電容式微型加速度傳感器的建模仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、MEMS的建模仿真對(duì)于縮短它的研制周期、降低成本、提高產(chǎn)品性能有著極為重要的意義。電容式微加速度傳感器是一種典型的MEMS產(chǎn)品，有關(guān)它的建模、仿真和優(yōu)化研究，對(duì)探索MEMS的建模仿真技術(shù)具有較大的參考價(jià)值。該文首先論述電容式微加速度傳感器的分類(lèi)、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)它的若干關(guān)鍵技術(shù)及研究方向加以探討。該文在分析電容式微加速度傳感器力學(xué)原理和測(cè)量電路原理的基礎(chǔ)上，對(duì)它的氣體阻尼及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。建立了電容極板間常壓下的壓膜氣體模型，并

2、引入氣體分子的滑移邊界條件對(duì)它進(jìn)行了修正;還建立了敏感質(zhì)量塊-活動(dòng)電極與襯底間滑膜氣體模型和稀薄氣體阻尼模型，在此基礎(chǔ)上提出了微結(jié)構(gòu)氣體阻尼的優(yōu)化的策略。該文還在構(gòu)造傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)這種傳感器的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了機(jī)電一體化的仿真分析，并分析了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響，還探討了靜電力作用下系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，給出了系統(tǒng)的穩(wěn)定區(qū)間。另外，該文還分析了微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)加速度計(jì)性能的影響，提出微結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般策略，并探討了不同加工條件下的微