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静电刚度式谐振微加速度计的结构设计和制造
引用本文:刘恒,张凤田,何晓平,苏伟,张富堂. 静电刚度式谐振微加速度计的结构设计和制造[J]. 重庆大学学报(自然科学版), 2011, 34(8): 36-42
作者姓名:刘恒  张凤田  何晓平  苏伟  张富堂
作者单位:重庆大学通信工程学院;中国工程物理研究院电子工程研究所;
基金项目:国防预研资助项目(51305040201); 中国工程物理研究院科学技术发展基金资助项目(2009B0403044)
摘    要:基于静电刚度的谐振式微加速度计能通过加载电压来调节灵敏度,减少了灵敏度对结构工艺误差的依赖性。根据单梁谐振加速度计的动力学原理,确定了输出频率与各活动结构位移的非线性关系。对于输出频率与加速度的复杂非线性求解问题,提出在谐振梁刚度远大于折叠梁刚度条件下,可以有效的得到二者的解析关系式,为结构设计提供了约束条件。对于差分结构,推导了面内低阶模态方程,提出应减少音叉梁连接端的刚度系数来减少工艺误差造成的模态扰动误差。采用ICP干法体硅工艺,在很少的工艺步骤下能实现高深宽比结构的流片。实验测试发现结构完整可动,但存在同频干扰问题,提出了高频调制开关解调的信号处理办法。理论分析和实验测试为设计新型谐振式微加速度计提供了依据。

关 键 词:微加速度计  静电刚度  模态分析  灵敏度  
收稿时间:2011-02-03

Structure design and fabrication for resonant accelerometer based on electrostatic stiffness
LIU Heng,ZHANG Feng-tian,HE Xiao-ping,SU Wei and ZHANG Fu-tang. Structure design and fabrication for resonant accelerometer based on electrostatic stiffness[J]. Journal of Chongqing University(Natural Science Edition), 2011, 34(8): 36-42
Authors:LIU Heng  ZHANG Feng-tian  HE Xiao-ping  SU Wei  ZHANG Fu-tang
Affiliation:LIU Heng1,2,ZHANG Feng-tian2,HE Xiao-ping2,SU Wei2,ZHANG Fu-tang1,2 (1.College of Communication Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,P.R.China,2.Institute of Electronic Engineering,China Academy of Engineering Physics,Mianyang 621900,Sichuan,P.R.China)
Abstract:The introduced resonant accelerometer makes use of the equivalent electrostatic stiffness to sense the acceleration.The sensitivity can be adjusted by changing the applied sensing voltage and it is robust for the fabrication error.According to the sensing principle,the dynamic model of the single beam accelerometer is built along with the no-linear relationship of the output frequency and the displacement of all positive components.When the stiffness of the vibrating beam is much bigger than the stiffness o...
Keywords:micro-accelerometer  electrostatic stiffness  mode analysis  sensitivity  
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