硅微諧振式加速度計結構設計與分析.pdf

1、硅微諧振式加速度計將被測加速度信號轉換為諧振器頻率的變化，直接輸出數(shù)字信號，具有很高的靈敏度和分辨率，是一種具有潛在高精度特性的微型加速度計，在國民經(jīng)濟和國防軍事等領域有著重要的使用價值和廣闊的應用前景。論文圍繞硅微諧振式加速度計的結構設計展開，從理論分析出發(fā)，借助ANSYS有限元分析軟件，設計了一種不等基頻硅微諧振式加速度計。
　　論文的研究工作主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)介紹硅微諧振式加速度計的工作原理，建立硅微諧振式

2、加速度計的力學模型;詳細推導并給出諧振梁的諧振頻率和標度因數(shù)的計算公式;其次進行非線性分析，推導出標度因數(shù)非線性，并分析由諧振器的振幅和梳齒靜電驅動力引起的硅微諧振式加速度計的非線性特性，給出振動幅度與諧振頻率關系的表達式。
　　(2)完成硅微諧振式加速度計的結構設計。首先是設計諧振器結構，確定敏感元件的具體形式，諧振梁的具體尺寸，驅動方式與檢測方式等;其次是設計杠桿結構，選取合適的杠桿結構形式，對放大倍數(shù)進行理論分析和仿真分析;

3、在總體結構設計中提出一種不等基頻硅微諧振式加速度計，可以在全量程范圍內(nèi)消除模態(tài)耦合的影響。
　　(3)利用ANSYS軟件對硅微諧振式加速度計的應力場和諧響應特性進行相關仿真，包括重力作用下的應力、諧響應、沖擊應力和熱應力的仿真，以此驗證結構設計的可行性。
　　(4)介紹DDSOG加工工藝，繪制結構加工的版圖，并對硅微諧振式加速度計的表頭進行測試工作。大氣下開環(huán)測試結果表明，前一圓片表頭的上諧振器的空載諧振頻率為47kHz，下