo)致檢測(cè)質(zhì)量位置和電容間隙的不依賴于加速度的變化。換言之,本文所公開(kāi)的技術(shù)、裝置和系統(tǒng)可以增加加速度計(jì)的熱模型隨溫度和時(shí)間的穩(wěn)定性。
根據(jù)本公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)造的檢測(cè)質(zhì)量組件可包括多個(gè)凸起墊,其包括位于加速度計(jì)的幾何中心的中心凸起墊。如將在下文更詳細(xì)地解釋的那樣,多個(gè)凸起墊可以被構(gòu)造成將非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件(例如,類似于可變電容器的“定子”)和腹帶的應(yīng)變與檢測(cè)質(zhì)量組件隔離。
在本公開(kāi)的技術(shù)和裝置的一些示例中,外環(huán)(hoop)的多個(gè)凸起墊可將支撐檢測(cè)質(zhì)量的內(nèi)環(huán)與由加熱和冷卻所引起的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的彎折引起的力和/或應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,中心凸起墊和加速度計(jì)支撐件可以在零標(biāo)距長(zhǎng)度構(gòu)造中將支撐檢測(cè)質(zhì)量的內(nèi)環(huán)與由非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的加熱和冷卻所引起的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的彎折引起的力和/或應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,加速度計(jì)支撐件可允許尺寸補(bǔ)償?shù)膽覓旒╯uspension)。例如,尺寸補(bǔ)償?shù)膽覓旒梢允菍?shí)質(zhì)上匹配非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的高度和cte的加速度計(jì)支撐件的不同材料的組合高度和組合cte。
圖1是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)構(gòu)造的檢測(cè)質(zhì)量組件的俯視圖的構(gòu)思性圖。在圖1的示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件1包括外環(huán)2、凸起墊4a-4c(共同地“凸起墊4”)、環(huán)彎曲部6、內(nèi)環(huán)8、中心墊彎曲部10、檢測(cè)質(zhì)量12、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14a和14b(共同地“檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14”)、線圈16、中心凸起墊18以及電容器板20。
在一些示例中,外環(huán)2、凸起墊4、環(huán)彎曲部6、內(nèi)環(huán)8、中心墊彎曲部10、檢測(cè)質(zhì)量12、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14和中心凸起墊18可全部由相同材料制成(例如,由單件式(monolithic)材料制成)。在一些示例中,該單件式材料可以是非晶玻璃(例如,熔融石英、pyrex?或zerodor?)。在一些示例中,該單件式材料可以是晶狀固體(例如,硅、鈦或耐蝕游絲合金)。在其它示例中,僅外環(huán)2、凸起墊4、環(huán)彎曲部6、內(nèi)環(huán)8、中心墊彎曲部10、檢測(cè)質(zhì)量12、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14和中心凸起墊18的一部分由相同材料制成(例如,由單件式材料制成)。在又一示例中,外環(huán)2、凸起墊4、環(huán)彎曲部6、內(nèi)環(huán)8、中心墊彎曲部10、檢測(cè)質(zhì)量12、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14和中心凸起墊18可由不同材料制成。
外環(huán)2通過(guò)環(huán)彎曲部6向內(nèi)環(huán)8提供柔性支撐,向凸起墊4提供支撐,并且也可以包含可使檢測(cè)質(zhì)量12移位的應(yīng)變。在一些示例中,外環(huán)2可限定檢測(cè)質(zhì)量12、凸起墊4以及環(huán)彎曲部6所處的平面。在一些示例中,外環(huán)2可以是一件單件式材料,其帶有被蝕刻出以形成檢測(cè)質(zhì)量組件1的多個(gè)特征。在一些示例中,外環(huán)2可由石英或硅制成。盡管外環(huán)2在圖1中示出為環(huán)形形狀,但預(yù)想到,外環(huán)2可以是任何形狀(例如,方形、矩形、卵形等)。
凸起墊4將檢測(cè)質(zhì)量12與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件分離,如下文在圖4和5中所描述的那樣。在一些示例中,凸起墊4的高度可限定非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和檢測(cè)質(zhì)量12之間的電容性間隙(未示出)。在一些示例中,凸起墊4的高度可在一英尺的兩千分之一到一千分之一之間。在一些示例中,凸起墊4可在外環(huán)2的兩側(cè)上。在一些示例中,凸起墊4可接收由加速度計(jì)的建構(gòu)或環(huán)境所引起的來(lái)自非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的力和/或應(yīng)變。
在一些示例中,凸起墊4可使得檢測(cè)質(zhì)量12能夠與建構(gòu)期間引起的傳動(dòng)力和/或熱應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,凸起墊4可向非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件(未示出)提供摩擦力并且防止非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在加速度計(jì)的建構(gòu)期間移動(dòng)或滑動(dòng),如圖4和5中所描述的那樣。
環(huán)彎曲部6將外環(huán)2柔性地連接至內(nèi)環(huán)8。在一些示例中,環(huán)彎曲部6可沿周向方向和垂直于由外環(huán)2限定的平面的方向是剛性的,這可以使環(huán)彎曲部6能夠?qū)?nèi)環(huán)8和檢測(cè)質(zhì)量12與施加在外環(huán)2的凸起墊4上的應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,環(huán)彎曲部6的高度可以是大約一英尺的千分之三十(例如,0.030英尺)。
內(nèi)環(huán)8通過(guò)檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14向檢測(cè)質(zhì)量12提供支撐,通過(guò)中心墊彎曲部10向中心凸起墊18提供支撐,并且可以包含也可以使檢測(cè)質(zhì)量12移位的應(yīng)變。在一些示例中,內(nèi)環(huán)8可限定一定平面,檢測(cè)質(zhì)量12、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14以及中心墊彎曲部10也位于該平面中。在一些示例中,內(nèi)環(huán)8可以是一件單件式材料,其帶有被蝕刻出以形成檢測(cè)質(zhì)量組件1的多個(gè)特征。在一些示例中,內(nèi)環(huán)8基本上由石英或硅組成。盡管內(nèi)環(huán)8在圖1中示出為環(huán)形形狀,但預(yù)想到,內(nèi)環(huán)8可以是任何形狀(例如,方形、矩形、卵形等)。
中心墊彎曲部10將中心凸起墊18柔性地連接至內(nèi)環(huán)8,并在內(nèi)環(huán)8內(nèi)支撐中心凸起墊18。在一些示例中,中心墊彎曲部10可沿周向方向和沿垂直于由外環(huán)2限定的平面的方向是剛性的,這可以使中心墊彎曲部10能夠?qū)?nèi)環(huán)8和檢測(cè)質(zhì)量12與施加在中心凸起墊18上的應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,中心墊彎曲部10的高度可以是大約一英尺的千分之三十(例如,0.030英尺)。
檢測(cè)質(zhì)量12用檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14柔性地連接至內(nèi)環(huán)8,并被構(gòu)造成響應(yīng)于檢測(cè)質(zhì)量組件1的加速度從由內(nèi)環(huán)8限定的平面運(yùn)動(dòng)出。在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量12可在檢測(cè)質(zhì)量12的頂部和底部上包含c形電容器板(未示出),其可提供電容的中心,并且在檢測(cè)質(zhì)量12移位時(shí),增加和減小與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件(未示出)的電容性間隙處的電容。
檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14將檢測(cè)質(zhì)量12柔性地連接至內(nèi)環(huán)8并且在內(nèi)環(huán)8內(nèi)支撐檢測(cè)質(zhì)量12。在一些示例中,由于檢測(cè)質(zhì)量組件1的加速度,檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14可使檢測(cè)質(zhì)量12能夠在由內(nèi)環(huán)8限定的平面周圍運(yùn)動(dòng)。例如,檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14可沿徑向和周向方向是剛性的,并沿垂直于由外環(huán)2限定的平面的方向是柔性的,并且檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14可允許檢測(cè)質(zhì)量12移位出由內(nèi)環(huán)8和/或外環(huán)2限定的平面。換言之,檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14可被構(gòu)造成將檢測(cè)質(zhì)量12與內(nèi)環(huán)8的力和/或熱應(yīng)變實(shí)質(zhì)上隔離。在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14可大約為一毫米厚。
線圈16可以是附接至檢測(cè)質(zhì)量組件1的側(cè)面的力再平衡線圈。在一些示例中,線圈16可以連接至電子裝置(未示出),其可用于將檢測(cè)質(zhì)量12定位在磁性組件中的零位處。在一些示例中,電子裝置可包括一個(gè)或多個(gè)處理器,諸如一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、通用微處理器、專用集成電路(asic)、場(chǎng)可編程邏輯陣列(fpga)或其它等價(jià)的集成的或離散的邏輯電路。
