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）

0 引言

随着微电子与信息技术的不断发展，基于微机电系统（micro-electro-mechanical systems，MEMS）的微型惯性电学（也称加速度阈值）开关逐步被广泛应用于汽车、玩具及众多工业领域，已逐步成为人们研究的热点［1］。此类电学开关的工作过程可以认为包含2个基本阶段，第一阶段就是感受外界加速度（这时微开关的功能是作为传感器），第二阶段是在超过其阈值的外界加速度作用下实现对电路的瞬间通断（这时微开关的功能是作为执行器），可以说微型惯性电学开关是一种集传感器与执行器功能为一体的MEMS器件［2］。

在货物运输过程中，尤其是一些特殊物品（如易爆军需品、特殊化学药品等）的输运装卸途中，常常要严格监控其是否受到过不允许的振动水平，也就是说要清楚地了解所运物品是否曾经受到了超越其承受极限的冲击。目前，此类监测系统通常都是基于微机械加速度计而设计的，不但系统复杂，响应速度慢（约为5 ms），而且系统容易受到外界电磁干扰，可靠性差［3，4］。为此，本文研制了一种基于微机械惯性电学开关，设计了可方便、精确地监测外界振动冲击是否超过其阈值的系统模块，并对其进行了相应的电路仿真和实验测试。

1 系统设计

1.1 设计背景与要求

本文所设计的检测系统是基于实验室前期所研制的一种微小型惯性电学开关，其结构如图1所……