域[1]。而随着时间的推移，根据摩尔定理的阐述，加速度计呈现出多样化的发展趋势，其种类也丰富起来，如：压电加速度计、压阻加速度计、电容加速度计等，基础原理和相应的结构得到越来越多的修改和提升，相应的性能的提高也就自然而然了。

随着MEMS技术伴伴随着时代得到长足的发展，同时提高的还有微器件设计技术和工艺水平，充分利用以上两种而开发出来的微型传感器也取得了极大的进步。利用该技术的便携性高、可靠性高、成本小、功耗低等优点微型机械加速度计，在交通运输业和航空航天等行业已经被大面积的使用，拥有宽广的应用前景和良好的发展空间[2]。

1。1 MEMS加速度计

MEMS（Micro-electro-mechanical Systems）是指微机电系统，主要由微机械和微电器构成。微机电加速度计因为使用了微机电技术，尺寸极大的减小，并且较为精确、干扰较小、集成度较高，已经广泛应用在临床医学、航空航天业、交通运输业等多个领域[3]。而且，由于微机械结构制作精准、重复性良好、方便集成化、适合大批量生产，所以具有非常高的性价比。

MEMS 加速度计的研究开始于1980年初，由于采用MEMS 和IC 工艺加工生产[4]，使MEMS加速度计得以飞速发展和进步。并且在最初的加速度计基础上产生出了各种类别的该类别仪器，如压阻式、电容式、压电式、热对流式、隧道电流式等，其各自的工作原理和特点如表1。1所示[5]。

表1。1 常见MEMS加速度计性能对比

类型 压阻式 压电式 电容式 热对流式 隧道电流式

分辨率 低 中 低 中 高

灵敏度 小 中 中 高 高

工作原理 压阻效应 压电效应 极间电容变化 热对流传导 隧道效应

优点 结构简单 带宽大且线性度好 稳定性好 灵敏度高，抗冲击能力强 温度效应小

缺点 温度系数大 迟滞效应明显 易受电磁干扰 易受环境温度影响 工艺复杂

1。1。1 压阻式MEMS加速度计

1979年，第一个MEMS加速度计在Stanford University的罗伊兰斯和安吉尔的研究之下制造出来，该压阻式仪器的原材料是Si，其横截图和俯视图如下图[6]。

图1。1 压阻式accelerometer的俯视及其横截图

该加速度计由一个质量块和单个悬臂梁构成，在悬臂梁上安放的压敏电阻会形成一个半桥结构，该结构会和铝线相互连接，在结构上铝线呈现为沉淀累积状态[7]，该结构最小能够检测0。001g的加速度，最大则能达到50g的加速度，而其工作带宽大于等于100Hz[8]。

1。1。2 隧道电流式MEMS加速度计

隧道式加速度计先把加速度变化转为质量块的位移变化，再通过隧道效应将位移和电流的该变量进行关联，最后通过测量电流得到加速度的改变情况，整个过程其实就是电子势垒隧道效应。这种测量方法有非常高的灵敏度(10-9 g左右)，并且有温度效应较小、抗干扰能力较强、方便检测等优点。但这种方案要求精密性高，所以导致其加工困难；同时还有低频噪声高的缺点[9]。