當(dāng)將加速度施加至包括檢測(cè)質(zhì)量組件1和磁性組件的加速度計(jì)時(shí),電子裝置可增加線圈16中的電流以維持檢測(cè)質(zhì)量12處于零位。電流的增加可與施加至加速度計(jì)的加速度的量成比例。在一些示例中,線圈16中的電流可由電子裝置(例如,伺服機(jī)構(gòu))增加,以通過(guò)將檢測(cè)質(zhì)量12的電容器板與磁性組件之間的差動(dòng)電容驅(qū)動(dòng)至零來(lái)維持檢測(cè)質(zhì)量12的零位。在這些示例中,線圈16中的電流增加可提供維持檢測(cè)質(zhì)量12的零位所需要的相對(duì)力。電流的增加與加速度計(jì)的所施加的加速度成比例,并且因此,加速度計(jì)的電子裝置可使用電流的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定加速度的量。
在中心墊彎曲部10的遠(yuǎn)端部處的中心凸起墊18連接至加速度計(jì)支撐件,如下文在圖4和5中所描述的那樣。在一些示例中,中心凸起墊18的高度可限定非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和檢測(cè)質(zhì)量12的電容器板(未示出)之間的電容性間隙(未示出)。在一些示例中,中心凸起墊18的高度可在一英尺的兩千分之一到一千分之一之間。在一些示例中,中心凸起墊18可位于中心墊彎曲部10的遠(yuǎn)端部處的兩側(cè)上。在一些示例中,中心凸起墊18可接收由加速度計(jì)的建構(gòu)所引起的來(lái)自加速度計(jì)支撐件的力和/或應(yīng)變,如下文在圖4和5中所描述的那樣。在一些示例中,中心凸起墊18可以實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)的零標(biāo)距構(gòu)造(zerogaugeconfiguration)。
在一些示例中,中心凸起墊18可使檢測(cè)質(zhì)量12能夠與在建構(gòu)期間所引起的或來(lái)自加速度計(jì)的環(huán)境的力和/或應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,中心凸起墊18可向加速度計(jì)支撐件提供摩擦力并且防止非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在加速度計(jì)的建構(gòu)期間移動(dòng)或滑動(dòng),如下文在圖4和5中所描述的那樣。
在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件1的特征可通過(guò)激光器(例如,二氧化碳激光器)在單件式材料中切割間隙來(lái)形成。在這些示例中,間隙可以是大約一英尺的千分之二厚。例如,外環(huán)2與內(nèi)環(huán)8之間的間隙可由激光器在一英尺的千分之二厚下切割出。
電容器板20是位于檢測(cè)質(zhì)量12的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面上的導(dǎo)電材料。在一些示例中,電容器板20可氣相沉積至檢測(cè)質(zhì)量12上。在一些示例中,電容器板20也可以是加速度計(jì)中的拾取系統(tǒng)的部分,其中電容器板20與加速度計(jì)的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件形成電容性間隙。在這些示例中,電容器板20可向電子裝置提供信號(hào),以允許電子裝置通過(guò)增加或減小電流來(lái)伺服線圈16,這可以維持檢測(cè)質(zhì)量12處于零位中,并且增加的或減少的電流與施加至檢測(cè)質(zhì)量組件1的加速度成比例。在一些示例中,電容器板的中心線可穿過(guò)中心凸起墊的中心,這可以降低加速度計(jì)對(duì)傾斜的敏感性。在一些示例中,電容器板20可以類似于可變電容器的轉(zhuǎn)子。
在圖1的示例中,凸起墊4在內(nèi)環(huán)8與外環(huán)2的外部之間位于外環(huán)2上。盡管未在圖1中示出,但在一些示例中,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件可圍繞檢測(cè)質(zhì)量組件1并且可通過(guò)凸起墊4附接至外環(huán)2。在一些示例中,外環(huán)2可以被構(gòu)造成比內(nèi)環(huán)8更加柔軟,使得通過(guò)凸起墊4施加至外環(huán)2的力和熱應(yīng)變可以被減小和/或與內(nèi)環(huán)8和檢測(cè)質(zhì)量12隔離。
例如,通過(guò)具有環(huán)彎曲部6,外環(huán)2可以隔離檢測(cè)質(zhì)量組件1上的力和熱應(yīng)變,其中環(huán)彎曲部6可以是沿徑向方向是薄的(例如,柔性的)并且沿周向方向和垂直于由外環(huán)2限定的平面的方向是剛性的。在一些示例中,環(huán)彎曲部6可將內(nèi)環(huán)8與凸起墊4隔離,以允許非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件隨溫度徑向膨脹,同時(shí)向內(nèi)環(huán)8傳遞更少的應(yīng)變,其中應(yīng)變將引起檢測(cè)質(zhì)量12的電容器板運(yùn)動(dòng)并形成偏差。在一些示例中,在加速度計(jì)的建構(gòu)期間,凸起墊4可以支撐非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件,這防止非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件由于由腹帶施加的壓縮力而更緊密地彎折在一起,如圖4和5中所描述的。在一些示例中,壓縮力可由高于石英/殷鋼層疊的cte的腹帶的cte引起,其中腹帶附接至該石英/殷鋼層疊。例如,當(dāng)腹帶從環(huán)氧樹(shù)脂的升高的固化溫度冷卻時(shí),腹帶比石英/殷鋼層疊收縮得更多,并且使石英/殷鋼層疊受到壓縮。
可根據(jù)本公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)造檢測(cè)質(zhì)量組件1以減小熱模型誤差,這可以使得電子裝置能夠更好地確定檢測(cè)質(zhì)量組件1的加速度。通常,加速度計(jì)包括力和/或應(yīng)變、不同的cte以及環(huán)氧樹(shù)脂,這將隨時(shí)間和溫度改變加速度計(jì)的狀態(tài),從而在加速度計(jì)的建構(gòu)和/或環(huán)境的加熱和冷卻期間引起遲滯(即,檢測(cè)質(zhì)量的機(jī)械零位和/或電氣零位的變化)。然而,當(dāng)加速度計(jì)的狀態(tài)變化時(shí),凸起墊4可以幫助減小熱模型誤差,包括在加速度計(jì)的建構(gòu)期間引起的遲滯。通過(guò)為外環(huán)2提供凸起墊4,其中外環(huán)2用環(huán)彎曲部6柔性地連接到內(nèi)環(huán)8,且內(nèi)環(huán)8用檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14柔性地連接至檢測(cè)質(zhì)量12,在建構(gòu)之后和隨著時(shí)間必須校準(zhǔn)加速度計(jì)的影響將減小。而且,凸起墊4可以防止非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件改變加速度計(jì)支撐件與檢測(cè)質(zhì)量12的電容性板之間的電容性間隙,這可以提供更準(zhǔn)確的電容性間隙和實(shí)際加速度的更好的確定。換言之,用環(huán)彎曲部6連接至內(nèi)環(huán)8的帶有凸起墊4的外環(huán)2,和由檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14柔性地連接至檢測(cè)質(zhì)量12的內(nèi)環(huán)8,可減小對(duì)由施加至加速度計(jì)的力和熱應(yīng)變引起的加速度計(jì)的電容性間隙的改變的補(bǔ)償?shù)男枰?/p>
在圖1的示例中,中心凸起墊18位于中心墊彎曲部10的遠(yuǎn)端部處,實(shí)質(zhì)上鄰近檢測(cè)質(zhì)量12的中心。中心凸起墊18可以例如在由線圈16限定的周邊內(nèi)和/或在由檢測(cè)質(zhì)量12的外邊緣限定的周邊內(nèi)。盡管未在圖1中示出,但在一些示例中,加速度計(jì)支撐件可以處于檢測(cè)質(zhì)量組件1的上方和下方并且可以通過(guò)中心凸起墊18連接至內(nèi)環(huán)8。在一些示例中,中心墊彎曲部10可以被構(gòu)造成柔性的,使得通過(guò)中心凸起墊18施加至內(nèi)環(huán)8的力和熱應(yīng)變可以被減小和/或與內(nèi)環(huán)8和檢測(cè)質(zhì)量12隔離。
通過(guò)例如具有中心墊彎曲部10,內(nèi)環(huán)8可以隔離檢測(cè)質(zhì)量組件1上的力和熱應(yīng)變,其中該中心墊彎曲部10可以是沿徑向方向是薄的(例如,柔性的)并沿周向方向和垂直于由內(nèi)環(huán)8限定的平面的方向是剛性的。在一些示例中,中心墊彎曲部10可將內(nèi)環(huán)8與中心凸起墊18隔離,以允許加速度計(jì)支撐件隨溫度徑向膨脹,且同時(shí)向內(nèi)環(huán)8傳遞更少的應(yīng)變,其中應(yīng)變將引起檢測(cè)質(zhì)量12的電容器板運(yùn)動(dòng)并形成偏差。在一些示例中,中心凸起墊18可以支撐加速度計(jì)支撐件。在這些示例中,加速度計(jì)支撐件可以支撐非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件,這可以防止非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件由于由腹帶施加的壓縮力而更緊密地彎折在一起,如圖4和5中所描述的那樣。在一些示例中,可以由高于加速度計(jì)支撐件層疊的cte的腹帶的cte引起壓縮力。例如,當(dāng)腹帶和/或非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件從環(huán)氧樹(shù)脂的升高的固化溫度冷卻時(shí),腹帶和/或非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件比加速度計(jì)支撐件層疊收縮得更多,并且可以使加速度計(jì)支撐件層疊受到壓縮。在一些示例中,在非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件不具有加速度計(jì)支撐件的情況下,包括不同電容器的固接平面(groundplane)的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件可以彎折,從而產(chǎn)生偏差。
