包括矩形线圈和矩形极靴的加速度计的制作方法

1.本公开涉及加速度计。


背景技术：

2.加速度计通过检测在惯性力下检验质量块的位移起作用。一些加速度计包括电容式拾取系统。例如，导电材料(例如，电容器板)可设置在检验质量块的上表面上，并且类似的导电材料可设置在该检验质量块的下表面上。沿加速度计的传感轴施加的加速度或力使得检验质量块向上或向下偏转，从而使得拾取电容板与上部非移动构件和下部非移动构件之间的距离(例如，电容间隙)发生变化。电容间隙的这种变化使得电容元件的电容性发生变化，这表示沿传感轴的检验质量块的位移。电容的变化可用作位移信号，该位移信号可应用于包括一个或多个电磁体(例如，力再平衡线圈)的伺服系统以使检验质量块返回到零位或静止位。


技术实现要素：

3.一般来讲，本公开涉及用于确定一个或多个装置的加速度的设备、系统和技术。例如，电磁加速度计可通过将电流传送到线圈来防止检测质量块的位移，从而引起洛伦兹力来防止该检验质量块相对于一个或多个非移动构件的位移。例如，磁通量可在极靴、线圈和非移动构件之间形成回路。这种磁通量和流过线圈的电流可引起伺服效应，防止检验质量块相对于一个或多个非移动构件的位移。电流的量值与沿加速度计的感应轴的检验质量块的加速度之间可存在关系，使得处理电路可以基于传送到线圈的电信号的量值来计算加速度。
4.在一些情况下，极靴的形状为矩形，并且线圈可围绕该极靴设置，使得极靴穿过线圈的中心装配。线圈的形状也可为矩形。因而，磁场的量值在极靴的第一侧到非移动构件之间的区域中可为恒定的。例如，矩形极靴包括四个侧。极靴第一侧处的磁场的量值可与从该极靴第一侧向外的第一距离处的磁场的量值基本相同。极靴与非移动构件之间的磁场保持恒定可为有益的，使得线圈相对于极靴的移动不会影响防止检验质量块位移的洛伦兹力。即，与极靴和非移动构件之间的磁场可变的加速度计相比，极靴与非移动构件之间的磁场恒定的加速度计可更精确地确定检验质量块沿感应轴的加速度。
5.在一些示例中，加速度计系统包括检验质量块和极靴，其中该极靴连接到检验质量块。另外，加速度计系统包括围绕极靴设置的线圈，其中该线圈连接到检验质量块，并且其中该线圈的形状为矩形。另外，加速度计系统包括电路；该电路被配置为将电信号传送到线圈以将检验质量块保持在零位，确定与电信号相对应的电流值，以及基于该电流值来识别加速度计系统的加速度。
6.在一些示例中，方法包括通过加速度计系统的电路将电信号传送到线圈以将检验质量块保持在零位。加速度计系统包括检验质量块、极靴和线圈，其中该极靴连接到该检验质量块并且该线圈围绕极靴设置；其中该线圈连接到该检验质量块并且该线圈的形状为矩
形。另外，该加速度计系统包括电路。该方法还包括通过电路来确定与电信号相对应的电流值，以及基于该电流值通过该电路来识别加速度计系统的加速度。
7.在一些示例中，加速度计系统包括围绕极靴设置的线圈，其中该线圈连接到检验质量块，并且其中该线圈的形状为矩形。另外，加速度计系统包括电路；该电路被配置为将电信号传送到线圈以将检验质量块保持在零位，确定与电信号相对应的电流值，以及基于该电流值来识别加速度计系统的加速度。
8.本发明内容旨在提供本公开中描述的主题的概述。不旨在提供以下附图和说明书中详细描述的系统、设备和方法的排他性或详尽的说明。本公开的一个或多个示例的另外的细节在以下附图和说明书中阐述。其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
9.图1是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统的框图。
10.图2是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统的侧剖面图的概念图。
11.图3是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统的顶剖面图的概念图。
12.图4是示出根据本公开的一种或多种技术的行进穿过线圈的电信号和由极靴发射的磁通量的概念图。
13.图5是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统的整个横截面上的磁场强度的概念图。
14.图6是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计透视图的概念图。
15.图7是示出根据本公开的一种或多种技术的使用电磁加速度计来确定加速度的示例性操作的流程图。
16.类似的参考字符在整个说明书和附图中表示类似的元件。
具体实施方式
17.本公开涉及用于使用加速度计系统来确定物体的加速度的设备、系统和技术。例如，加速度计系统可为被配置为精确测量加速度值的电磁加速度计系统。电磁加速度计系统使用电信号和磁信号的组合来确定物体的加速度。例如，加速度计系统可包括磁极靴、电线圈、非移动构件和检验质量块。磁通量可从极靴行进穿过线圈到非移动构件，并返回到极靴。电流可流过线圈。加速度计系统可基于磁通量和电流来生成洛伦兹力，该洛伦兹力表示防止检验质量块位移的伺服效应。
