推挽式谐振加速度传感器设计及仿真研究

作者：都捷豪; 石云波^*; 李飞; 赵锐; 曹慧亮; 刘翔天

来源：传感器与微系统, 2022, 41(01): 28-36.

DOI：10.13873/J.1000-9787(2022)01-0028-04

• 硅微谐振式加速度计
• 差分输出
• 有限元分析
• 结构设计
• 高灵敏度

设计了一种基于微杠杆原理的推挽式高精度、高灵敏度的硅微谐振加速度传感器。采用微杠杆放大结构,并通过单连接梁推挽谐振器实现力放大和差分输出,具有结构对称,尺寸易于加工的特点。通过设计结构、优化尺寸,并进行模态分析、静力分析和谐响应分析来完成整个结构的设计与仿真研究。结果表明:加速度计工作谐振频率分别为21.708 kHz和21.715 kHz。在±5 gn的设计量程内对结构进行了灵敏度分析。仿真结果表示,其敏感轴的灵敏度为280 Hz/gn,非敏感轴的横向灵敏度为0.4 Hz/gn和0.1 Hz/gn。最后搭建自激振荡的闭环驱动模型,验证了结构在闭环系统下的可行性。

• 单位
  中北大学