可以根據(jù)本公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)造檢測(cè)質(zhì)量組件1以減小熱模型誤差,這可以使電子裝置能夠更好地確定檢測(cè)質(zhì)量組件1的加速度。通常地,加速度計(jì)包括力和/或應(yīng)變、不同cte以及環(huán)氧樹(shù)脂,其將隨時(shí)間和溫度改變加速度計(jì)的狀態(tài),從而在加速度計(jì)的建構(gòu)和/或環(huán)境的加熱和冷卻期間引起遲滯(即,檢測(cè)質(zhì)量的機(jī)械和/或電氣零位的變化)。然而,當(dāng)加速度計(jì)的狀態(tài)變化時(shí),中心凸起墊18可以幫助減小熱模型誤差,包括建構(gòu)期間和/或由檢測(cè)質(zhì)量組件1的環(huán)境引起的遲滯。通過(guò)提供在中心墊彎曲部10的遠(yuǎn)端部處柔性地連接至內(nèi)環(huán)8的中心凸起墊18(該內(nèi)環(huán)8用檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14柔性地連接至檢測(cè)質(zhì)量12),將減小在建構(gòu)之后和隨時(shí)間必須校準(zhǔn)加速度計(jì)的影響。而且,中心凸起墊18和加速度計(jì)支撐件可以防止非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件改變非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與檢測(cè)質(zhì)量12的電容性板之間的電容性間隙,這可以提供更準(zhǔn)確的電容性間隙和對(duì)實(shí)際加速度的更好的確定。換言之,用中心墊彎曲部10連接到內(nèi)環(huán)8的中心凸起墊18,和由檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14柔性地連接至檢測(cè)質(zhì)量12的內(nèi)環(huán)8,可以減小對(duì)由施加至加速度計(jì)的力和熱應(yīng)變所引起的加速度計(jì)的電容性間隙的改變的補(bǔ)償?shù)男枰?。在本公開(kāi)中預(yù)想到,凸起墊4和中心凸起墊18可以位于和/或取向在期望應(yīng)變隔離的檢測(cè)質(zhì)量組件1上的任何位置處。
在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件1可包括線粘接連接。在這些示例中,兩個(gè)線粘接連接可以向線圈16提供電流。在這些示例中,可以使用三個(gè)額外的線粘接連接以伺服檢測(cè)質(zhì)量組件1,其中這三個(gè)額外的線粘接連接中的兩個(gè)可以是提供實(shí)現(xiàn)電容的測(cè)量的信號(hào)的拾取器(pickoff),并且第三額外線粘接連接可以是地面(ground)。
圖2是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)的檢測(cè)質(zhì)量組件41的另一示例俯視圖的構(gòu)思性圖。在圖2的示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件41包括外環(huán)42、凸起墊44a-44d(共同地“凸起墊44”)、環(huán)彎曲部46a-46c(共同地“環(huán)彎曲部46”)、內(nèi)環(huán)48、中心墊彎曲部50、檢測(cè)質(zhì)量52、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部54a和54b(共同地“檢測(cè)質(zhì)量彎曲部54”)、線圈56、中心凸起墊58以及電容器板60,其可以分別地對(duì)應(yīng)于外環(huán)2、凸起墊4a-4c(共同地“凸起墊4”)、環(huán)彎曲部6、內(nèi)環(huán)8、中心墊彎曲部10、檢測(cè)質(zhì)量12、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14a和14b(共同地“檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14”)、線圈16、中心凸起墊18以及電容器板20,如圖1中所描述的。
環(huán)彎曲部46中的每一個(gè)均可將外環(huán)42柔性地連接至內(nèi)環(huán)48。在一些示例中,環(huán)彎曲部46可沿周向方向和沿垂直于由外環(huán)42限定的平面的方向是剛性的,這可以使得環(huán)彎曲部46能夠?qū)?nèi)環(huán)48和檢測(cè)質(zhì)量52與施加在外環(huán)42的凸起墊44上的應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,當(dāng)與環(huán)彎曲部6和內(nèi)環(huán)8相比時(shí),環(huán)彎曲部46可向內(nèi)環(huán)48提供額外的支撐。在一些示例中,當(dāng)與環(huán)彎曲部6和內(nèi)環(huán)8相比時(shí),環(huán)彎曲部46可向內(nèi)環(huán)48提供更加對(duì)稱的支撐。在這些示例中,環(huán)彎曲部46的對(duì)稱支撐可以減少力和/或熱應(yīng)變傳遞至內(nèi)環(huán)48。
電容器板60是位于檢測(cè)質(zhì)量52的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面上的導(dǎo)電材料。在一些示例中,電容器板60可被氣相沉積至檢測(cè)質(zhì)量52上。在這些示例中,電容器板60可以被構(gòu)造成位于檢測(cè)質(zhì)量組件41的重力中心或傾斜中心(tiltcenter)處的電容中心。換言之,電容器板60可在特定位置處用更多或更少的導(dǎo)電材料形成,所述特定位置在檢測(cè)質(zhì)量組件41的重力中心處提供電容器板60的電容中心。例如,當(dāng)與圖1的電容器板20相比時(shí),電容器板60在檢測(cè)質(zhì)量彎曲部54旁有額外的導(dǎo)電材料的情況下形成,這使得電容器板60能夠具有更接近檢測(cè)質(zhì)量組件41的重力中心的電容中心。在一些示例中,電容器板60可以類似于可變電容器的轉(zhuǎn)子。
在圖2的示例中,當(dāng)與圖1的檢測(cè)質(zhì)量12相比時(shí),檢測(cè)質(zhì)量52可以具有鄰近檢測(cè)質(zhì)量彎曲部54的額外材料,這可以允許檢測(cè)質(zhì)量52的質(zhì)量中心實(shí)質(zhì)上鄰近檢測(cè)質(zhì)量組件41的中心。換言之,檢測(cè)質(zhì)量52可以被構(gòu)造成具有定位成實(shí)質(zhì)上鄰近檢測(cè)質(zhì)量組件41的中心的質(zhì)量中心。在一些示例中,具有定位成實(shí)質(zhì)上鄰近檢測(cè)質(zhì)量組件41的中心的質(zhì)量中心的檢測(cè)質(zhì)量52可以允許檢測(cè)質(zhì)量52上的電容器板的電容中心位于檢測(cè)質(zhì)量組件41的傾斜中心處。在一些示例中,具有定位成實(shí)質(zhì)上鄰近檢測(cè)質(zhì)量組件41的中心的質(zhì)量中心的檢測(cè)質(zhì)量52可以允許非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件是對(duì)稱的并且更容易平坦疊置(lap)。換言之,定位成鄰近檢測(cè)質(zhì)量彎曲部54的附加材料可以使檢測(cè)質(zhì)量52的電容中心與磁路(未示出)的磁性中心一致。
在一些示例中,在檢測(cè)質(zhì)量52的電容中心不與磁路的磁性中心一致的情況下,磁路的一部分可能必須被刪除,以便使磁性中心與電容中心對(duì)齊。在一些示例中,在由鄰近檢測(cè)質(zhì)量彎曲部54的額外材料提供的檢測(cè)質(zhì)量52的電容中心與磁路的磁性中心一致的情況下,磁路可以不需要任何刪除,并且也可以使其對(duì)稱。在一些示例中,在檢測(cè)質(zhì)量52的電容中心與對(duì)稱磁路的磁性中心一致的情況下,可以增加檢測(cè)質(zhì)量組件41和帶有檢測(cè)質(zhì)量組件41的加速度計(jì)的準(zhǔn)確性。
圖3是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)的檢測(cè)質(zhì)量組件71的另一示例俯視圖的構(gòu)思性圖。在圖3的示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件71包括外環(huán)72、凸起墊74a-74c(共同地“凸起墊74”)、環(huán)彎曲部76a-76c(共同地“環(huán)彎曲部76”)、內(nèi)環(huán)78、中心墊彎曲部80、檢測(cè)質(zhì)量82、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部84a和84b(共同地“檢測(cè)質(zhì)量彎曲部84”)、線圈86、中心凸起墊88以及電容器板90,其可以分別對(duì)應(yīng)于外環(huán)2、凸起墊4a-4c(共同地“凸起墊4”)、環(huán)彎曲部6、內(nèi)環(huán)8、中心墊彎曲部10、檢測(cè)質(zhì)量12、檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14a和14b(共同地“檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14”)、線圈16、中心凸起墊18以及電容器板20,如圖1中所描述的那樣。在圖3的示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件71可以還包括墊彎曲部75a-75f(共同地“墊彎曲部75”)。
墊彎曲部75中的每一個(gè)均是定位成鄰近凸起墊74的邊緣的石英材料的薄部分,其可以將凸起墊74柔性地連接至外環(huán)72。在一些示例中,墊彎曲部75可以是沿徑向方向是柔性的并且沿周向方向和垂直于由外環(huán)72限定的平面的方向是剛性的。在一些示例中,取決于針對(duì)能夠接受的性能所需要的隔離的程度,墊彎曲部75可以具有大約一毫米的厚度。在一些示例中,墊彎曲部75可以是圍繞凸起墊74的激光切割的彎曲部,以允許加速度計(jì)的檢測(cè)質(zhì)量組件71與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件之間的熱膨脹系數(shù)失配,如下文在圖4和5中所描述的那樣。
環(huán)彎曲部76中的每一個(gè)均可以將外環(huán)72柔性地連接至內(nèi)環(huán)78。在一些示例中,環(huán)彎曲部76可以是沿周向方向和垂直于由外環(huán)72限定的平面的方向是剛性的,這可以使環(huán)彎曲部76能夠?qū)?nèi)環(huán)78和檢測(cè)質(zhì)量82與施加在外環(huán)72的凸起墊74上的應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,當(dāng)與環(huán)彎曲部6和內(nèi)環(huán)8相比時(shí),環(huán)彎曲部76可以向內(nèi)環(huán)78提供額外支撐。在一些示例中,當(dāng)與環(huán)彎曲部6和內(nèi)環(huán)8相比時(shí),環(huán)彎曲部76可向內(nèi)環(huán)78提供更對(duì)稱的支撐。在這些示例中,環(huán)彎曲部76的對(duì)稱支撐可以減少力和/或熱應(yīng)變傳遞至內(nèi)環(huán)78。在一些示例中,環(huán)彎曲部76可以是外環(huán)72和內(nèi)環(huán)78之間的激光切割的彎曲部,其可以將通過(guò)將非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件固夾于外環(huán)72所引起的力和/或應(yīng)變與內(nèi)環(huán)78和檢測(cè)質(zhì)量82隔離。