18.在一些情况下，该加速度计系统被配置成实时地或近似实时地测量物体的加速度，使得处理电路可分析物体在一个时间段内的加速度，以确定该物体在该时间段期间的位置位移。例如，加速度计系统可以为惯性导航系统(ins)的一部分，该惯性导航系统用于至少部分地基于物体的加速度来跟踪该物体的位置。另外，加速度计系统可定位于物体上或物体内，使得该加速度计系统与物体一起加速。因此，当物体加速时，该加速度计系统(包括质量检测块)与物体一起加速。由于随时间推移的加速度为随时间推移的速度的导数，并且随时间推移的速度为随时间推移的位置的导数，因此在一些情况下，处理电路可被配置成通过在一个时间段内执行物体的加速度的二重积分来确定物体的位置位移。使用定位在
物体上的加速度计系统而不使用该物体外部的导航系统(例如，全球导航卫星系统(gnss))来确定物体的位置可被称为“航位推测”。
19.为了使用ins更准确地跟踪物体的位置，提高由加速度计系统确定的加速度值的质量可能是有益的。例如，加速度计系统可被配置为确定沿垂直于检验质量块平面的感应轴的加速度。当加速度计系统根据包括平行于感应轴的分量和垂直于该感应轴的至少一个分量的矢量而正加速时，该加速度计系统可精确地确定平行于感应轴的分量的量值。
20.垂直于加速度计系统的感应轴的力在本文中可被称为“侧向”力。加速度计系统可防止形成对加速度计系统测量加速度的精度产生不利影响的侧向力。例如，极靴可位于线圈的中心内。在一些示例中，线圈的形状为其中心具有矩形开口的矩形，并且极靴的横截面为矩形，使得极靴穿过线圈的矩形开口装配。在一些示例中，极靴与极靴每一侧上的线圈之间可存在间隙。例如，由于极靴的横截面为矩形，因此极靴可包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧。侧向力(例如，振动力)可暂时使得线圈相对于极靴移动，例如，使得线圈移动得例如更接近极靴的第一侧且更远离极靴的第二侧。
21.由于极靴的形状为矩形，极靴的四个侧中的每个侧上的磁场均可在远离极靴移动时保持恒定。这样，线圈相对于极靴的移动可能不会影响由加速度计系统产生的洛伦兹力的量值。例如，即使线圈将相对于极靴侧向移动，从极靴跨线圈流动的磁场的量值也将保持恒定。洛伦兹力表示跨线圈的磁场和流过线圈的电流的交叉乘积。因此，由于即使当线圈相对于极靴侧向移动时，跨线圈的磁场也保持恒定，因此线圈的侧向移动可能不会影响洛伦兹力的量值。
22.图1是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统100的框图。如图1所示，加速度计系统100包括处理电路102、检验质量块104、第一极靴106a、第二极靴106b(统称为“极靴106”)、第一非移动构件108a、第二非移动构件108b(统称为“非移动构件108”)、第一线圈110a、第二线圈110b(统称为“线圈110”)、第一传感器112a和第二传感器112b(统称为“传感器112”)。
23.加速度计系统100被配置为基于传送到线圈110的一个或多个电信号的量值来确定与物体(图1中未示出)相关联的加速度，该电信号防止检验质量块104从零位移位。例如，第一传感器112a可被配置为生成指示检验质量块104与第一非移动构件108a之间的间隙大小的第一感测信号；并且第二传感器112b可被配置为生成指示检验质量块104与第二非移动构件108b之间的间隙大小的第二感测信号。处理电路102可基于第一感测信号来生成用于传送到第一线圈110a的第一电信号，并且可基于第二感测信号来生成用于传送到第二线圈110b的第二电信号。第一电信号和第二电信号可产生防止检验质量块104从零位移位的一个或多个洛伦兹力。
24.洛伦兹力表示由电场和磁场的相互作用引起的力。例如，洛伦兹力可由电场和磁场的交叉乘积定义，其中洛伦兹力的方向取决于电场的方向和磁场的方向，并且其中洛伦兹力的量值取决于电场的量值和磁场的量值。
25.处理电路102可包括一个或多个处理器，这些处理器被配置为实现用于在加速度计系统100内执行的功能和/或处理指令。例如，处理电路102可能够处理存储在存储器中的指令。处理电路102可包括例如微处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者等效的离散或集成逻辑电路或者前述任何设备或电路的组合。
因此，处理电路102可包括任何合适的结构，无论是在硬件、软件、固件，或它们的任何组合中，以执行本文赋予处理电路102的功能。
26.存储器(图1中未示出)可被配置为在操作期间将信息存储在加速度计系统100内。存储器可包括计算机可读存储介质或计算机可读存储设备。在一些示例中，存储器包括短期存储器或长期存储器中的一种或多种。存储器可包括例如随机存取存储器(ram)、动态随机存取存储器(dram)、静态随机存取存储器(sram)、磁盘、光盘、闪存存储器、或者电可编程存储器(eprom)或电可擦除可编程存储器(eeprom)的形式。在一些示例中，存储器用于存储由处理电路102执行的程序指令。
