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摘要
作为敏感外界加速度的器件，微电子机械系统(MEMS)加速度计容易受到外界应力的影响。而跷跷板式加速度计采用直梁的结构形式，其温度性能、抗冲击和过载能力都较差，在梁及其连接处会因应力集中，造成加速度计结构发生形变甚至损伤。因此为了提高跷跷板式加速度计的可靠性和温度性能，对锚点和梁进行了优化设计。首先，介绍了跷跷板式MEMS加速度计的工作原理，建立了其动力学方程，利用有限元仿真分别建立了锚点与梁的模型，分析加速度计的梁以及梁的连接处这两个应力集中部位的应力。其次，设计了带应力释放结构的锚点和带应力缓冲结构的梁。仿真结果表明，加速度计的锚点设置应力释放结构后，锚点与梁的连接处由过载产生的最大应力减小了约51%,梁上以及梁和结构连接处的热应力分别减小了约37%和38%。经过优化设计后，梁对敏感方向的抗过载能力提升最明显，梁与结构连接处的最大应力由约1 915 MPa减小到了约1 547 MPa,减小了约19%。实验结果表明，经过锚点与梁的优化设计后，加速度计的梁以及梁的连接处所受应力大大减小，提高了加速度计的性能和可靠性。
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