圖4是圖示帶有在建構(gòu)期間引起的力和/或應(yīng)變的示例加速度計(jì)的剖面視圖的構(gòu)思性圖。在圖4的示例中,加速度計(jì)100包括檢測(cè)質(zhì)量組件101、凸起墊104a–104d(共同地“凸起墊104”)、力再平衡線圈116a–116b(共同地“力再平衡線圈116”),以及中心凸起墊118a和118b(共同地“中心凸起墊118”),其可以分別對(duì)應(yīng)于檢測(cè)質(zhì)量組件1、41和71,凸起墊4、44和74,線圈16以及中心凸起墊18,如圖1-3中所描述的那樣。在圖4的示例中,加速度計(jì)100還包括非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106a和106b(共同地“非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106”)、腹帶108、電容性間隙110、磁體112a和112b(共同地“磁體112”)、極片114a和114b(共同地“極片114”)以及銷120a和120b(共同地“銷120”)。在圖4的示例中,加速度計(jì)100可以包括加速度計(jì)支撐件122a和122b(共同地“加速度計(jì)支撐件122”),其可由非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106、磁體112、極片114以及銷120的組合形成。例如,加速度計(jì)支撐件122a可以是非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106a的基底、磁體112a、極片114a以及銷120a的組合。在另一示例中,加速度計(jì)支撐件122b可以是非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106b的基底、磁體112b、極片114b以及銷120b的組合。
非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106是可以附接至(例如固夾于)檢測(cè)質(zhì)量組件的凸起墊104和中心凸起墊118的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。在一些示例中,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106是雙金屬零件,其可以提供磁通量返回路徑(magneticreturnpath)。在一些示例中,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106可以類似于可變電容器的定子。
腹帶108是單個(gè)金屬件,其是在其中帶有狹槽的環(huán)狀結(jié)構(gòu),并圍繞非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的外部。在一些示例中,當(dāng)非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106固夾至檢測(cè)質(zhì)量組件時(shí),腹帶108可以附接至(例如,用環(huán)氧樹(shù)脂粘接)非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106。
電容性間隙110是檢測(cè)質(zhì)量(例如,如圖1-3中所描述的檢測(cè)質(zhì)量12、52或82)上的電容器板(例如,如圖1-3中所描述的電容器板20、60或90)與由凸起墊104和中心凸起墊118限定的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106之間的間隙,其是凸起墊104和中心凸起墊118的高度(例如,在檢測(cè)質(zhì)量的每一側(cè)上大約一千分之一英寸)。在一些示例中,電容性間隙110可具有電容值。在這些示例中,檢測(cè)質(zhì)量和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106之間的其它電容性間隙可以具有電容值。電子裝置(未示出)可以檢測(cè)電容性間隙110和/或其它電容性間隙的電容值,其能夠在閉合回路(loop)差動(dòng)電容構(gòu)造中由電子裝置(未示出)檢測(cè)和使用,以確定加速度計(jì)100的加速度。例如,電容性間隙110的增加和與電容性間隙110相對(duì)的其它電容性間隙的減少可以指示施加于加速度計(jì)100的加速度。不同地,電容性間隙110的減少和與電容性間隙110相對(duì)的其它電容性間隙的增加可以指示施加于加速度計(jì)100的加速度。
磁體112是用于提供磁場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)磁體112、極片114、力再平衡線圈116以及非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的磁路的磁體。在一些示例中,磁體112可由鋁鎳鈷合金、釤鈷、釹鐵硼或其它這樣的材料制成。在一些示例中,磁體112可以接收由加速度計(jì)100的建構(gòu)引起的從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106傳遞的力和/或應(yīng)變。在一些示例中,磁體112可以是加速度計(jì)100的零標(biāo)距構(gòu)造的部分。
極片114是使磁體112的磁場(chǎng)能夠被集中并且驅(qū)動(dòng)磁體112、極片114、力再平衡線圈116以及非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的磁路的磁性結(jié)構(gòu)。例如,極片114可以是使磁體的磁場(chǎng)能夠轉(zhuǎn)彎且流經(jīng)力再平衡線圈116的磁性結(jié)構(gòu)。在這些示例中,通過(guò)允許磁體112的磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)力再平衡線圈116,磁體112的磁場(chǎng)可以進(jìn)入非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106并通過(guò)非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106環(huán)流至磁體的相對(duì)側(cè),并且回流通過(guò)磁體到達(dá)極片,從而完成磁路。
在一些示例中,極片114可以接收由加速度計(jì)100的建構(gòu)引起的從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106和磁體112傳遞的力和/或應(yīng)變。在一些示例中,極片114可以是加速度計(jì)100的零標(biāo)距構(gòu)造的部分。在一些示例中,極片114可由滲透性材料(諸如殷鋼、μ金屬、坡莫合金或其它這樣的材料)制成。
銷120位于磁體112的凹部中并將磁體112連接至檢測(cè)質(zhì)量組件101的中心凸起墊118。在一些示例中,銷120可以接收由加速度計(jì)100的建構(gòu)引起的通過(guò)磁體112從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106傳遞的力和/或應(yīng)變。在一些示例中,銷120可以是加速度計(jì)100的零標(biāo)距構(gòu)造的部分。
在一些示例中,銷120可以由具有與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的cte相似的cte的材料制成。針對(duì)返回路徑選擇的材料可以影響針對(duì)銷120選擇的材料。在一些示例中,銷120可以使檢測(cè)質(zhì)量組件101能夠在零標(biāo)距長(zhǎng)度構(gòu)造中與在建構(gòu)期間或從加速度計(jì)100的環(huán)境所引起的力和/或應(yīng)變機(jī)械地隔離。在一些示例中,銷120可向中心凸起墊118提供摩擦力并且防止非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106在加速度計(jì)100的建構(gòu)期間移動(dòng)或滑動(dòng)。支撐件層疊在中心中隨溫度的膨脹可以被選擇成與用于磁通量返回路徑的材料的膨脹基本上相同,熔融二氧化硅零件的外側(cè)環(huán)固夾于該磁通量返回路徑上。例如,如果中心層疊的一部分由具有更高cte的磁體材料構(gòu)成,則中心層疊的其余部分可由帶有比構(gòu)成磁通量返回路徑的材料的cte更低的cte的材料制成,以導(dǎo)致中心支撐層疊以與磁通量返回路徑相同的方式隨溫度改變高度。
在一些示例中,加速度計(jì)100可以包括附接在檢測(cè)質(zhì)量的每側(cè)上的力再平衡線圈116。在一些示例中,加速度計(jì)100可包括電子裝置(未示出),其伺服力再平衡線圈l16以將檢測(cè)質(zhì)量定位在零位處。在一些示例中,當(dāng)向加速度計(jì)100施加加速度時(shí),電子裝置可以增加力再平衡線圈116中的電流以維持檢測(cè)質(zhì)量處于零位處。在該示例中,電流的增加與施加到加速度計(jì)100的加速度的量成比例。
在圖4的示例中,在加速度計(jì)100的建構(gòu)期間產(chǎn)生如由單向箭頭所指示的力和/或應(yīng)變(例如,夾持力和/或熱應(yīng)變)。例如,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106可以被夾持于檢測(cè)質(zhì)量組件101上,這可以在凸起墊104和中心凸起墊118上施加力,并且凸起墊104和中心凸起墊118可支撐由雙向箭頭所指示的力。在該示例中,在將非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106固夾至檢測(cè)質(zhì)量組件101之后,可將腹帶108附接(例如,由環(huán)氧樹(shù)脂粘接)至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106,以便保持非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106處于恰當(dāng)位置。
在圖4的示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件101由非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106固夾在外直徑上,這允許隨溫度改變發(fā)生更高的徑向應(yīng)力,這可以改變性能,因?yàn)闄z測(cè)質(zhì)量組件101和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的材料具有不同的熱膨脹系數(shù)。然而,在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件101的中心凸起墊118和加速度計(jì)支撐件122可在零標(biāo)距長(zhǎng)度構(gòu)造中連接。以這種方式,零標(biāo)距長(zhǎng)度構(gòu)造通過(guò)減小距加速度計(jì)100的中心的長(zhǎng)度變化的差異使更高的徑向應(yīng)力最小化。在一些示例中,零標(biāo)距構(gòu)造可表達(dá)為等式1。
δl=lαδt(1)。