27.处理电路102可生成第一电信号和第二电信号作为将检验质量块104保持在零位的一个或多个负反馈回路的一部分。处理电路102、第一线圈110a和第一传感器112a表示第一负反馈回路的部件。第一负反馈回路可将检验质量块104与第一非移动构件108a之间的间隙的宽度保持在第一零宽度。例如，第一传感器112a可生成指示电容值的第一感测信号。电容值与检验质量块104和第一非移动构件108a之间的间隙的宽度相关联，并且将第一感测信号传送到处理电路102。处理电路102可基于第一感测信号来生成第一电信号并且将第一电信号传送到第一线圈110a，以将第一感测信号的电容值保持在第一零电容值。通过生成第一电信号以将第一感测信号的电容值保持在第一零电容值，处理电路102将检验质量块104与第一非移动构件108a之间的间隙的宽度保持在第一零宽度。
28.处理电路102、第二线圈110b和第二传感器112b表示第二负反馈回路的部件。第二负反馈回路可将检验质量块104与第二非移动构件108b之间的间隙的宽度保持在第二零宽度。例如，第二传感器112b可生成指示第二电容值的第二感测信号。电容值与检验质量块104和第二非移动构件108b之间的间隙的宽度相关联，并且将第二感测信号传送到处理电路102。处理电路102可基于第二感测信号来生成第二电信号并且将第二电信号传送到第二线圈110b，以便将第二感测信号的电容值保持在第二零电容值。通过生成第二电信号以将第二感测信号的第二电容值保持在第二零电容值，处理电路102将检验质量块104与第二非移动构件108b之间的间隙的宽度保持在第二零宽度。
29.另外，通过将检验质量块104与第一非移动构件108a之间的间隙的宽度保持在第一零宽度处并且将检验质量块104与第二非移动构件108b之间的间隙的宽度保持在第二零宽度处，处理电路102可将检验质量块104相对于非移动构件108的位置保持在零位。
30.当加速度计系统100沿感测轴的加速度改变时，施加到检验质量块104的最终加速力可改变。因此，处理电路102可改变传送到第一线圈110a的第一电信号的量值和传送到第二线圈110b的第二电信号的量值，以防止检验质量块104相对于非移动构件108的位移。在一个示例中，沿感测轴的加速度可从第一加速度值增加到第二加速度值。处理电路102可改变第一电信号的量值并改变第二电信号的量值以考虑加速度的变化，使得检验质量块104相对于非移动构件108保持在零位。处理电路102可基于传送到第一线圈110a的第一电信号的量值和传送到第二线圈110b的第二电信号的量值来确定加速度计系统100沿感测轴的加速度。
31.在一些示例中，传送到第一线圈110a的第一电信号的量值与沿感测轴的加速度成比例。在一些示例中，传送到第二线圈110b的第二电信号的量值与沿感测轴的加速度成比例。这样，第一电信号量值的增加可与沿感测轴的加速度的增加相对应，并且第二电信号量
值的增加可与沿感测轴的加速度的增加相对应。另选地，第一电信号量值的减小可与沿感测轴的加速度的减小相对应，并且第二电信号量值的减小可与沿感测轴的加速度的减小相对应。
32.加速度计系统100可包括第一磁通回路和第二磁通回路。第一磁通回路可包括第一极靴106a、第一非移动构件108a和第一线圈110a。在第一磁通回路内，第一磁通量可从第一极靴106a行进穿过第一线圈110a到第一非移动构件108a。然后，第一磁通量行进穿过第一非移动构件108a回到第一极靴106a。在一些示例中，第一极靴106a可包括生成第一磁通量的第一磁体。第二磁通回路可包括第二极靴106b、第二非移动构件108b和第二线圈110b。在第二磁通回路内，第二磁通量可从第二极靴106b行进穿过第二线圈110b到第二非移动构件108b。然后，第二磁通量行进穿过第二非移动构件108b回到第二极靴106b。在一些示例中，第二极靴106b可包括生成第二磁通量的第二磁体。
33.加速度计系统100可表示利用平行于感测轴的洛伦兹力来抵消沿感测轴的加速度的伺服系统。例如，如果加速度计系统100沿感测轴加速，则加速度可将加速力施加到检验质量块104，其中加速度力在与加速度计系统100的加速度相反的方向上被施加到检测质量块104。处理电路102将第一电信号传送到第一线圈110a，并将第二电信号传送到第二线圈110b以生成抵消由沿感测轴的加速度产生的加速力的一个或多个洛伦兹力。即，一个或多个洛伦兹力在与加速力相反的方向上被施加到检验质量块104，使得检验质量块104不因该加速力而从零位发生位移。加速力的量值基于沿感测轴的加速度的量值的变化而变化。因此，为了防止检验质量块104从零位发生位移，处理电路102改变传送到第一线圈110a的第一电信号的量值和传送到第二线圈110b的第二电信号的量值，以改变抵消加速度信号的一个或多个洛伦兹力的量值。
