RU2012153680A

RU2012153680A - Акселерометр

Info

Publication number: RU2012153680A
Application number: RU2012153680/28A
Authority: RU
Inventors: Роберт Ньютон БИКНЕЛЛ; Брайан Д. ХОУМЕЙДЖЕР
Original assignee: Хьюлетт-Паккард Дивелопмент Компани, Л.П.
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2014-06-20
Also published as: US20130055813A1; WO2011142754A1; EP2569643A4; EP2569643B1; CN102985832A; EP2569643A1; CA2799152C; CA2799152A1; MX2012013044A; CN102985832B; BR112012028885A2; BR112012028885B1

Abstract

1. Акселерометр, содержащий:опорную структуру, имеющую расположенную на ней статорную решетку электродов, содержащую статорный электрод А, статорный электрод B и статорный электрод C;ускоряемую массу, расположенную параллельно статорной решетке электродов и способную смещаться в направлении, параллельном статорной решетке электродов, и имеющую расположенную на ней трансляторную решетку электродов, обращенную к статорной решетке электродов и содержащую трансляторный электрод а и трансляторный электрод b, причем статорные электроды и трансляторные электроды образуют емкости C, C, C, C, Cи C; иуправляющую схему для подачи множества управляющих напряжений на емкости таким образом, чтобы генерировать два выходных сигнала, причем суммарная сила, действующая на ускоряемую массу за счет управляющих напряжений, поддерживается постоянной приблизительно равной нулю.2. Акселерометр по п. 1, в котором управляющая схема прикладывает управляющее напряжение Vк емкостям Cи C, управляющее напряжение Vк емкостям Cи Cи управляющее напряжение Vк емкостям Cи Cтак, что,гдеи где x - смещение ускоряемой массы относительно опорной структуры.3. Акселерометр по п. 1, в котором управляющая схема прикладывает управляющие напряжения к емкостям таким образом, чтобы разность потенциалов между двумя выходными сигналами являлась постоянной приблизительно равной нулю, когда смещение ускоряемой массы равно нулю.4. Акселерометр по п. 1, в котором управляющая схема прикладывает управляющие напряжения так, чтобы максимизировать δV/δx, где V- разность потенциалов между двумя выходными сигналами, и где x является смещением ускоряемой массы по отношению к

Claims

1. Акселерометр, содержащий:

опорную структуру, имеющую расположенную на ней статорную решетку электродов, содержащую статорный электрод А, статорный электрод B и статорный электрод C;

ускоряемую массу, расположенную параллельно статорной решетке электродов и способную смещаться в направлении, параллельном статорной решетке электродов, и имеющую расположенную на ней трансляторную решетку электродов, обращенную к статорной решетке электродов и содержащую трансляторный электрод а и трансляторный электрод b, причем статорные электроды и трансляторные электроды образуют емкости C_aA, C_bA, C_aB, C_bB, C_aC и C_bC; и

управляющую схему для подачи множества управляющих напряжений на емкости таким образом, чтобы генерировать два выходных сигнала, причем суммарная сила, действующая на ускоряемую массу за счет управляющих напряжений, поддерживается постоянной приблизительно равной нулю.

2. Акселерометр по п. 1, в котором управляющая схема прикладывает управляющее напряжение V_A к емкостям C_aA и C_bA, управляющее напряжение V_B к емкостям C_aB и C_bB и управляющее напряжение V_C к емкостям C_aC и C_bC так, что

,

где

и где x - смещение ускоряемой массы относительно опорной структуры.

3. Акселерометр по п. 1, в котором управляющая схема прикладывает управляющие напряжения к емкостям таким образом, чтобы разность потенциалов между двумя выходными сигналами являлась постоянной приблизительно равной нулю, когда смещение ускоряемой массы равно нулю.

4. Акселерометр по п. 1, в котором управляющая схема прикладывает управляющие напряжения так, чтобы максимизировать δV₀/δx, где V₀ - разность потенциалов между двумя выходными сигналами, и где x является смещением ускоряемой массы по отношению к опорной структуре.

5. Акселерометр по п. 1, в котором отношение шага статорной решетки электродов к шагу трансляторной решетки электродов задано таким образом, что каждый из двух выходных сигналов является синусоидальным.

6. Акселерометр по п. 1, в котором отношение шага статорной решетки электродов к расстоянию между статорной решеткой электродов и трансляторной решеткой электродов определяется таким образом, чтобы максимумы и минимумы двух выходных сигналов были равномерно распределены по всему диапазону смещений ускоряемой массы.

7. Акселерометр по п. 1, в котором управляющие напряжения представляют собой синусоидальную волну.

8. Акселерометр по п. 1, в котором управляющее напряжение представляет собой прямоугольную волну.

9. Акселерометр по п. 1, в котором управляющая схема содержит управляющий контроллер для управления амплитудой управляющих напряжений.

10. Акселерометр, содержащий:

опорную структуру, имеющую расположенное на ней множество статорных электродов;

ускоряемую массу, расположенную параллельно опорной структуре и имеющую расположенное на ней множество трансляторных электродов, обращенных к статорным электродам, причем статорные электроды и трансляторные электроды образуют множество емкостей;

управляющую схему для приложения множества управляющих напряжений на емкости таким образом, чтобы генерировать два выходных сигнала; и

управляющий контроллер, который управляет амплитудой управляющих напряжений так, что суммарная сила, действующая на ускоряемую массу за счет управляющих напряжений, поддерживается постоянной приблизительно равной нулю и выходное усиление максимизируется.

11. Акселерометр по п. 10, в котором управляющая схема прикладывает управляющие напряжения к емкостям таким образом, чтобы разность потенциалов между двумя выходными сигналами являлась постоянной приблизительно равной нулю, когда смещение ускоряемой массы равно нулю.

12. Акселерометр по п. 10, в котором выходное усиление равно δV₀/δx, где V₀- разность потенциалов между двумя выходными сигналами, и где x является смещением ускоряемой массы по отношению к опорной структуре.

13. Способ детектирования ускорения с использованием емкостного акселерометра, содержащий подачу управляющего напряжения на электроды, расположенные на ускоряемой массе в акселерометре таким образом, чтобы создать выходной сигнал, который изменяется при смещении ускоряемой массы, причем амплитуда управляющего напряжения задается таким образом, чтобы устранить силы, сообщаемые ускоряемой массе от управляющего напряжения, и причем усиление выходного сигнала максимально.

14. Способ по п. 13, в котором управляющее напряжение прикладывается к электродам таким образом, чтобы получать два выходных сигнала таким образом, что разность потенциалов между двумя выходными сигналами является постоянной приблизительно равной нулю, когда смещение ускоряемой массы равно нулю.

15. Способ по п. 13, в котором управляющее напряжение представляет собой синусоидальную или прямоугольную волну.