等式1可定義為長(zhǎng)度的變化(δl)等于長(zhǎng)度(l)乘以熱膨脹系數(shù)(α)和溫度的變化(δt)。由于熔融石英(例如,檢測(cè)質(zhì)量的材料)與殷鋼(例如,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料)的熱膨脹系數(shù)不同,則檢測(cè)質(zhì)量和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的長(zhǎng)度的變化也將不同。以這種方式,由于系統(tǒng)的長(zhǎng)度(l)增加,應(yīng)力將隨溫度的增加而增加。在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件101的中心凸起墊118和加速度計(jì)支撐件122可減小系統(tǒng)的長(zhǎng)度(例如,凸起墊之間的長(zhǎng)度),這將減小從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106施加于檢測(cè)質(zhì)量組件101的應(yīng)變。換言之,中心凸起墊118和加速度計(jì)支撐件122可以被構(gòu)造成通過(guò)定位在加速度計(jì)100的中心處并產(chǎn)生零標(biāo)距構(gòu)造來(lái)減小從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106傳遞至檢測(cè)質(zhì)量組件101的熱應(yīng)變。以這種方式,除了凸起墊104之外,使中心凸起墊118和加速度計(jì)支撐件122定位在加速度計(jì)100的中心處使等式1中的長(zhǎng)度最小化,因此使長(zhǎng)度的變化最小化。然而,在沒(méi)有中心凸起墊118和/或加速度計(jì)支撐件122的情況下,僅位于檢測(cè)質(zhì)量組件101的外環(huán)上的凸起墊104將被附接至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106,這可以使等式的長(zhǎng)度最大化,因此也將使長(zhǎng)度的變化最大化。
在一些示例中,加速度計(jì)100可被加熱至一定溫度以使非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106與腹帶108之間的環(huán)氧樹(shù)脂固化。在這些示例中,腹帶108、非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106、環(huán)氧樹(shù)脂以及加速度計(jì)100中的其它材料之間的cte是不同的。cte失配引起不同材料以不同速率膨脹和收縮。在一些示例中,來(lái)自加熱加速度計(jì)100的熱應(yīng)變可以引起非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106徑向膨脹。在非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106徑向膨脹時(shí),非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的徑向膨脹在凸起墊104上施加力。在一些示例中,凸起墊104可以通過(guò)使如圖1所描述的環(huán)彎曲部彎曲來(lái)隔離和/或減少力,同時(shí)維持檢測(cè)質(zhì)量組件101與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106之間的電容性間隙110。在一些示例中,中心凸起墊118可以通過(guò)使如圖1中所描述的中心墊彎曲部彎曲來(lái)隔離和/或減少力,同時(shí)維持檢測(cè)質(zhì)量組件101與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106之間的電容性間隙110。
在一些示例中,加速度計(jì)100可在被加熱至固化環(huán)氧樹(shù)脂的溫度之后進(jìn)行冷卻。在這些示例中,腹帶108、非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106、環(huán)氧樹(shù)脂以及加速度計(jì)100中的其它材料之間的不同cte可引起加速度計(jì)100的不同部件以不同速率壓縮。在一些示例中,由冷卻加速度計(jì)100引起的應(yīng)變可以壓縮非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106。在這些示例中,具體地,腹帶108可以將非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106壓于凸起墊104上,如由腹帶108處的單向箭頭所示。在這些示例中,腹帶108也可以將加速度計(jì)支撐件122壓于中心凸起墊118上,如由加速度計(jì)支撐件122處的單向箭頭所示。在非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106被壓縮在一起時(shí),冷卻期間的壓縮在凸起墊104和中心凸起墊118上施加力,這可以由非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106和加速度計(jì)支撐件122中的單向箭頭指示。在一些示例中,凸起墊104可以支撐壓縮力,這可由雙向箭頭指示,同時(shí)維持檢測(cè)質(zhì)量組件101與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106之間的電容性間隙110。在一些示例中,中心凸起墊118可以支撐壓縮力,這可由雙向箭頭指示,同時(shí)維持檢測(cè)質(zhì)量組件101與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106之間的電容性間隙110。
在一些示例中,在沒(méi)有中心凸起墊118和加速度計(jì)支撐件122的情況下,凸起墊104可以作用為非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106上的懸臂,從而允許非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106朝向檢測(cè)質(zhì)量向內(nèi)彎折。在這些示例中,在沒(méi)有中心凸起墊118和加速度計(jì)支撐件122的情況下,在建構(gòu)期間施加在非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106上的力和/或應(yīng)變可以在加速度計(jì)100冷卻時(shí)引起非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106稍微彎折。在一些示例中,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106中的彎折可以改變電容性間隙110,從而引起加速度計(jì)100的加速度的確定的誤差。在一些示例中,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106中的彎折可以需要在建構(gòu)之后校準(zhǔn)加速度計(jì)100。
在一些示例中,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106和腹帶108可由殷鋼構(gòu)成,其中殷鋼具有每攝氏度百萬(wàn)分之二(2ppm)的cte。然而,可以構(gòu)成檢測(cè)質(zhì)量組件101的石英具有每攝氏度0.55ppm的cte。當(dāng)溫度上升時(shí),殷鋼和石英之間的cte的差異影響加速度計(jì)100,從而引起包括磁通量返回路徑的金屬零件(例如,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106、電容器板等)比石英膨脹得更快,從而通過(guò)凸起墊104在檢測(cè)質(zhì)量組件101的外環(huán)上施加應(yīng)變。在一些示例中,如果檢測(cè)質(zhì)量組件101未重新對(duì)齊,則當(dāng)施加應(yīng)變時(shí),凸起墊104可以滑動(dòng),從而引起遲滯(即,檢測(cè)質(zhì)量的機(jī)械零位和/或電氣零位的變化)。在一些示例中,在將凸起墊104附接至檢測(cè)質(zhì)量組件101的外環(huán)的墊彎曲部上發(fā)生偏轉(zhuǎn)的同時(shí),凸起墊104可以能夠相對(duì)于非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106彎曲,因此凸起墊104可與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106一起行進(jìn),并且檢測(cè)質(zhì)量組件101的外環(huán)繼續(xù)保持。在一些示例中,使用凸起墊104可允許非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的膨脹在檢測(cè)質(zhì)量組件101上引起更少的應(yīng)力,并且可以防止由于cte的差異引起電容性間隙110的變化。
在一些示例中,相對(duì)于加速度計(jì)支撐件122,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106可以由殷鋼構(gòu)成,其具有每攝氏度百萬(wàn)分之二(2ppm/c)的cte。非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件也可以由超殷鋼構(gòu)成。在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件101和銷120可由具有0.55ppm/c的cte的石英組成。在一些示例中,磁體112可由具有11ppm/c的cte的鋁鎳鈷合金組成。當(dāng)溫度上升時(shí),材料(例如,殷鋼和石英)之間的cte的差異可能影響加速度計(jì)100,從而引起包括磁通量返回路徑的金屬零件(例如,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106、電容器板、磁體112等)比石英膨脹得更快,從而通過(guò)中心凸起墊118在檢測(cè)質(zhì)量組件101的內(nèi)環(huán)上施加應(yīng)變。在一些示例中,在將中心凸起墊118附接至檢測(cè)質(zhì)量組件101的內(nèi)環(huán)的中心墊彎曲部上發(fā)生變形的同時(shí),中心凸起墊118可以能夠相對(duì)于加速度計(jì)支撐件122彎曲,因此中心凸起墊118可與加速度計(jì)支撐件122一起行進(jìn),并且檢測(cè)質(zhì)量組件101的內(nèi)環(huán)繼續(xù)保持。在一些示例中,使用中心凸起墊118可以允許加速度計(jì)支撐件122的膨脹在檢測(cè)質(zhì)量組件101上引起更少的應(yīng)力,并且可以防止由于cte的差異引起電容性間隙110的變化。在一些示例中,相比于在建構(gòu)期間僅使用凸起墊104的情況,使用中心凸起墊118可以在建構(gòu)之后提供更穩(wěn)定的電容測(cè)量。在一些示例中,中心凸起墊118和加速度計(jì)支撐件122添加額外支撐和摩擦以防止與檢測(cè)質(zhì)量組件101的外環(huán)上僅有凸起墊104相關(guān)聯(lián)的滑動(dòng)。
在一些示例中,加速度計(jì)支撐件122可以被構(gòu)造成實(shí)質(zhì)上匹配凸起墊104上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的cte,使得施加于中心凸起墊118的力和/或應(yīng)變實(shí)質(zhì)上匹配施加于凸起墊104的力和/或應(yīng)變。換言之,加速度計(jì)支撐件122除了向中心凸起墊118機(jī)械地提供額外支撐和摩擦之外,也可以被構(gòu)造成實(shí)質(zhì)上匹配一件磁性材料的cte和高度。例如,具有非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的基底的cte、磁體112的cte以及銷120的cte的加速度計(jì)支撐件122的高度和cte的組合,可以實(shí)質(zhì)上匹配凸起墊104上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的高度和cte。在一些示例中,可以選擇磁體112和銷120的高度,以便實(shí)質(zhì)上匹配凸起墊104上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的高度和cte。在圖4中預(yù)想到,加速度計(jì)支撐件122可以進(jìn)一步包括粘合劑層或其它粘接材料層,其帶有相關(guān)聯(lián)的高度和不同于加速度計(jì)支撐件122的其它材料的cte的cte,其可以被包含以實(shí)質(zhì)上匹配凸起墊104上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的高度和cte。
