高性能氮化铝差分谐振式加速度计的结构设计

摘要：

提出了一种高性能氮化铝(AlN)差分谐振式加速度计结构.通过引入两级微杠杆来放大质量块的惯性力,提高灵敏度;采用"I"形支撑梁来降低横向灵敏度;利用差频检测方案降低温度共模误差的影响.该加速度计主要由质量块、支撑梁、双级微杠杆和谐振器组成,并通过理论分析和有限元仿真优化了它们的结构参数.模态分析表明两个谐振器的基频大约为373.3 kHz,与干扰模态的频率差大约为9.4 kHz,有效地实现了模态隔离.根据灵敏度的仿真结果,AlN差分谐振式加速度计的灵敏度64.6 Hz/g,线性度为0.787%,横向灵敏度为0.0033 Hz/g.热仿真的结果表明单个谐振器的温度灵敏度约为490 Hz/℃,加速度计输出差频的温度灵敏度为–0.83 Hz/℃,证明了差频检测方案可以降低温度共模误差的影响.上述所有仿真结果验证了该加速度计结构设计的可行性.

关键词：谐振式加速度计、氮化铝、微杠杆、支撑梁、差频检测

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分类号：TP212(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金61574131;中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室基金2014ZA001;核探测与核电子学国家重点实验室开放课题基金2016KF02;西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室开放基金14zxtk01;中国工程物理研究院电子工程研究所创新基金S20141203;西南科技大学研究生创新基金16ycx103

在线出版日期：2018-04-26（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：69-75