第2章 惯性传感器
2.1 简介
惯性传感器是指将惯性力转换成可测信号（一般是具有一定灵敏度的线性输出电压）的转换器。目前，适用于宏观惯性传感器的原理和方法在微机械传感器中得到了广泛的应用，那么，是什么因素导致一定要引入微机械惯性传感器呢？首先，对不同的直线和旋转运动传感器的应用需求需要有相应的微加工技术、设计和系统架构；其次，尽管各种敏感机理和微加工技术在传统的惯性传感器中也得到了大量的应用，但是从系统的角度来说对微型传感器的需求更加迫切。本章将从如下几个方面讲述微惯性传感器：微惯性器件的经典应用；直线运动惯性传感器即加速度计的参数设计，检测惯性位移的主要物理机制；角速率传感器即陀螺的旋转运动惯性速率传感器的特有参数设计；几种常用的微加工工艺及其对微型传感器设计的影响。
2.2 惯性传感器的应用
在微型传感器的应用中通常需要考虑封装体积或尺寸、系统成本和性能等三个主要方面，一般来说一种技术不可能同时满足三个方面的要求。相对宏观情况而言，微惯性传感器的封装体积或系统总尺寸是较容易实现的，这是因为微加工技术能够将敏感元件和电路元件集成为单个芯片或将两个芯片封装在很小的塑料或陶瓷管壳中，图2.1所示是两个实例。
微惯性传感器的系统成本也是一个重要方面。由于采用与微电子工艺兼容的工艺，微惯性传感器能够大批量加工从而显著地降低了工艺的限制。尽管微加工的许多单步工艺比相应的宏观器件工艺贵得多，但综合考虑到微传感器小尺寸的巨大优势，单步工艺对成本的影响就明显下降了。
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