在一些示例中,電容器板(未示出)是c形的并且可經(jīng)由氣相沉積被沉積至檢測(cè)質(zhì)量組件101的檢測(cè)質(zhì)量的頂部和底部,并且電子裝置(未示出)與電容板(未示出)閉合形成回路。在一些示例中,電容器板的c形幾何結(jié)構(gòu)提供電容中心,因此如果電容器板傾斜,則電容器板更不敏感,因?yàn)殡娙菰赾形的第一端部處增大且在c形的第二端部處減小。在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件101的幾何結(jié)構(gòu)可在檢測(cè)質(zhì)量組件101的傾斜中心處提供電容器板的電容中心,因此如果加速度計(jì)傾斜,則電容器板更不敏感,因?yàn)殡娙菰赾形的第一端部處增大且在c形的第二端部處減小。在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量的移位引起頂部電容器板與底部電容器板之間的電容的變化。在一些示例中,頂部電容器板與底部電容器板之間的電容的變化可由電子裝置用于確定加速度計(jì)100的加速度。
此外,帶有力再平衡線圈116的線圈形式可安裝在檢測(cè)質(zhì)量組件101的檢測(cè)質(zhì)量的任一側(cè)上。在一些示例中,電子裝置可修改力再平衡線圈中的電流以伺服檢測(cè)質(zhì)量從而維持零位。加速度計(jì)100的任何加速度均將使檢測(cè)質(zhì)量組件101的檢測(cè)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)至由內(nèi)環(huán)限定的平面外,并且維持檢測(cè)質(zhì)量處于零位所需的電流的增加與加速度計(jì)100所經(jīng)歷的加速度的量成比例。
在一些示例中,加速度計(jì)可包括檢測(cè)質(zhì)量組件和加速度計(jì)支撐件。在這些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件可以包括:包括電容器板的檢測(cè)質(zhì)量,和包括中心凸起墊的多個(gè)凸起墊,其中檢測(cè)質(zhì)量被構(gòu)造成響應(yīng)于施加至檢測(cè)質(zhì)量組件的加速度而移位。在這些示例中,加速度計(jì)支撐件可以包括非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分;具有凹部并定位在非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的該部分的第一側(cè)上的磁體;包括孔并定位在磁體的第一側(cè)上的極片,其中極片的孔與磁體的凹部對(duì)齊;以及定位在磁體的凹部和極片的孔中的銷,其中銷從磁體的凹部延伸以連接至中心凸起墊,其中加速度計(jì)支撐件的材料的組合高度和組合cte被構(gòu)造成實(shí)質(zhì)上匹配非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的cte,該非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料帶有實(shí)質(zhì)上類似于加速度計(jì)支撐件的組合高度的高度,并且其中加速度計(jì)支撐件的材料的組合高度和組合cte被構(gòu)造成維持檢測(cè)質(zhì)量的電容板與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的第二部分之間的電容間隙。例如,加速度計(jì)支撐件122的材料的組合高度和組合cte被構(gòu)造成實(shí)質(zhì)上匹配非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的材料的cte,該非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的材料帶有實(shí)質(zhì)上類似于加速度計(jì)支撐件122的組合高度的高度。在該背景中,實(shí)質(zhì)上匹配可以指代在金屬零件的典型表面曲率內(nèi)匹配,在該金屬零件內(nèi)固夾有元件(例如,熔融石英元件),其在期望的溫度范圍內(nèi)可以例如在75微英寸內(nèi)。
在一些示例中,(在熔融二氧化硅襯底的情況下)可以使用二氧化碳激光器產(chǎn)生檢測(cè)質(zhì)量組件101的切通(cut-through)特征。在一些示例中,形成夾持部位的凸起墊104以及彎曲部通過(guò)應(yīng)用合適的掩膜和執(zhí)行化學(xué)蝕刻來(lái)形成。在一些示例中,磁路(例如,非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106、磁體112、極片114以及力再平衡線圈116的組合)可通過(guò)建構(gòu)帶有凹部的磁體112來(lái)組裝,該凹部帶有特定深度尺寸使得銷120(例如,熔融石英銷)的cte加上磁體112的cte導(dǎo)致隨溫度與直至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的基底的外側(cè)固夾表面上的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件膨脹的移位相同的移位,其中磁體12附接在非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的基底處。在一些示例中,極片114可具有中心洞(例如,孔)并且磁體112可粘接至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的中心,其變成磁路的基極(base)。在一些示例中,然后銷120可粘接至形成在磁體/極片層疊中的凹部?jī)?nèi),以使加速度計(jì)支撐件122完整。在一些示例中,然后可經(jīng)由工具加工使加速度計(jì)支撐件122對(duì)齊,使得銷120的頂部可與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的一部分的頂表面名義上共平面并與其粘接。在一些示例中,可經(jīng)由合適的材料移除工藝使加速度計(jì)支撐件122的表面與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的一部分的表面彼此共平面。在一些示例中,可然后通過(guò)將任何額外結(jié)構(gòu)添加和/或附接(以完成拾取部件和致動(dòng)部件)至檢測(cè)質(zhì)量來(lái)形成檢測(cè)質(zhì)量組件101。在一些示例中,然后組裝磁路和檢測(cè)質(zhì)量組件101,并且進(jìn)行電氣和結(jié)構(gòu)附接以形成加速度計(jì)100。在一些示例中,加速度計(jì)100可以進(jìn)一步包括粘接接頭以將檢測(cè)質(zhì)量組件101更加穩(wěn)固地附接至銷120。
雖然圖4圖示加速度計(jì)100在檢測(cè)質(zhì)量組件101的兩側(cè)上帶有電容性板以形成組合的電容性拾取系統(tǒng),但理解加速度計(jì)100可用僅檢測(cè)質(zhì)量組件101的一側(cè)上的電容器板來(lái)起作用。相似地,雖然圖4圖示加速度計(jì)100在檢測(cè)質(zhì)量組件101的兩側(cè)上帶有非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件以形成組合的電容性拾取系統(tǒng),但理解加速度計(jì)100可用在檢測(cè)質(zhì)量組件101的相同側(cè)上的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和電容器板來(lái)起作用。
圖5是圖示帶有在建構(gòu)期間引起的力和/或應(yīng)變的另一示例加速度計(jì)的剖面視圖的構(gòu)思性圖。在圖5的示例中,加速度計(jì)200包括檢測(cè)質(zhì)量組件201、凸起墊204a–204d(共同地“凸起墊204”)、非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206a和206b(共同地“非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206”)、腹帶208、電容性間隙210、磁體212a和212b(共同地“磁體212”)、極片214a和214b(共同地“極片214”)、線圈216以及銷220a和220b(共同地“銷220”),其可分別對(duì)應(yīng)于檢測(cè)質(zhì)量組件101、凸起墊104、非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106、腹帶108、電容性間隙110、磁體112、極片114、力再平衡線圈116以及銷120,如圖4中所描述的那樣。在圖5的示例中,加速度計(jì)200可進(jìn)一步包括粘合劑層224a和224b(共同地“粘合劑層224”)以及第二磁體226a和226b(共同地“第二磁體226”)。在圖5的示例中,加速度計(jì)200可包括加速度計(jì)支撐件222a和222b(共同地“加速度計(jì)支撐件222”),其可由非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206、磁體212、極片214、銷220、粘合劑層224以及第二磁體226的組合形成。例如,加速度計(jì)支撐件222a可以是非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206a的基底、磁體212a、極片214a、銷220a、粘合劑層224a以及第二磁體226a的組合。在另一示例中,加速度計(jì)支撐件222b可以是非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206b的基底、磁體212b、極片214b、銷220b、粘合層224a以及第二磁體226a的組合。
在圖5的示例中,磁體212具有孔,而不是如圖4中所描述的具有凹部的磁體112。在一些示例中,帶有孔而不是凹部的磁體212可以提供銷220的更簡(jiǎn)單的安裝。在一些示例中,磁體212還可以提供加速度計(jì)支撐件222與凸起墊204上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206的進(jìn)一步更加準(zhǔn)確的匹配。例如,具有非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的基底的cte、第二磁體226的cte、粘合劑層224的cte、磁體212的cte以及銷220的cte的加速度計(jì)支撐件222的高度和cte的組合,可以實(shí)質(zhì)上匹配凸起墊204上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206的高度和cte。在一些示例中,可以選擇磁體212、銷220、粘合劑層224以及第二磁體226的高度以便實(shí)質(zhì)上匹配凸起墊204上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的高度和cte。在圖5中預(yù)想到,加速度計(jì)支撐件222還可以包括粘合劑層或其它粘接材料層,其中這些層帶有相關(guān)聯(lián)的高度和不同于加速度計(jì)支撐件222的其它材料的cte的cte,其可被包含以實(shí)質(zhì)上匹配凸起墊204上方和下方的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206的高度和cte。
