硅基微型静电谐振式直流电场传感器建模与仿真分析

作者：侯杰; 吴桂芳; 崔勇^*; 赵录兴; 李良亚

来源：中国电机工程学报, 2021, 41(01): 374-426.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.201023

• 微机电系统
• 电场传感器
• 建模与仿真
• 静电谐振式
• 多物理场

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器因其体积小、功耗低、成本低、易于量产等优势在电力系统具有广泛应用前景。以静电式电极共面水平谐振MEMS直流电场传感器为研究对象,针对其驱动单元、运动过程和感应单元,分别建立基于静电力驱动的传感器动力学模型和基于静电感应的敏感结构电学模型,实现了微型电场传感器的多物理场模型集成。所建立的模型可定量表征传感器的输出特性以及相关结构尺寸对传感器性能的影响。通过仿真计算发现,适当减少齿宽与齿间距、增加感应齿长,可以提高该类型传感器的输出电流,进而提高其测量灵敏度。该文的研究成果可为微型电场传感器的设计和性能优化提供参考。

• 单位
  中国电力科学院; 北京航空航天大学