硅微谐振式加速度计结构设计与仿真优化

硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出成为硅微传感器的研制热点之 一。在分析硅微谐振式加速度计工作机理的基础上,采用一种新的基于双检测质量块和 谐振音叉低附加质量的硅微谐振式加速度计结构形式。运用ANSYS 对加速度计关键结 构尺寸进行仿真优化,明确了关键结构尺寸的变化对加速度计性能的影响规律。结果表 明：杠杆支撑梁长度、杠杆支撑梁宽度、杠杆支撑梁位置、音叉梁宽度、梳齿宽度和质 量块支撑梁宽度对整体结构性能影响最大。所设计的加速度计谐振基频约为21kHz,标 度因数为92Hz/g,在±30g 加速度输入下非线性达到0.322‰。     

基于模态局部化效应的微机械加速度计研究进展

模态局部化效应是安德森局部化在结构动力学中的一种具体表现形式,其利用振动模态的能量局部集中效应实现了灵敏度的大幅度提高。因此,模态局部化效应近年来逐渐被用于研制高精度的谐振式传感器。介绍了模态局部化效应的基本原理及发展历程,及其在各类谐振式传感器中的应用及研究现状,包括质量传感器、电荷传感器、位移传感器以及刚度传感器。最后,着重介绍了模态局部化效应在惯性敏感器件加速度计中的应用及研究现状。     

一种谐振式传感器频率特性测试平台

谐振式传感器的谐振频率和Q值可以通过其频率特性计算得到,因此需要有一种通用的测试平台来测量各种不同谐振式传感器的频率特性.本文描述了一种谐振式传感器频率特性测试平台,并提出了一种采用间歇激励方法测试谐振式传感器谐振频率的新方法,采用线性调频信号激励谐振式传感器,传感器自由振动状态下的振动频率即是传感器的谐振频率;测得传感器自由振动状态下的振动频率,即可得到谐振式传感器的谐振频率.     

基于结构参数的硅谐振式加速度计频率特性分析

硅谐振式加速度计精度高、稳定性好、数字输出,且体积小、成本低、易于集成,是惯性加速度计未来的发展方向之一.根据谐振式加速度计的原理对其关键结构参数对谐振频率及加速度计灵敏度的影响进行了理论分析,并结合硅谐振式加速度计的具体工作情况与谐振梁的实际结构合理设置仿真边界条件,分别对一种硅谐振式加速度计谐振器的谐振梁宽度、谐振梁厚度、谐振梁长度以及双谐振梁间距进行仿真分析,从理论与仿真两个方面得到了关键结构参数对谐振频率与加速度灵敏度的影响规律,验证了仿真结果与理论推导结果的一致性与差异点,为后续高机械灵敏度结构设计提供参考依据.     

微机械石英振荡加速度计的设计、组装和调试

论文描述了微机械加速度计的设计、制造和测试，石英振荡加速度计(SOA)是微机械双振荡器加速度计，每一个振荡器由两个悬臂于石英挠性粱的石英块组成，它依赖静电力驱动以一个异相谐振模块传感，加速计的检测质量块联结在振动梁上，当它承受加速度和使梁受张力或拉力时，振荡器的本征频率发生漂移，该加速度正比于振荡器本征频率变化。一个体溶解晶片在玻璃化微机械过程中，通常用单晶硅制造SOA，在无引出线陶瓷基片上用真空封装SOA技术得到一个精确谐振频率。设计思想包括两个方面，一是紧封闭型，二是有限元分析。试验结果涉及振荡器本征频率，仪器品质因素，加速度灵敏度和振荡器对温度的灵敏度，实验结果和封闭型详细分析结论完全一致。     

电容探测系统在宇航加速度计中的应用

本文描述未来太空飞行器中的加速度计，采用的高灵敏度位置传感器的结构和性能，其机电转换机构的原理是一种电容位置传感结构，它在静电加速度计中探测“质量块”的移动。有一种所谓“面积变化电容器”的系统，在质量块上的反作用力很小，位置传感器分辨率在0－1Hz频带宽度范围内达到十分之几的皮米（10^-12米），用δ-△转换器把位置数字化后反馈给加速度计控制器。     