在一些示例中,加速度計(jì)可包括檢測(cè)質(zhì)量組件和加速度計(jì)支撐件。在這些示例中,檢測(cè)質(zhì)量組件可包括:包括電容器板的檢測(cè)質(zhì)量,和包括中心凸起墊的多個(gè)凸起墊,其中檢測(cè)質(zhì)量被構(gòu)造成響應(yīng)于施加至檢測(cè)質(zhì)量組件的加速度而移位。在這些示例中,加速度計(jì)支撐件可包括非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分;具有凹部并定位在非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的該部分的第一側(cè)上的磁體;包括孔并定位在磁體的第一側(cè)上的極片,其中極片的孔與磁體的凹部對(duì)齊;以及定位在磁體的凹部和極片的孔中的銷,其中銷從磁體的凹部延伸以連接至中心凸起墊,其中加速度計(jì)支撐件的材料的組合高度和組合cte被構(gòu)造成實(shí)質(zhì)上匹配非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的cte,其中非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料帶有實(shí)質(zhì)上類似于加速度計(jì)支撐件的組合高度的高度,并且其中加速度計(jì)支撐件的材料的組合高度和組合cte被構(gòu)造成維持檢測(cè)質(zhì)量的電容板與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的第二部分之間的電容間隙。
在一些示例中,在磁體的凹部可以是孔的情況下,加速度計(jì)支撐件可以進(jìn)一步包括第二磁體和粘合劑層,其中粘合劑層將第二磁體附接至磁體的第二側(cè)并將第二磁體附接至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的部分的第一側(cè)。在這些示例中,加速度計(jì)支撐件的材料的組合高度和組合cte包括非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的該部分、粘合劑層、第二磁體以及銷的高度和cte。
雖然圖5圖示加速度計(jì)200在檢測(cè)質(zhì)量組件201的兩側(cè)上均帶有電容性板以形成組合的電容性拾取系統(tǒng),但理解加速度計(jì)200可用僅檢測(cè)質(zhì)量組件201的一側(cè)上的電容器板來(lái)起作用。相似地,雖然圖5圖示加速度計(jì)200在檢測(cè)質(zhì)量組件201的兩側(cè)上均帶有非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件以形成組合的電容性拾取系統(tǒng),但理解加速度計(jì)200可用在檢測(cè)質(zhì)量組件201的相同側(cè)上的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件和電容器板來(lái)起作用。
圖6是圖示根據(jù)本文所描述的技術(shù)的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206和加速度計(jì)支撐件222的示例底視圖的框圖。相對(duì)于圖5描述圖6。在圖6的示例中,加速度計(jì)支撐件222位于非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206的幾何中心處,從而提供零標(biāo)距長(zhǎng)度構(gòu)造。在圖6的示例中,加速度計(jì)支撐件222包括銷220、極片214、第一磁體、粘合劑層、第二磁體以及非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的基底。在一些示例中,第一磁體、粘合劑層以及第二磁體可以分別對(duì)應(yīng)于磁體212a或212b、粘合劑層224a或224b,以及第二磁體226a或226b。在圖6的示例中,銷220可連接至檢測(cè)質(zhì)量組件201的中心凸起墊218。在圖6的示例中,加速度計(jì)支撐件222的組合高度和cte被構(gòu)造成實(shí)質(zhì)上匹配非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件206的外直徑的高度和cte。
在一些示例中,石英銷下方的磁體的高度可通過(guò)以下方式確定:確定磁體、殷鋼以及熔融石英的cte;確定磁體、極片和粘接接頭的尺寸和從極片的頂部至疊置表面的距離;確定特定高度上殷鋼的膨脹;確定相同特定高度的磁性材料和石英的層疊的膨脹,其中變量是磁體高度,且石英高度給定為殷鋼尺寸和磁體尺寸之間的高度的差異。
用于執(zhí)行計(jì)算以確定尺寸從而獲得感興趣的溫度范圍內(nèi)的膨脹系數(shù)的匹配的參數(shù)的示例包括,例如,加速度計(jì)支撐件122的cte、磁體112的cte以及電容性間隙110的cte。參數(shù)也可以包括磁體112的高度、中心凸起墊118的高度、從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106至磁體112的粘接線的長(zhǎng)度、從極片114至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的頂部的距離以及從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的內(nèi)部基底至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的頂部的高度。參數(shù)也可以包括從非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的內(nèi)部基底至非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的頂部的磁體112和銷120的層疊的膨脹。計(jì)算也可以考慮非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的最高cte和最低cte,以便考慮非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的最小預(yù)測(cè)膨脹失配和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106的最大預(yù)測(cè)膨脹失配兩者。計(jì)算也可以考慮裝置將在其內(nèi)操作的溫度范圍。
應(yīng)理解的是,不同的應(yīng)用可以允許或需要裝置的不同大小、不同材料、不同操作溫度以及其它這樣的變化。因此,應(yīng)當(dāng)理解的是,本公開(kāi)中所描述的尺寸、材料、溫度以及其它參數(shù)僅是一些實(shí)施方式的示例,而且本公開(kāi)的技術(shù)具有超出本文明確描述的具體示例的可應(yīng)用性。
圖7是圖示用于計(jì)算根據(jù)本文所描述的技術(shù)的加速度計(jì)支撐件的磁體的匹配高度的示例操作350的流程圖。在圖7的示例中,處理裝置可確定與非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分相關(guān)聯(lián)的cte和高度(352)。在圖7的示例中,處理裝置可確定非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與銷之間的磁體的cte和多個(gè)高度(354)。在一些示例中,處理裝置可確定非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與銷之間的第一磁體和第二磁體的cte和多個(gè)高度。在這些示例中,處理裝置也可以確定第一磁體與第二磁體之間的粘合劑層的cte和高度。在圖7的示例中,處理裝置可確定銷的cte和對(duì)應(yīng)于磁體的多個(gè)高度的銷的多個(gè)高度(356)。在圖7的示例中,處理裝置可基于非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、磁體以及銷的組合高度與實(shí)質(zhì)上類似于該組合高度的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的高度之間的實(shí)質(zhì)上匹配的cte從磁體的多個(gè)高度計(jì)算匹配高度(358)。
在一些示例中,處理裝置可以進(jìn)一步確定一個(gè)或多個(gè)粘接材料的cte和高度。在這些示例中,一個(gè)或多個(gè)粘接材料可以將非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的一部分附接至磁體,并將磁體附接至銷。在一些示例中,處理裝置可基于非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、磁體、銷以及一個(gè)或多個(gè)粘接材料的組合高度與實(shí)質(zhì)上類似于該組合高度的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的高度之間的實(shí)質(zhì)上匹配的cte從磁體的多個(gè)高度計(jì)算匹配高度。
根據(jù)本公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)造的檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201可以包括外環(huán)2、42和72,其具有在檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201上的多個(gè)凸起墊4、44、74、104和204,以隔離內(nèi)環(huán)8、48和88。在一些示例中,內(nèi)環(huán)8、48和88可以被構(gòu)造成將檢測(cè)質(zhì)量12、52和82與外環(huán)2、42和72和非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106和206隔離。在一些示例中,外環(huán)2、42和72可以被構(gòu)造成比內(nèi)環(huán)8、48和88更加柔軟,這可以允許外環(huán)2、42和72隔離內(nèi)環(huán)8、48和88,從而減少到檢測(cè)質(zhì)量12、52和82的檢測(cè)質(zhì)量彎曲部14、54和84的應(yīng)變傳遞。
在一些示例中,外環(huán)2、42和72的凸起墊4、44、74、104和204可以被構(gòu)造有墊彎曲部75。在這些示例中,墊彎曲部75的尺寸和布置可以維持兩千赫茲(khz)以上的共振模式,并且在數(shù)量、大小和布置方面是可調(diào)節(jié)的。在一些示例中,墊彎曲部75可被激光切割以補(bǔ)償非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106和206的材料與外環(huán)2、42和72的材料之間的熱膨脹失配。在一些示例中,外環(huán)2、42和72的凸起墊4、44、74、104和204可以被構(gòu)造成對(duì)稱的,以減少隨溫度的彎折。在建構(gòu)期間使用外環(huán)2、42和72上的多個(gè)凸起墊4、44、74、104和204的檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201由于熱模型誤差的減少,在建構(gòu)之后可以提供更加準(zhǔn)確的加速度測(cè)量。