34.洛伦兹力是由电场与磁场之间的相互作用产生的力。如上所讨论的，加速度计系统100包括第一磁通回路和第二磁通回路。第一磁通回路包括从极靴106a通过第一线圈110a到第一非移动构件108a的第一磁通量的通道。第一电信号流过第一线圈110a。第一磁通量和第一电信号可使得第一洛伦兹力在与由于沿感测轴的加速度而施加到检测质量块104的加速力相反的方向上被施加到检验质量块104。另外，第二磁通回路包括从第二极靴106b通过第二线圈110b到第二非移动构件108b的第二磁通量的通道。第二电信号流过第二线圈110b。第二磁通量和第二电信号可使得第二洛伦兹力在与由于沿感测轴的加速度而施加到检测质量块104的加速力相反的方向上被施加到检验质量块104。
35.在一些示例中，极靴106的形状可为正方形，线圈110的形状可为正方形，使得线圈110的相应开口被配置为接纳极靴106。例如，第一线圈110a可包括接纳第一极靴106a的第一开口，该极靴包括正方形横截面。第二线圈110b可包括接纳第二极靴106b的第二开口，该极靴包括正方形横截面。如上所讨论的，加速度计系统100包括第一磁通回路和第二磁通回路。作为第一磁通回路的一部分，第一磁通量可从第一极靴106a的四个侧中的每一侧流出。
36.由于第一极靴106a的横截面为矩形，因此从第一极靴106a的第一侧延伸离开的第一区域中的磁场的量值可为均匀的，从第一极靴106a的第二侧延伸离开的第二区域中的磁场的量值可为均匀的，从第一极靴106a的第三侧延伸离开的第三区域中的磁场的量值可为均匀的，并且从第一极靴106a的第四侧延伸离开的第四区域中的磁场的量值可为均匀的。第一区域从第一极靴106a的第一侧延伸至第一非移动构件208a，这意味着第一极靴106a的
第一侧与第一非移动构件208a之间的空间中的磁场是均匀的。第二区域从第一极靴106a的第二侧延伸至第一非移动构件208a，这意味着第一极靴106a的第二侧与第一非移动构件208a之间的空间中的磁场是均匀的。第三区域从第一极靴106a的第三侧延伸至第一非移动构件208a，这意味着第一极靴106a的第三侧与第一非移动构件208a之间的空间中的磁场是均匀的。第四区域从第一极靴106a的第四侧延伸至第一非移动构件208a，这意味着第一极靴106a的第四侧与第一非移动构件208a之间的空间中的磁场是均匀的。
37.由于第二极靴106b的横截面为矩形，因此从第二极靴106b的第一侧延伸离开的第一区域中的磁场的量值可为均匀的，从第二极靴106b的第二侧延伸离开的第二区域中的磁场的量值可为均匀的，从第二极靴106b的第三侧延伸离开的第三区域中的磁场的量值可为均匀的，并且从第二极靴106b的第四侧延伸离开的第四区域中的磁场的量值可为均匀的。第一区域从第二极靴106b的第一侧延伸至第二非移动构件208b，这意味着第二极靴106b的第一侧与第二非移动构件208b之间的空间中的磁场是均匀的。第二区域从第二极靴106b的第二侧延伸至第二非移动构件208b，这意味着第二极靴106b的第二侧与第二非移动构件208b之间的空间中的磁场是均匀的。第三区域从第二极靴106b的第三侧延伸至第二非移动构件208b，这意味着第二极靴106b的第三侧与第二非移动构件208b之间的空间中的磁场是均匀的。第四区域从第二极靴106b的第四侧延伸至第二非移动构件208b，这意味着第二极靴106b的第四侧与第二非移动构件208b之间的空间中的磁场是均匀的。
38.侧向移动可使线圈相对于相应的极靴发生位移。这些侧向移动可使得例如第一线圈110a相对于第一极靴106a侧向移动。在一些示例中，第一线圈110a穿过从第一极靴106a的第一侧延伸至第一非移动构件208a的第一区域、从第一极靴106a的第二侧延伸至第一非移动构件208a的第二区域，从第一极靴106a的第三侧延伸至第一非移动构件208a的第三区域，以及从第一极靴106a的第四侧延伸至第一非移动构件208a的第四区域。在一些示例中，线圈110a的侧向移动使得线圈110a在第一区域中移动得更靠近极靴106a并且在第二区域中移动得更远离极靴106a。在至少一些此类示例中，由于第一区域中的磁场是均匀的并且第二区域中的磁场是均匀的，因此跨第一线圈110a的磁场未发生改变。
39.图2是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统200的侧剖面图的概念图。如图2所示，加速度计系统200包括检验质量块组件203、第一极靴206a、第二极靴206b(统称为“极靴206”)、第一非移动构件208a、第二非移动构件208b(统称为“非移动构件208”)、第一线圈210a、第二线圈210b(统称为“线圈210”)、第一磁体220a和第二磁体220b(统称为“磁体220”)。检验质量块组件203包括检验质量块204、第一电容板205a和第二电容板205b(统称为“电容板205”)。在图2的示例中，加速度计系统200还包括中心凸起垫222a至222b(统称为“中心凸起垫222”)、外部凸起垫224a至224d(统称为“外部凸起垫224”)、第一频带226a、第二频带226b(统称为“频带226”)、第一电容间隙232和第二电容间隙234。在图2的示例中，加速度计系统200可包括加速度计支撑件214a至214b(统称为“加速度计支撑件214”)，该支撑件可由极靴206、非移动构件208和磁体220的组合形成。加速度计系统200可为图1的加速度计系统100的示例。检验质量块204可为图1的检验质量块104的示例。极靴206可为图1的极靴106的示例。非移动构件208可为图1的非移动构件108的示例。线圈110可为图1的线圈210的示例。