一种石英振梁加速度计驱动电路的仿真分析

双端固定石英音叉谐振梁是振梁加速度计中的重要力敏传感器,驱动电路与其相配合,实现谐振梁在谐振频率点处的信号输出,进而测量加速度变化.研究中根据谐振梁等效电阻较大的特点,驱动电路采用了能够提供更高增益的双门振荡器方案,并对电路中CMOS反相器用作模拟放大器的用法进行了仿真,同时也分析了电路的自激振荡过程,并指出合适的反馈...     

微传感器最新发展

近年来，微传感器受到国际传感技术界的广泛关注，本文介绍十多个微传感器，包括三轴加速度计，单，双轴加速度计片，表面微机械陀螺（角速度传感器），微惯性导航系统，微磁通门传感器，磁阻传感器，纳米皮拉尼压力传感器，微科氏质量流量计，毫米波图像传感器，GPS手表（1cm^3)，二氧化碳传感器和微/超微角位移传感器，文事简要介绍它们的基本结构。敏感机理，特点等，从中可以看出微传感器已成为传感技术中有重要应用前景的组成部分。     

微机械加速度计

本文论述微机械加速度计,主要介绍它们的工作原理和设计规范,以及各种装置的结构,装配技术以及设备的技术,封装和界面电子电路,还有微机械惯性传感器在商业化过程中的发展行情,惯性传感性能在不断提高,如今的微加速度计的分辨率达ug级,电路和封装技术的发展满足了惯性传感器发展的需求。     

新型光纤加速度计系统

这篇论文陈述了一种用于较大型号结构振动的小型光纤加速度计系统。该系统由一个（或多个）感应头以及一个用于驱动传感器和程序感应数据的控制单元构成。此感应结构是建立在一种具有波动光栅现象光纤的新型综合，该测算结果是精密的且可靠的。加速度系统光纤样机能够成功的被开发研究，它包括一个感应头，一个低功率控制单元以及一个具有唯一高性能波动光栅加速度信号器的软件包装。总之，在这篇论文中自由振动和振动带测试被运用于区别认识感应系统的动力特征和展示该系统的高性能。     

差动式电涡流传感器在摆式加速度计中的应用

差动电涡流传感器因结构简单、灵敏度高、线性范围大而得到广泛的应用。本文主要论述了差动式电涡流传感器在摆式加速度计中的应用,实验结果表明该设计结构合理、工艺可行,能满足使用要求。     

新型高度对称压电式三轴加速度计的结构与仿真

单片压电式加速度计采用对称四边梁结构，中间放置一个检测质量块，定性与定量分析加速度计算结构，用定元法模拟静态模式，模拟分析不同加速度计的机械响应，模拟结果显示该加速计可以传感三个轴向模拟加速度，理想状态下X、Y、Z-轴向灵敏度约为21mv/g,15mv/g,和15mv/g。并且耦合灵敏度近似为零，与理论计算相符。某些结构优化后还能改善加速度计的性能。     

石英谐振加速度传感器芯片设计与仿真

分体式石英谐振加速度传感器在性能提升上受到装配误差等因素的影响较大，故提出一种全石英谐振加速度计芯片结构，包括下层的硅结构和上层的石英结构。下层的硅基底仅作为支撑结构进行加工制作，敏感单元为全石英材料，硅结构与石英结构键合到一起，结构加工完成后去除硅材料，以释放石英敏感单元。整体结构为中心对称，包括质量块、音叉结构、微杠杆结构和应力分配梁，芯片通过微杠杆结构来增大传感器的灵敏度，并通过应力分配梁使石英音叉两根振梁上的内应力均匀一致。通过仿真验证了设计的有效性，仿真的差动灵敏度为35Hz/g。     

石英振梁加速度计研究现状及发展趋势

石英振梁加速度计是一种基于振梁谐振和力频特性原理的新型全固态惯性传感器，具有高精度、大量程、低功耗、直接频率脉冲输出等突出特点，已被广泛应用于战术武器系统。简要介绍了石英振梁加速度计的工作原理、技术特点，梳理了分体式和一体式两种仪表结构的研究现状和关键技术。结合国外研究发展趋势，指出石英振梁加速度计将成为后续达到摆式积分陀螺加速度计精度和抗辐照指标、满足战略级需求最有可能的加速度计方案。     

振动传感器支座对整机振动测试的影响

对振动传感器支座的谐振频率、振型和幅频特性进行了分析,研究了振动传感器支座结构差异对整机振动测试的影响,提出了整机振动测试精度较高的振动传感器支座结构方案,并在某型核心机试验的振动测试中得到了验证.     

哥氏振动陀螺仪

本文是根据提交给ＩＥＥＥ陀螺和加速度计评审组９ＧＡＰ０的资料写出来的，并作为指导性附录包含在ＧＡＰ正丰准备的Ｐ１４３１文献中，该文献的题目为《哥氏振动陀螺仪的标准化技术条件规格说明的测试过程》。１９９８年９月１８￣１９日在斯图加特召开了ＩＥＥＥ１９９８年的年会，会上举行了关于陀螺技术和ＩＥＥＥ ＧＡＰ的专题座谈会。本文的一个目的就是突出强调ＩＥＥＥ陀螺和加速度计评审组为欧洲导航与制导界作出的贡献。     

导航控制系统用硅传感器的开发

当前，硅微机械器件引起导航与控制系统传感器开发者们越来越密切的关注，微硅加速度计和角速率传感器最根本的优势在于其体积小，功耗低，相对成本较低，而且与微电睡的组合成本低，可实现。本文介绍了ＲＤＣ在微硅加速度计和多用传感器研制方面的成果，介绍了硅平衡式加速度计和频率输出型开环加速度计的基本特性，同时，探讨了今后导航和控制系统中硅微机械应用的技术路线。     

静电负刚度谐振式加速度计的非线性振动特性研究

为了进一步探究微机电系统(MEMS)传感器领域中静电力对非线性振动的影响,以静电负刚度谐振式加速度计(ENSRA)为研究对象进行动力学建模和实验分析.基于哈密顿原理建立了ENSRA机电耦合的非线性振动动力学模型,分析了其高阶非线性刚度的来源,并结合实验现象探究了MEMS传感器中静电力对器件非线性振动的影响,得到了驱动力与静电力对高阶非线性刚度的一般关系.经过开环扫频实验表明,当驱动力从100mV降低到60mV时,非线性振动优化了49％,当调谐电压从10V降低到6V时,非线性振动优化了44％,输出非线性降低了将近4个数量级,器件整体性能大幅提升,有效改善了二阶非线性刚度项导致的谐振器刚度软化和谐振峰的左偏现象.     

硅微谐振式加速度计技术现状及展望

硅微谐振式微加速度计是各种MEMS加速度计中被普遍看好并期待为将来的高精度微加速度计发展的一个重要方向,正在全世界范围内被广泛研究。本文对硅微谐振式微加速度计的发展现状进行了评述。根据国内外不同的技术实现,诸如工作原理、微加工工艺实现、应用范围等对其进行了分类阐述。最后,对硅微谐振式加速度计研究中一些关键技术进行了讨论,并提出了展望。     

用于测量振动频率的简单纤维光学传感器

文章介绍了1种无接触无中断干扰的纤维光学振动传感器，该传感器由1个50／125μm多模通讯级直接偶合器、1个调制820nmLED和1个PIN光电二级管模件组成。传感纤维是直接偶合器的1条臂。这种传感器设计用于探测未准备好的反射表面和传感纤维终端的细微变化。当将传感器置于离振动表面50μm的地方，它可以探测到对光滑表面1μm和粗糙表面4μm范围的振动。传感器输出与高达约0．2mm的振动范围呈线性关系。这种传感器用于普通、低价的集成电路的同步探测电路，将输出信噪比提高10倍，并具有低价和制作简单的特点。用于测量振动频率的简单纤维光…