在一些示例中,內(nèi)環(huán)8、48和78可以被構(gòu)造成由一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部6、46和76從外環(huán)2、42和72懸掛。在這些示例中,一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部6、46和76的尺寸和布置可以維持兩千赫茲(2khz)以上的共振模式,并且在數(shù)量、大小和布置方面是可調(diào)節(jié)的。在一些示例中,一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部6、46和76可被激光切割以將來(lái)自外環(huán)2、42和72的材料的應(yīng)變與內(nèi)環(huán)8、48和78和檢測(cè)質(zhì)量12、52和82隔離。使用一個(gè)或多個(gè)環(huán)彎曲部6、46和76以從外環(huán)2、42和72懸掛內(nèi)環(huán)8、48和78的檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201,由于減少了傳遞至檢測(cè)質(zhì)量12、52和82的彎曲部14、54和84的熱應(yīng)變而可以在建構(gòu)之后提供更準(zhǔn)確的加速度測(cè)量。
在一些示例中,檢測(cè)質(zhì)量12、52和82的尺寸可以被構(gòu)造成使得檢測(cè)質(zhì)量12、52和82的質(zhì)量中心與加速度計(jì)支撐件122和222的幾何中心對(duì)齊。在這些示例中,檢測(cè)質(zhì)量12、52和82的質(zhì)量中心與加速度計(jì)支撐件122和222的幾何中心之間的對(duì)齊可以允許加速度計(jì)100和200的磁路是對(duì)稱的,這也使得加速度計(jì)支撐件122和222能夠被建構(gòu)成實(shí)質(zhì)上平坦的。
在一些示例中,柔性地連接至內(nèi)環(huán)8、48和78的中心凸起墊18、58、88、118和218可以被構(gòu)造成當(dāng)連接至加速度計(jì)支撐件122或222時(shí)提供零標(biāo)距長(zhǎng)度構(gòu)造。換言之,中心凸起墊18、58、88、118和218以及加速度計(jì)支撐件122或222可以被構(gòu)造為呈零標(biāo)距長(zhǎng)度構(gòu)造,使得中心凸起墊18、58、88、118和218以及加速度計(jì)支撐件122或222位于加速度計(jì)100或200的中心處,并且傳遞至檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201的總力和/或熱應(yīng)變將減少。
在一些示例中,加速度計(jì)100和200也可以具有尺寸補(bǔ)償?shù)膽覓旒?。例如,尺寸補(bǔ)償?shù)膽覓旒梢允羌铀俣扔?jì)支撐件(例如,加速度計(jì)支撐件122或222)的不同材料的組合高度或組合cte,該組合高度或組合cte實(shí)質(zhì)上匹配非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的材料的高度和cte。例如,加速度計(jì)100和200的中間的加速度計(jì)支撐件122或222包括安裝于磁體112或212的中心的銷120或220。在一些示例中,當(dāng)溫度變化時(shí),由于尺寸補(bǔ)償?shù)膽覓旒?,檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201的平面并不變形。由于加速度計(jì)支撐件122和222的材料不具有相同的熱膨脹系數(shù),因此必須確定尺寸使得由加速度計(jì)支撐件122和222產(chǎn)生的膨脹等于檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201的外直徑上的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106和206的膨脹。如果加速度計(jì)支撐件122或222和檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201的外直徑上的非運(yùn)動(dòng)構(gòu)件106或206兩者均同時(shí)隨溫度膨脹,則使加速度計(jì)100和200中的應(yīng)力最小化,并且加速度計(jì)100和200提供更準(zhǔn)確的加速度測(cè)量。
根據(jù)本公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)造的外環(huán)2、42和72,內(nèi)環(huán)8、48、78和檢測(cè)質(zhì)量組件1、41、71、101和201的檢測(cè)質(zhì)量12、52、和82可由單個(gè)材料形成,這可以減小建構(gòu)期間加熱和冷卻工藝的影響,因?yàn)閱渭剑ɡ?,單個(gè)材料)結(jié)構(gòu)具有一個(gè)cte。即,當(dāng)相比于常規(guī)加速度計(jì)的等價(jià)部件時(shí),外環(huán)2、42和72,內(nèi)環(huán)8、48、78和檢測(cè)質(zhì)量12、52和82可經(jīng)受更少的偏差不穩(wěn)定性,并且可以更加穩(wěn)定。此外,本公開(kāi)的技術(shù)可以允許帶有更小的輪廓和降低的成本(因?yàn)閷?duì)于防止來(lái)自建構(gòu)和其它材料的力和/或應(yīng)變的需要顯著地減?。┑母鼫?zhǔn)確的加速度計(jì)。
在一個(gè)或多個(gè)示例中,可以以硬件、軟件、固件或其任意組合實(shí)現(xiàn)所描述的功能中的一些。如果以軟件實(shí)現(xiàn),則功能可以作為一個(gè)或多個(gè)指令或代碼被存儲(chǔ)或傳輸于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上,并且由基于硬件的處理單元執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其對(duì)應(yīng)于有形介質(zhì)(諸如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì));或通信介質(zhì),包括促進(jìn)將計(jì)算機(jī)程序從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移至另一位置(例如,根據(jù)通信協(xié)議)的任何介質(zhì)。以這種方式,計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)總體上可以對(duì)應(yīng)于:(1)非瞬態(tài)的有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),或(2)諸如信號(hào)或載波的通信介質(zhì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)可以是能夠由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或者一個(gè)或多個(gè)處理器訪問(wèn)以取回指令、代碼和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以便實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)中所描述的技術(shù)的任何可用介質(zhì)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
以示例的方式,并且非限制性的,這樣的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)能夠包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其它磁性存儲(chǔ)裝置、閃存,或者能夠用于以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式存儲(chǔ)期望的程序代碼并且能夠由計(jì)算機(jī)訪問(wèn)的任何其它介質(zhì)。而且,任何連接均被恰當(dāng)?shù)胤Q為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。例如,如果使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數(shù)字用戶線路(dsl),或者無(wú)線技術(shù)(諸如紅外線、無(wú)線電和微波)從網(wǎng)站、服務(wù)器或其它遠(yuǎn)程源傳送指令,則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、dsl或者無(wú)線技術(shù)(諸如紅外線、無(wú)線電和微波)就被包括在介質(zhì)的定義中。然而,應(yīng)理解的是,計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)不包括連接件、載波、信號(hào)或其它瞬態(tài)介質(zhì),而不同地涉及非瞬態(tài)、有形存儲(chǔ)介質(zhì)。如本文所使用的那樣,磁盤(disk)和光盤(disc)包括壓縮光盤(cd)、激光盤、光學(xué)盤、數(shù)字多用途盤(dvd)、軟盤以及藍(lán)光光碟,其中磁盤通常磁性地再現(xiàn)數(shù)據(jù),同時(shí)光盤用激光光學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)當(dāng)被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。
指令可由一個(gè)或多個(gè)處理器(例如,“處理裝置”)執(zhí)行,諸如一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、通用微處理器、專用集成電路(asic)、場(chǎng)可編程邏輯陣列(fpga)或者其它等價(jià)的集成的或離散的邏輯電路。因此,如本文所使用的那樣,術(shù)語(yǔ)“處理器”和/或“處理裝置”可以指代前述結(jié)構(gòu)中的任意結(jié)構(gòu),或者適合于本文所描述的技術(shù)的實(shí)現(xiàn)的任何其它結(jié)構(gòu)。此外,在一些方面,可以在被構(gòu)造成用于編碼或解碼的專用硬件和/或軟件模塊內(nèi)提供本文所描述的功能,或?qū)⑵浒诮M合代碼中。而且,能夠在一個(gè)或多個(gè)電路或邏輯元件中完全地實(shí)現(xiàn)該技術(shù)。
本公開(kāi)的技術(shù)可在多種多樣的裝置或設(shè)備、集成電路(ic)或一組ic(例如,芯片組)中實(shí)現(xiàn)。在本公開(kāi)中描述各種部件、模塊或單元以強(qiáng)調(diào)構(gòu)造成執(zhí)行所公開(kāi)的技術(shù)的裝置的功能方面,但不必然需要由不同的硬件單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且,如上文所描述的,可由相互起作用的硬件單元(包括如上文所描述的一個(gè)或多個(gè)處理器)的集合,結(jié)合合適的軟件和/或固件來(lái)提供各種單元。
已經(jīng)描述了本公開(kāi)的各種示例。這些示例和其它示例均在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。