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静电刚度式谐振微加速度计的结构设计和制造

作者: 刘恒 张凤田 何晓平 苏伟 张富堂 来源:重庆大学学报(自然科学版) 日期: 2024-08-29 人气:21
静电刚度式谐振微加速度计的结构设计和制造
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。

检测电压对一种新型谐振式微加速度计的影响

作者: 刘恒 张富堂 张凤田 何晓平 苏伟 来源:传感技术学报 日期: 2023-03-07 人气:5
检测电压对一种新型谐振式微加速度计的影响
静电作用在在平行板电容器上会产生等效静电负刚度,介绍了基于静电刚度的谐振式微加速度计设计原理,建立了其动力学模型。根据检测电压的约束条件,求解了其可行范围。同时分析了检测电压对系统灵敏度、可靠性和量程及输出电压的影响。分析结果表明:检测电压越大,灵敏度越大,但可靠性和量程会相应减少,反之亦然;直流检测电压的存在使得输出电压不受检测电容并行的寄生电容影响。理论分析结果为谐振式微传感器的系统设计提供了重要依据。

微机械音叉谐振器动力学分析与仿真

作者: 刘恒 何晓平 苏伟 张富堂 来源:传感技术学报 日期: 2023-02-20 人气:3
微机械音叉谐振器动力学分析与仿真
根据双端固定音叉谐振器的动力学原理,建立了其参数模型。该模型基于MAST语言,包含几个子模型,模型有利于验证外围电路和减少计算时间。对于工作谐振模态频率的求解,解析计算和有限元仿真结果一致(相对误差小于1%)。通过模态分析和结构参数敏感性分析提出合理的选择参数可以使工作模态频率远离高阶模态频率,减少音叉梁固接端的弹性系数有利于抑制低阶模态的扰动。结构参数敏感性分析表明工作频率随音叉梁长度增大而减小,随其宽度的减小而增大,结构厚度对频率不产生影响。
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