硅微諧振式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、硅微諧振式加速度計(jì)是一種新型的加速度計(jì)，其輸出信號(hào)為頻率信號(hào)，具有精度高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為微傳感器的重要發(fā)展方向之一。本論文由硅微諧振式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)展開，研究的主要內(nèi)容包括： 1）DETF諧振器的設(shè)計(jì)與分析 主要包括對(duì)DETF諧振器的理論推導(dǎo)與仿真分析。理論部分包括：建立了諧振梁的固有頻率、有軸向力作用時(shí)的諧振頻率以及諧振梁的非線性振動(dòng)的理論模型，并采用FEA進(jìn)行了理論模型的仿真驗(yàn)證。對(duì)電學(xué)模型進(jìn)行了

2、詳細(xì)分析，論述了其驅(qū)動(dòng)檢測(cè)方式，并推導(dǎo)了其等效電學(xué)模型。仿真部分包括對(duì)DETF諧振器的模態(tài)分析和靜電驅(qū)動(dòng)仿真分析。 2）微杠桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 結(jié)合工藝條件分析、設(shè)計(jì)并優(yōu)化了微杠桿結(jié)構(gòu)。論文中采用的微杠桿結(jié)構(gòu)主要包括支點(diǎn)、輸入端、杠桿、輸出端和杠桿與諧振器的連接部分。根據(jù)力平衡和力矩平衡原理推導(dǎo)了微杠桿的放大倍數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行了理論分析。通過仿真驗(yàn)證微杠桿結(jié)構(gòu)的各個(gè)組成部分對(duì)放大倍數(shù)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)微杠桿結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3、 3）整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證 結(jié)合性能指標(biāo)和加工工藝邊界條件對(duì)硅微諧振式加速度計(jì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)加速度計(jì)的核心指標(biāo)進(jìn)行分析，主要包括標(biāo)度因數(shù)、線性度、量程、噪聲和帶寬，結(jié)合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加速度計(jì)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。運(yùn)用ANSYS、Matlab等仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并完成版圖的繪制工作。論文中設(shè)計(jì)的加速度計(jì)的諧振頻率為28194Hz，標(biāo)度因數(shù)為95Hz/g，量程為±50g，線性度為0.099％，帶寬為3624.5Hz，結(jié)構(gòu)