40.加速度计系统200可被配置为感测沿感测轴201的加速度。例如，加速度计系统200
可被配置为感测沿感测轴201在第一方向211上的加速度。在一些情况下，加速度计系统200实时或几乎实时地精确地确定沿感测轴201在第一方向211上的加速度的量值，使得处理电路(图2中未示出)可使用航位推测来跟踪加速度计系统200的位置。如图2所示，检验质量块组件203通过中心凸起垫222和外部凸起垫224悬置于第一非移动构件208a与第二非移动构件208b之间。在一些示例中，处理电路可接收指示第一电容间隙232的宽度的第一感测信号，并接收指示第二电容间隙234的宽度的第二感测信号。继而，处理电路可将第一电信号传送到第一线圈210a并将第二电信号传送到第二线圈210b，以防止检验质量块204响应于加速度计系统200沿感测轴201的加速度而发生位移。第一电信号的量值和第二电信号的量值可与加速度的量值相关联。
41.非移动构件208可连接到(例如，夹持在)中心凸起垫222和外部凸起垫224，从而将检验质量块组件203固定在第一非移动构件208a与第二非移动构件208b之间。术语“非移动构件”可指表示参考位置的构件，检验质量块组件203的位置可与该参考位置进行比较。换句话讲，检验质量块组件203的位置可表示检验质量块组件203相对于非移动构件208的位置。在一些示例中，非移动构件208包括可为磁通回路的一部分的双金属材料。在一些示例中，非移动构件208可类似于可变电容器的定子。
42.在一些情况下，线圈210可导电，使得电信号流过线圈210。例如，第一电信号可流过第一线圈210a的路径，并且第二电信号可流过第二线圈210b的路径。第一线圈210a的路径可形成正方形路径，并且第二线圈210b的路径可形成正方形路径。由于图2表示加速度计系统200的剖面图，第一线圈210a的正方形路径和第二线圈210b的正方形路径未在图2中示出。线圈210完全围绕极靴206的外表面延伸，使得第一电信号围绕极靴206a的外表面流过第一线圈210a，并且第二电信号围绕极靴206b的外表面流过第二线圈210b。
43.频带226为将第一非移动构件208a紧固到第二非移动构件208b上的金属件。在一些示例中，当非移动构件208通过中心凸起垫222和外部凸起垫224附接到检验质量块组件203时，频带226可附接到(例如，用环氧树脂粘合)非移动构件208。加速度计系统200包括第一电容间隙232和第二电容间隙234。第一电容间隙232表示第一电容板205a与第一非移动构件208a之间的间隙，第二电容间隙234表示第二电容板205b与第二非移动构件208b之间的间隙。第一电容板205a可生成指示第一电容值的第一感测信号。第一电容值与第一电容间隙232的宽度相关联。第二电容板205b可生成指示第二电容值的第二感测信号。第二电容值与第二电容间隙234的宽度相关联。这样，第一电容板205a可表示图1的第一传感器112a，第二电容板205b可表示图1的第二传感器112b。处理电路(图2中未示出)可接收第一感测信号和第二感测信号，并且基于该第一感测信号和该第二感测信号来控制传送到线圈210的电信号。
44.在一些示例中，第一电容间隙232的零宽度可由外部凸起垫224和中心凸起垫222的宽度限定。在一些示例中，第一电容间隙232的零宽度在0.0005英寸至0.0025英寸的范围内。在一些示例中，第二电容间隙234的零宽度可由外部凸起垫224和中心凸起垫222的宽度限定。在一些示例中，第二电容间隙234的零宽度在0.0005英寸至0.0025英寸的范围内。当第一电容间隙232的宽度处于第一电容间隙232的零宽度并且第二电容间隙234的宽度处于第二电容间隙234的零宽度时，检验质量块204可位于零位处。即，检验质量块204可位于零位处，使得处理电路被配置为基于传送到第一线圈210a的第一电信号和传送到第二线圈
210b的第二电信号来确定沿感测轴201的加速度。
45.在一些示例中，第一电容间隙232可具有第一电容值。处理电路可检测第一电容间隙232的第一电容值，该第一电容值在闭环差分电容配置中可被处理电路检测和使用以确定加速度计系统200的加速度。另外，第二电容间隙234可具有第二电容值。处理电路可检测第二电容间隙234的第二电容值，该第二电容值在闭环差分电容配置中可被处理电路检测和使用以确定加速度计系统200的加速度。在一些示例中，第一电容间隙232宽度的增加和第二电容间隙234宽度的减小可指示在第一方向211a上的加速度计系统200的加速度。相反，第二电容间隙234宽度的增加和第一电容间隙232宽度的减小可指示在第二方向211b上的加速度计系统200的加速度。处理电路可将第一电信号传送到第一线圈210a并将第二电信号传送到第二线圈210b，以抵消检验质量块204从零位的位移。第一电信号的量值和第二电信号的量值可与沿感测轴201的加速度的量值相关联。
46.磁体220为用于提供磁场以驱动磁体220、极靴206、线圈210和非移动构件208的磁路的磁体。在一些示例中，磁体220可由铝镍钴合金、钐-钴、钕-铁-硼或其他此类材料制成。在一些示例中，磁体220可接收由加速度计系统200的构造引起的从非移动构件208传递的力和/或应力。在一些示例中，磁体220可为加速度计系统200的零计量配置的一部分。
47.极靴206为使磁体220的磁场能够被聚焦并驱动磁体220、极靴206、线圈210和非移动构件208的磁路的磁结构。例如，极靴206可为使磁体的磁场能够转弯并流过线圈210的磁结构。在这些示例中，通过允许磁体220的磁场穿过线圈210，磁体220的磁场可进入非移动构件208并通过非移动构件208围绕到磁体的相对侧，并且通过磁体流回到极靴，完成磁路。例如，第一磁路可表示磁通回路，其中第一磁通量从第一磁体220a传递到第一极靴206a。第一磁通量从第一极靴206a通过第一线圈210a行进到第一非移动构件208a。然后，第一磁通量通过第一非移动构件208a行进回到第一磁体220a以完成第一磁路。第二磁路可表示磁通回路，其中第二磁通量从第二磁体220b传递到第二极靴206b。第二磁通量从第二极靴206b通过第二线圈210b行进到第二非移动构件208b。然后，第二磁通量通过第二非移动构件208b行进回到第二磁体220b以完成第二磁路。
48.在一些示例中，极靴206可为加速度计系统200的零计量配置的一部分。在一些示例中，极靴206可由磁导材料制成，诸如因瓦合金、镍铁高导磁合金、铁镍合金或其他此类材料。
49.在一些示例中，加速度计系统200可包括附接在检验质量块的每一侧上的线圈210。在一些示例中，加速度计系统200可包括处理电路(图2中未示出)，该电路被配置为将第一电信号和第二电信号传送到线圈210，以将检验质量块204定位在零位处。在一些示例中，当加速度计系统200沿感测轴201加速时，处理电路可增加第一电信号的电流量值并增加第二电信号的电流量值以将检验质量块204保持在零位处。在该示例中，第一电信号的电流量值和第二电信号的电流量值与沿感测轴201的加速度的量值成比例。
50.防止检验质量块204从零位移位在本文中可被称为“伺服效应”。在一些示例中，处理电路可使得一个或多个洛伦兹力抵消施加到检验质量块204的加速力，使得检验质量块204不从零位移动。这意味着处理电路被配置为实时或几乎实时地调节一个或多个洛伦兹力，使得一个或多个洛伦兹力在任何给定时间抵消施加到检验质量块204的加速力，从而不断地将检验质量块204保持在零位处。可由处理电路基于从第一电容板205a接收的第一感
测信号和从第二电容板205b接收的第二感测信号来生成产生一个或多个洛伦兹力所需的电信号。
51.线圈210可安装在检验质量块组件203的检验质量块204的任一侧上。在一些示例中，处理电路可修改线圈210到伺服检验质量块204的电流以保持零位。加速度计系统200的任何加速度将瞬时地将检验质量块组件203的检验质量块移出零位平面，并且将检验质量块204保持在零位所需电流的增加与加速度计系统200沿感测轴201的加速度的量值成比例。
52.尽管图2示出了在检验质量块组件203的两侧上具有电容板和线圈以形成组合电容拾取系统的加速度计系统200，但应当理解的是，加速度计系统200可仅在检验质量组件203的一侧上具有电容器板和线圈。类似地，尽管图2示出了在检验质量块组件203的两侧上具有非移动构件以形成组合电容式拾取系统的加速度计系统200，但应当理解的是，加速度计系统200可在检验质量块组件203的相同侧上具有非移动构件和电容器板。
53.图3是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统300的顶剖面图的概念图。如图3所示，加速度计系统300包括检验质量块304、电容板305、极靴306、非移动构件308、线圈310和频带326a至326d(统称为“频带326”)。加速度计系统300可为图2的加速度计系统200的示例。检验质量块304可为图2的检验质量块204的示例。电容板305可为图2的第一电容板205a的示例。极靴306可为图2的第一极靴206a的示例。非移动构件308可为图2的第一非移动构件208a的示例。线圈310可为图2的第一线圈210a的示例。在一些示例中，加速度计系统300的感测轴301延伸进入图3的页面中或从该页面延伸出来。即，加速度计系统300可感测进入图3的页面的加速度并感测从该图3的页面出来的加速度。在一些示例中，平面348表示限定图2的侧剖面图的切口平面。
