電容式單質(zhì)量三軸加速度計(jì)的研制.pdf

1、電容式加速度計(jì)廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、汽車、通信等軍用民用領(lǐng)域，是當(dāng)前市場的主流和研究的熱點(diǎn)。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，單雙軸電容式加速度計(jì)已無法滿足使用的需求，三軸電容式加速度計(jì)集成成為重要的發(fā)展方向之一。本課題旨在研制一種基于單一敏感質(zhì)量的三軸電容式加速度計(jì)，重點(diǎn)從電容式單質(zhì)量三軸加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真優(yōu)化和工藝制作三方面入手，研究提高器件靈敏度、降低非線性度、減小布朗噪聲和交叉軸靈敏度的方法。
　　本文首先針對平板電容的檢

2、測方法和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，提出電容式單質(zhì)量三軸加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)模型，分析其工作原理和耦合情況?；诹W(xué)法和能量法，建立彈性梁的理論模型，推導(dǎo)梁在器件工作模態(tài)的剛度公式。針對檢測梳齒的工作原理進(jìn)行分析，建立其等效模型。根據(jù)以上模型，理論計(jì)算電容式單質(zhì)量三軸加速度計(jì)的各項(xiàng)性能參數(shù)。
　　基于位移法和諧振頻率法，運(yùn)用有限元仿真軟件，模擬驗(yàn)證梁在工作模態(tài)下剛度公式的準(zhǔn)確性，并依此進(jìn)行優(yōu)化。模擬器件的工作模態(tài)，分析其靈敏度和許用應(yīng)力情況。針對

3、工藝和使用過程中熱機(jī)械應(yīng)力對器件性能的影響進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證器件對應(yīng)力的敏感程度。
　　介紹電容式單質(zhì)量三軸加速度計(jì)的引線層、中間連接層、結(jié)構(gòu)層和pad層的版圖繪制。采用基于表面硅工藝的多晶硅外延技術(shù)實(shí)現(xiàn)器件的加工制作。針對制作工藝對器件結(jié)構(gòu)性能的影響進(jìn)行分析，優(yōu)化工藝流程。
　　建立電容式單質(zhì)量三軸加速度計(jì)的測試平臺，對其性能指標(biāo)進(jìn)行測試分析。通過對比分析測試值和理論值的差異性，驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)的正確性，同時(shí)驗(yàn)證電容式單質(zhì)量三