硅微諧振式加速度計結構設計技術研究.pdf

1、硅微諧振式加速度計是一種新型的加速度計，其輸出信號為頻率信號，具有精度高和抗干擾能力強等優(yōu)點，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的結構設計技術展開，研究的主要內容包括： 1）DETF諧振器的設計與分析 主要包括對DETF諧振器的理論推導與仿真分析。理論部分包括：建立了諧振梁的固有頻率、有軸向力作用時的諧振頻率以及諧振梁的非線性振動的理論模型，并采用FEA進行了理論模型的仿真驗證。對電學模型進行了

2、詳細分析，論述了其驅動檢測方式，并推導了其等效電學模型。仿真部分包括對DETF諧振器的模態(tài)分析和靜電驅動仿真分析。 2）微杠桿結構的設計與分析 結合工藝條件分析、設計并優(yōu)化了微杠桿結構。論文中采用的微杠桿結構主要包括支點、輸入端、杠桿、輸出端和杠桿與諧振器的連接部分。根據力平衡和力矩平衡原理推導了微杠桿的放大倍數(shù)，并對其進行了理論分析。通過仿真驗證微杠桿結構的各個組成部分對放大倍數(shù)的影響，實現(xiàn)對微杠桿結構的優(yōu)化設計。

3、 3）整體結構的設計與仿真驗證 結合性能指標和加工工藝邊界條件對硅微諧振式加速度計整體結構進行設計。針對加速度計的核心指標進行分析，主要包括標度因數(shù)、線性度、量程、噪聲和帶寬，結合設計要求進行加速度計的整體結構設計。運用ANSYS、Matlab等仿真軟件進行仿真驗證，并完成版圖的繪制工作。論文中設計的加速度計的諧振頻率為28194Hz，標度因數(shù)為95Hz/g，量程為±50g，線性度為0.099％，帶寬為3624.5Hz，結構