54.响应于加速度计系统300沿感测轴301的加速度，加速度计系统300的处理电路(图3中未示出)可将电信号342传送到线圈310。如图3所示，电信号342在顺时针方向上行进穿过线圈310的路径。另外，磁通量346通过线圈310从极靴306向外传输到非移动构件308。线圈310包括四个侧。如图3所示，对于线圈310的四个侧中的每个侧，电信号342在垂直于磁通量346方向的方向上流动。垂直于磁通量346方向流动的电信号342可产生从图3的页面向外引导的洛伦兹力。该洛伦兹力可抵消施加到引导进入图3的页面的检验质量块304的加速力。由电信号342产生的洛伦兹力的方向(例如，进入页面或从该页面向外)可取决于电信号342在线圈310内的方向。例如，当电信号342在顺时针方向上流过线圈310时，从页面向外引导产生的洛伦兹力。另选地，当电信号342在逆时针方向上流过线圈310时，引导产生的洛伦兹力进入页面中。
55.图4是示出根据本公开的一种或多种技术的行进穿过线圈410的电信号和由极靴406发射的磁通量的概念图。如图4所示，电信号442a至442d(统称为“电信号442”)在顺时针方向上行进穿过线圈410。线圈410包括第一侧452a、第二侧452b、第三侧452c和第四侧452d(统称为“侧452”)。线圈410可为沿感测轴401感测加速度的加速度计系统的一部分，该线圈从图4的页面向外延伸并且延伸至图4的页面中。磁通量454a可从极靴406行进穿过线圈410的侧452a，磁通量454b可从极靴406行进穿过线圈410的侧452b，磁通量454c可从极靴406行进穿过线圈410的侧452c，并且磁通量454d可从极靴406行进穿过线圈410的侧452d。极靴406可为图1的极靴406、图2的极靴406和图3的极靴306中的任何一者或多者的示例。线圈
410可为图1的线圈110、图2的线圈210和图3的线圈310中的任何一者或多者的示例。
56.处理电路(图4中未示出)可将电信号442传送到线圈410，使得电信号442在顺时针方向上围绕线圈410的路径行进。磁通量454a至454d(统称为“磁通量454”)从极靴406向外行进，使得磁通量454正交于电信号442。如图4所示，电信号442a垂直于磁通量454a，电信号442b垂直于磁通量454b，电信号442c垂直于磁通量454c，并且电信号442d垂直于磁通量454d。因此，电信号442垂直于线圈410的侧452a至452d中的每一侧上的磁通量454，从而从图4的页面向外生成洛伦兹力，其中该洛伦兹力平行于感测轴401。在电信号442在逆时针方向上围绕线圈410的路径行进的示例中，这可能会将洛伦兹力产生到图4的页面中。
57.如图4所示，极靴406的横截面的形状为正方形，线圈410的横截面的形状为具有正方形开口的正方形，使得极靴406与线圈410的正方形开口适配。极靴406的横截面的正方形形状可有利于精确测量沿感测轴401的加速度。例如，通过从具有正方形横截面的极靴的直边发射磁通量454，磁通量454a的密度是均匀的。即，磁场的量值在磁通量454a内的任何点处基本上相同，磁场的量值在磁通量454b内的任何点处基本上相同，磁场的量值在磁通量454c内的任何点处基本上相同，并且磁场的量值在磁通量454d内的任何点处基本上相同。
58.洛伦兹力表示电场和垂直于该电场的磁场的交叉乘积。因此，洛伦兹力的量值取决于电场的量值和磁场的量值。由磁通量454表示的电场的量值均匀可能是有益的，使得线圈410相对于极靴406的侧向位移不会影响表示电信号442和磁通量454的交叉乘积的洛伦兹力的量值。在其中极靴的横截面为圆形并且没有直边的一个或多个示例中，由极靴发射的磁场将不均匀地从极靴向外延伸。例如，磁场的强度将随着远离圆形极靴而减小。这意味着围绕圆形极靴设置的线圈的移动可影响所产生的洛伦兹力的量值，从而影响所测量的加速度。因此，包括具有多边形(例如，正方形、矩形、三角形或其他多边形)横截面的极靴的加速度计系统400可比包括具有一个或多个圆形边的横截面的极靴的加速度计系统400更精确地确定加速度。
59.本文所述的一种或多种技术可允许加速度计系统400在加速度计系统400根据不平行于感测轴401的矢量振动的条件下精确地确定沿感测轴401的加速度。例如，沿不平行于感测轴401的轴的振动可使得线圈410相对于极靴406“侧向”移动。这些侧向移动可使得线圈410相对于极靴406移动，使得与线圈410侧向移动之前相比，线圈410横跨穿过454磁通量的不同部分。由于磁通量454的磁场的量值在图4所示的磁通量454的区域中是均匀的，线圈410相对于极靴406的侧向移动可能不会影响由电信号442和磁通量454产生的洛伦兹力的量值。
