background image

 

 

 

Manual Number: 32650 

 

                                                                                                     Manual Revision: C 

 

 

                                                                                                      ECR Number: 36283   

 

3710 series DC Accelerometer Operating Guide 

 

 1 

1.0

 

Introduction 

This operating guide contains information that will familiarize 
the  user  with  the  basic  operation  and  installation  of  the  3710 
Series  MEMS  DC  Accelerometers.    However,  it  is  not 
intended  to  cover  all  of  the  specific  measurement  challenges 
that  one  may  encounter  while  using  the  device.    Therefore,  if 
you  have  detailed  questions  or  are  unsure  of  how  to  properly 
operate the sensor after reading this “Operating Guide”, please 
contact  a  PCB  Application  Engineer  using  our  24-Hour 
SensorLine

TM

 at 716-684-0001.  

 
2.0

 

Common Applications and Features 

The 3710 Series MEMS DC Accelerometers achieve true DC 
response for measuring uniform (or constant) acceleration and 
low-frequency  vibration.    For  this  reason,  they  are  often  used 
to: 
 

 

Perform 

ride 

quality 

assessments 

of 

elevators, 

automobiles, trains, and amusement park rides. 

 

 

Analyze  the  low  frequency  characteristics  of  buildings, 
bridges, and large aerospace objects. 

 

 

Acquire tilt and orientation data for feedback control and 
stabilization purposes. 

 
Because  of  the  critical  nature  of  these  and  similar  test 
applications,  all  3710  series  MEMS  DC Accelerometers have 
been  designed  and  manufactured  with  the  following  common 
characteristics: 
 

 

Rugged,  all-welded  titanium  housing  insures  reliability 
and  durability  in  demanding  applications  and  environ-
ments. 

 

 

Built-in  microelectronics  provide  conveniently  standard-
ized  sensitivities  and  low-noise  output  signals unmatched 
by similar sensing technologies. 

 

 

Internal  voltage  regulator  allows  sensor  to  be  powered 
from virtually any unregulated DC voltage source, such as 
a bench-top power supply or portable battery source.  

 

 

Gas  damping  extends  the  upper  frequency  range,  atten-
uates  unwanted  high-frequency  vibration,  and  provides 
stable  performance  over  the  entire  operating  temperature 
range. 

 

 

Hermetic, multi-pin connector provides a reliable connec-
tion even under the harshest environmental conditions. 

 
 
 

3.0

 

Principle of Operation 

 
The  sensor  element  of  the  3710  series  features  a  proof  mass, 
ring  frame,  and  attachment  system  between  the  two.  These 
features are bulk micro machined from the same single-crystal 
silicon  wafer.  The  movement  of  the  proof  mass  is  directly 
affected by acceleration applied in the axis of sensitivity.  
 
The  sensor  element  is  connected  as  a  bridge  element  in  the 
circuit.  The  electrical  characteristics  of  one  portion  of  the 
bridge,  increases  in  value,  while  the  other  decreases  when 
exposed  to  acceleration.  This  approach  minimizes  common 
mode errors and improves non-linearity.  
  
A  selection  of  full  scale  measurement  ranges  are  attained  by 
modifying  the  stiffness  of  the  suspension  system  of  the  proof 
mass.  A  high  natural  frequency  is  accomplished  through  the 
combination of a lightweight proof mass and suspension stiff-
ness.  
   
Ruggedness  is  enhanced  through  the  use  of  mechanical  stops 
on the two outer wafers to restrict the travel of the proof mass. 
Damping is used to mitigate high frequency inputs. 
 
The  sensor  elements  use  squeeze-film  gas  damping  that  is 
nominally 0.7 critical. This is the result of the movement of the 
proof  mass  pressing  on  the  gas  in  the  gap  between  it  and  the 
outer  sensor  layer.  Damping  helps  prevent  the  output  of  the 
accelerometer  from  becoming  saturated,  as  would  happen 
when  the  resonance  of  an  accelerometer  with  no  damping  is 
excited  by  random  vibration.  The  advantage  of  gas  damping 
over  liquid  damping  is  that  it  is  minimally  affected  by  tem-
perature changes.  
 
The  3710  series  accelerometers  contain conditioning circuitry 
that  provides  a  high  sensitivity  output.  This  IC  also  provides 
compensation of zero bias and sensitivity errors over tempera-
ture  using  a  continuous  piecewise  straight  line  correction  en-
gine.  
 
An  on-board  voltage  regulator  allows  a  typical  excitation 
range  of  6  to  30  VDC  with  <10  mA  current  draw.  The  3710 
series features a ± 2 V Full Scale zero based output referenced 
to  power  ground.  A  negative  voltage  generator  provides  a 
sufficient signal swing for negative acceleration outputs with a 
positive  voltage  swing  of  +4.0  V  accommodating  positive 
accelerations. 
 
 An automated calibration step is conducted at the completion 
of  the  accelerometer  assembly  at  discrete  temperatures  over 
the  specified  operating  temperature  range.  The  IC  features an 
on-chip temperature sensor for accurate thermal corrections. 
 

Reviews: