叉指式微硅加速度计的参数化设计

详细阐述了微硅加速度计的原理 ,根据材料力学以及结构动力学原理 ,分析了叉指式驱动 /检测结构的动力学模型 ,推导了等效质量、等效阻尼、等效刚度等关键参数模型 ,分析了灵敏度、横向干扰等和结构参数的关系 ,为微硅加速度计的优化设计与改进提供了理论指导 ,实现了最优化设计和仿真     

叉指式微硅加速度计的参数化设计

详细阐述了微硅加速度计的原理，根据材料力学以及结构动力学原理，分析了叉指式驱动／检测结构的动力学模型，推导了等效质量、等效阻尼、等效刚度等关键参数模型，分析了灵敏度、横向干扰等和结构参数的关系，为微硅加速度计的优化设计与改进提供了理论指导，实现了最优化设计和仿真。     

介观压阻型硅锗加速度计研究

提出以介观压阻效应为工作原理制作高灵敏度压阻式硅锗加速度计,采用Si1-xGex/Si结构薄膜作为敏感元件,设计了一个双悬臂梁式的压阻武硅锗加速度计,通过理论分析与仿真计算,得出通过调整对该结构的外加应力可以实现对传感器灵敏度的调节,而且利用介观压阻效应原理可以将压阻式硅微加速度计的灵敏度提高一个数量级的结论,为设计新型压阻式硅微加速度计提供了一种思路.     

利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺

提出了一种利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺的结构原理，建立了这种陀螺的数学模型并分析计算了该陀螺的结构动力学参数。理论研究和计算机模拟表明，利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺结构原理正确。     

一种硅梁谐振加速度计结构设计与模拟分析

为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性,提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构,并对其进行了有限元模拟分析。该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出,采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作。模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度,有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等。     

一种硅梁谐振加速度计结构设计与模拟分析

为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性,提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构,并对其进行了有限元模拟分析.该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出,采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作.模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度,有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等.     

微系统结构均匀化模型参数的确定方法研究

在对3D封装微系统进行力学仿真建模时,硅通孔(TSV)和微焊点等结构的多尺度效应明显,需要划分大量网格,通过合理的等效处理可以降低网格数量,提高仿真效率。常规的方形柱等效使得结构失去原有微观形貌,仿真误差增加。为此,针对实际微观形貌提出了一种等效均匀化模型力学参数的确定方法。基于弹性力学方法,推导了圆柱形貌特征的TSV硅基板层力学参数的等效计算公式。对鼓球形貌特征的微焊点/下填料层均匀化模型提出了分层思想的力学参数确定方法。与现有方法相比,该方法考虑了微系统特征结构的真实形貌特征,计算效率更高,计算结果的一致性更好。     

一种高精度微硅加速度计的模态分析与模拟验证

文章介绍了一种“轿式”结构高精度微硅加速度计的总体结构。从振动机理出发,重点分析该加速度计的振动模态与结构参数的关系,得出了两者之间的函数关系,利用Ansys结构分析软件对其进行了模拟验证。     

一种硅梁谐振加速度计结构设计与模拟分析

为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性，提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构，并对其进行了有限元模拟分析。该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出，采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作。模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度，有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等。     

电容式加速度传感器结构的计算机仿真

针对硅梁论述了微机械电容式加速度传感器的工作原理,应用有限元分析方法对三种不同的硅梁结构对加速度计进行结构建模,并模拟分析了三种不同的梁的加速度计结构的第一和第二模态,1g加速度下的挠度,以及存在预应力情况下结构的第一、第二模态响应频率,得到了最优的双梁结构,并在试验中得到验证,最终研制出了高水平的电容式加速度传感器。     

旋转载体驱动硅微机械陀螺的设计和性能检测

提出了一种利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺,分析了该陀螺的工作原理,建立了这种陀螺的数学模型,设计了该陀螺的敏感结构,计算了陀螺的结构动力学参数,设计并分析了陀螺的信号检测与处理电路并针对该陀螺的特点设计了性能测试装置。理论研究和性能测试表明,利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺结构原理正确。     