60.图5是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计系统500的整个横截面上的磁场强度的概念图。加速度计系统500包括非移动构件508a至508b(统称为“非移动构件508”)、线圈510a至510b(统称为“线圈510”)和频带526至526b(统称为“频带526”)。加速度计系统500可为图1的加速度计系统100的示例。非移动构件508可为图1的非移动构件108的示例。线圈510可为图1的线圈110的示例。频带526可为图2的频带226的示例。图5示出了基于阴影暗度的磁场的强度。较暗的阴影表示较强的磁场，较亮的阴影表示较弱的磁场。
61.间隙560a表示非移动构件508a与磁体520a的第一侧之间的间隙，该磁体包括对应的极靴。间隙560b表示非移动构件508a与磁体520a的第二侧之间的间隙。间隙560c表示非移动构件508b与磁体520b的第一侧之间的间隙，该磁体包括对应的极靴。间隙560d表示非
移动构件508b与磁体520b的第二侧之间的间隙。如图5所示，间隙560a至560d内的阴影是基本上均匀的。这意味着线圈510a在间隙560a和560b内的移动或线圈510b在间隙560c和560d内的移动将不会分别改变跨线圈510a的磁场的强度或跨线圈510b的磁场的强度。间隙560的磁场均匀度是由于磁体520a和对应极靴的形状为正方形并且磁体520b和对应极靴的形状为正方形。
62.图6是示出根据本公开的一种或多种技术的加速度计600的透视图的概念图。在一些情况下，加速度计600可表示图2至图5中的任一者的剖面中所示的加速度计。如图6所示，使用频带626a至626c和图6中未示出的第四频带将非移动构件608a和608b紧固在一起。磁体620a和620b位于加速度计600的中心。线圈610a围绕磁体620a设置，并且线圈610b围绕磁体620b设置。非移动构件608可为图2的非移动构件208的示例。线圈610可为图2的线圈210的示例。磁体620可为图2的磁体220的示例。
63.图7是示出根据本公开的一种或多种技术的使用电磁加速度计来确定加速度的示例性操作的流程图。相对于图1的加速度计系统100对图7进行描述。然而，图7的技术可由加速度计系统100的不同部件或由附加设备或另选设备来执行。
64.处理电路102可从第一传感器112a接收指示电容值的第一电容信号(702)。在一些示例中，第一传感器112a可表示位于检验质量块104的第一侧上的第一电容板(例如，图2的第一电容板205a)。处理电路102可基于电容信号来生成电信号以包括将检验质量块104保持在零位的电流值(704)。处理电路102可将电信号传送到第一线圈110a(706)。在一些示例中，处理电路102可将电信号传送到第一线圈110a，使得第一线圈110a将洛伦兹力施加到检验质量块104，从而抵消施加到检验质量块104的加速力。
65.处理电路102可确定与电信号相对应的电流值(708)。随后，处理电路102可基于电流值来识别加速度计系统100的加速度(710)。换句话讲，将检验质量块104保持在零位所需的电信号的强度与加速度计系统100沿感测轴的加速度相关联。
66.在一个或多个示例中，本文所述的加速度计可利用硬件、软件、固件或它们的任何组合来实现所述功能。在软件中实现的那些功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或经由计算机可读介质发送，并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括对应于有形介质诸如数据存储介质的计算机可读存储介质，或者包括例如根据通信协议促进计算机程序从一个地方传输到另一个地方的任何介质的通信介质。这样，计算机可读介质通常可对应于：(1)非暂态的有形计算机可读存储介质，或者(2)通信介质诸如信号或载波。数据存储介质可以是可以由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问以检索用于实现本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。
67.指令可由加速度计内的一个或多个处理器执行或通信地耦合到该加速度计。该一个或多个处理器可例如包括一个或多个dsp、通用微处理器、专用集成电路(asic)、fpga或其他等效的集成或离散逻辑电路。因此，如本文所使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或适用于实施本文所描述的技术的任何其他结构。此外，在一些方面中，可以在被配置成用于执行本文所述的技术的专用硬件和/或软件模块内提供本文所述的功能。而且，这些技术可以完全在一个或多个电路或逻辑元件中实现。
68.本公开的技术可以在包括集成电路(ic)或一组ic(例如，芯片组)的各种设备或装置中实现。在本公开中描述了各种部件、模块或单元，以强调被配置为执行所公开的技术的
设备的功能方面，但是不一定需要通过不同的硬件单元来实现。相反，各种单元可与结合合适的软件和/或固件的互操作硬件单元(包括如上所述的一个或多个处理器)的集合进行组合或由其提供。