静电负刚度谐振式加速度计的非线性振动特性研究

摘要：

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.

关键词：微机电系统;静电负刚度;哈密顿原理;非线性振动

所属期刊栏目：8

分类号：O327(振动理论)

资助基金：江苏省自然科学基金青年基金;南京理工大学自主科研专项;机械工程学院青年人才助推计划项目

在线出版日期：2021-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：147-153