左右分布式高灵敏硅微谐振加速度计结构设计

作者：段晓敏; 撖子奇; 闫捷; 张英杰; 曹慧亮

来源：半导体技术, 2018, 43(03): 171-176.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2018.03.003

• 硅微谐振加速度计
• 高灵敏度
• 低交叉耦合
• 有限元分析(FEM)
• 谐振结构设计

提出了一种基于微杠杆原理的左右分布式低交叉耦合、高灵敏度的硅微谐振加速度计结构。该结构采用了一级微杠杆放大机构,左右双音叉谐振器和单质量块布局,实现了力放大和差动频率输出,具有结构简单、易于加工的特点,且两音叉谐振器间相互干扰小。首先,优化了设计参数,并进行了模态分析与谐响应分析。结果表明,左右谐振工作谐振频率分别为149.49 kHz和150.8 kHz,在该工作频率下X方向的最大位移远大于Y和Z方向(两个数量级以上),表明工作模态具有优良的抗干扰能力。其次,在1 000g加速度载荷作用下进行了极限过载仿真。仿真结果表明,其最大应力为612.69 MPa,表明具有一定的抗冲击能力。最后,在±50g的设计量程内对结构的灵敏度进行了仿真分析。仿真结果表明,其灵敏度为160.51 Hz/g,验证了该设计的正确性。

• 单位
  电子科技大学; 电子工程学院; 中北大学