三维加速度传感器的研究目前，研制三维加速度传感器的方法很多，如采用MEMS技术加工，在硅基片上刻蚀形成不同形状的三维微型结构体。以下为几种较为典型的一体化式传感器。

1。 由K。Okada研制的压电式（压电陶瓷）三维加速度传感器，结构原理见图1-1，其主要参数如下：灵敏度30mv/g（g为重力加速度）、线性度为2%FS、响应频率为05-1200Hz、交叉轴向灵敏度为10%。78437

图1-1 一种压电式三轴加速度传感器

2。 采用深度离子蚀刻工艺，Korbinian Kunz等人将高灵敏度压电材料成功蚀刻在绝缘硅基片上，制成三维加速度传感器。其结构是四个8um厚的悬梁支撑质量为1。2mg的质量块。悬梁两面均附着着三个压电薄膜原件。传感器的参数如下：电荷灵敏度，水平方向为8pc/g，垂直方向为22pc/g。实验测量与理论分析相符合。原理如图1-2所示。

图1-2 悬梁式三维轴加速度传感器

3。 清华大学黄朋生等设计的一种基于MEMS技术的单片三维压电薄膜加速度传感器。设计原理如图1-3，其采用了四方梁的高度对称结构和单一质量块。其中黑色小方块为PZ薄膜压电单元，通过有限元分析软件分析结果表明，传感器可以同时测量XYZ三个方向的加速度，但交叉轴灵敏度接近零。论文网

图1-3 单片三维压电薄膜加速度传感器

除以上介绍的几种之外，还有许多其他的相关研究，详见相关文献。

2 三维加速度传感器的主要结构形式

三维加速度传感器主要有两种结构形式，一种是合成式，另外一种是一体化式。合成式是三个单维加速度测试元件正交组合而成，每一维分别测量一个方向。而一体化式是单一质量块同时完成对三个方向的加速度测量。

合成式三维加速度传感器也是多维传感器刚起步时主要研究的对象。其中比较有代表性的是Mortorola或EG&G等公司推出的三轴向加速度传感器。这种传感器主要的问题是质心不一致问题，并且体积往往也比较大。虽然有这两个方面的问题，但是该种传感器不存在三维信号耦合问题，对于被测物体远远大于传感器的情况下，这种传感器仍有用武之地。总的来说，一体化加速度传感器是目前的发展方向，但合成式在某些特殊情况下仍可以采用。

1。3 三维加速度传感器研究中存在的问题

无论国内国外，三维加速度传感器的研究都刚开始不久。这其中仍有许多问题要解决。

1。 设计方法

多维加速度传感器在结构设计方面已经有许许多多的种类。包括基于压电、压阻、电容式的各类结构。但是对于传感器的静动态特性的优化还需要更多的研究。

2。 弹性体的设计及加工工艺

弹性体的设计是实现三维加速度信息测量的一个关键。虽说目前已有的弹性体原理在理论上都成立，但有些设计要求的工艺性太高，不易加工，并且存在加工误差。

3。 静动态标定

只有标定后的传感器才能让传感器应用于实际。其中单维加速度传感器标定的技术已经很成熟。但三维传感器却还没有成熟的方法。对于标定结果，也没有系统的评定方法。

4。 解耦分析

一体化的弹性体结构是多数多维加速度传感器所采用的结构。这种结构的优点是安装方便且体积小。但在这个方法中有个共性问题就是维间耦合。即不同方向的加速度会彼此影响。维间耦合问题使得这类传感器的在静、动态方面的性能指标下降。虽然静态线性耦合已基本解决。但还缺乏对静态非线性耦合和动态耦合的解决办法。