军用硅微加速度计的信号检测与控制电路

介绍军用硅微加速度计信号检测与控制电路的工作原理、电路结构及其各单元电路的设计考虑。     

一种新颖的z轴硅微陀螺仪信号检测方案研究

硅微陀螺仪具有体积小、功耗低、可靠性高等优点,在惯性测量领域有着广泛的应用前景。为了提高陀螺仪测量的灵敏度和信噪比,提出了一种新颖的信号检测方案。该方案研究了硅微陀螺仪驱动模态、检测模态的动力学方程,建立了陀螺仪等效力学模型,观察陀螺仪的动态特性,探讨硅微陀螺仪信号检测方法,并对陀螺仪的机械结构及检测电路进行系统仿真。仿真结果验证了相位检测方案的可行性。     

微硅加速度传感器的发展

本文介绍了微硅加速度传感器自六、七十代发展至今,其代表产品的特点,对微硅加速度计三种典型代表形式进行了分析、指出其优缺点,并对目前微硅加速度计的发展趋势－检测空间加速度的三维加速度计进行了重点讨论。     

电容式z轴微机械陀螺的噪声抑制

将z轴微机械陀螺两个模态的机械噪声效应等效为各自在单位噪声力作用下的振动,根据陀螺的工作原理得到两个噪声力作用下陀螺敏感模态的机械输出噪声。建立了包含运放和电路板非理想因素在内的接口电路的噪声模型。结合机械噪声模型和接口电路模型噪声,建立了包括结构参数和电路最小检测电容量在内的陀螺的噪声等效输入角速度模型,为陀螺的设计优化提供了参考。分析了结构参数对陀螺等效输入角速度噪声影响,并采用两个参数不同的电容式z轴微机械陀螺进行了实验。结果表明,通过结构参数的调整,将电容式z轴微机械陀螺的输出噪声从414μV/Hz降低至235μV/Hz。     

梳齿差分电容式体硅微加速度计(英文)

提出了一种体硅微加速度计的设计和制造方法,同时设计了它的闭环反馈伺服电路,分析了加速度计的质量块、悬臂梁和梳尺间隙对量程、非线性、灵敏度、抗冲击能力和带宽等特性的影响。已经加工出的微加速度计,其全量程为±60g,非线性度0.2%,带宽1kHz,灵敏度200mV/g,抗冲击能力10kg。对由加速度计结构设计、温度和伺服电路造成的零位漂移现象进行了分析,提出了一种制造微加速度计的新颖MEMS工艺———正面释放体硅工艺。     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点,为了有效利用硅片面积和提高质量块质量,设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计,该结构具有检测电极和力反馈电极.根据结构设计参数,推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式.利用扭摆加速度计的数学模型,建立了加速度计表头系统级模型,并结合接口电路进行闭环整体仿真,调整校正环节参数,得到闭环系统性能指标.最后进行初步开环测试,测得加速度计的灵敏度为33 mV/g,非线性度2.29%.     

薄膜体声波谐振器微加速度计惯性力敏特性

研究了由硅微质量块-悬臂梁惯性力敏结构和氮化铝(AlN)薄膜体声波谐振器(FBAR)检测元件集成的FBAR微加速度计表头的惯性力敏特性。采用有限元(FEA)静力学仿真,得到惯性力载荷作用下硅微悬臂梁上的应力分布;选取最大应力值作为载荷,基于第一性原理计算纤锌矿AlN的弹性系数与应力的关系式,预测惯性力载荷作用下AlN弹性系数的最大变化量;采用谐响应分析,预测FBAR微加速度计的加速度-谐振频率偏移特性。分析得到：惯性力载荷作用下,FBAR微加速度计的谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g;其加速度增量-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性度。     

信息动态

太赫兹频段缺少有效的有源器件模型是制约硅基太赫兹集成电路快速发展主要阻碍.介绍了微环谐振器的工作原理及分析方法,研究了耦合系数和损耗系数与微环传输特性的关系,使用硅基材料设计了一种串联三微环结构的硅基太赫兹谐振器模型,通过改变微环的传输损耗系数、耦合系数,运用有限差分数值计算方法模拟得到微环谱线和延迟特性曲线,分析其对传输特性的影响,优化微环谐振器的参数设计,得到高性能的硅基太赫兹集成器件.     

一种力平衡式隧道加速度传感器的特性研究

本文主要阐述了闭环微硅加速度计的工作原理和动态模型,并与开环系统相比较,其一些静态和动态特性得到改善,同时,另外一些变差特性可以通过电调节方式进行改善。