介观压阻效应电磁驱动微机械陀螺仪的设计与测试

将共振隧穿二极管具有的介观压阻效应与哥氏效应结合应用于陀螺的设计中,提出了一种新型的采用回折型正交梁的陀螺结构。结合现在的工艺水平,设计了合理的加工工艺方案,并进行了加工与封装。通过对封装后的陀螺进行驱动方向测试,得到了固有频率的范围;检测方向上利用振动台对陀螺灵敏度进行了测试,得到在1kHz和4kHz时的测试灵敏度分别为7.51mV/gn、100.74mV/gn。     

SiC高温高量程MEMS加速度传感器的仿真与分析

加速度传感器材料的特性对传感器的性能影响很大,SiC作为新一代半导体材料具有优良的力学温度特性,适用于高温、高过载加速度传感器.基于SiC提出了一种可用于高温、高过载环境的加速度传感器设计方案.根据悬臂梁的相关力学理论知识,对传感器结构、尺寸进行了设计,并利用ANSYS有限元仿真软件对SiC材料传感器敏感结构进行模态分析、静力学分析、热分析.仿真结果表明,6H-SiC材料表现出了比Si材料更优异的抗高温、抗过载特性,为应用于高量程、高温环境下的加速度传感器研究提供了可靠的理论基础.     

MEMS高量程加速度传感器的动态特性分析

利用霍普金森杆激光干涉冲击试验台对实验室研发的MEMS高量程压阻式加速度传感器进行动态校准;采用两种不同解算方法对实验数据将进行分析处理,求解出该传感器的幅频特性,绘制了对数幅频特性曲线;通过对比两种算法的结果知道,镜像映射法优于FFT算法,其算法简单有效,能直接辨识出系统模型参数和模型阶次。     

高冲击环境下MEMS大量程加速度传感器结构的失效分析

对设计的大量程加速度传感器进行冲击测试,分析该种传感器结构在高冲击环境下的输出信号及可靠性。加速度传感器结构采用四端全固支结构,通过在梁的端部和根部设计倒角结构以分散应力。测试结果表明该传感器在232,119.4 gn下可以测试到有效输出信号。同时,对测试中失效传感器进行了分析,总结出大量程加速度传感器的在高冲击环境下的失效模式主要为键合引线的脱落、微梁的断裂和封装失效。     

高过载压电驱动器设计与试验

针对现有压电驱动器不能承受高过载的问题,设计了一种基于d33结构的高过载压电驱动器,根据工艺流程制作加工了压电驱动器样品,创新性的设计了弹性金属框架对其进行预压缩封装,保证其具有较好的刚度和较高的抗拉和抗过载能力,并对封装后的驱动器进行了指标标定和高过载实验,经实验测试,该驱动器具备较高的微位移能力和抗过载能力,不仅能应用于自适应枪弹的高过载环境,还可应用于军事国防、航空航天等高过载微纳驱动领域。     

硅衬底键合砷化镓薄膜的力学仿真分析

采用介质键合技术制备的Si基GaAs材料衬底,缺陷密度小。对待键合的器件结构电学性能影响小。对采用目前常见的介质材料制备的Si基GaAs材料的力学性能进行了仿真分析,得到用于制备MEMS衬底的最佳介质键合层是SiO2,其衬底材料应力转换率高、量程大、位移小、制备工艺简单且为亲水性,制备的Si基GaAs衬底键合强度大,机械特性好。同时,对不同厚度的介质层材料对Si基GaAs材料的力学性能影响进行了研究分析,得到介质厚度越厚,其应力转换率越高,衬底材料的力敏效应就会越好。     

基于加速度计的数字显示倾角测量仪

介绍了基于加速度计MXA2050A的数字显示倾角测量系统,简要介绍了系统的组成和工作原理;阐述了MXA2050A的外围电路、运放电路、显示电路的组成和工作原理;介绍了对测得数据的处理方法。     

基于隧道效应的MEMS陀螺仪的研究

提出了一种高精度、低量程隧道陀螺仪的新结构,分析了其结构及工作原理;对陀螺进行了必要的仿真,仿真结果与理论推导相接近,这样就实现了隧道效应传感器的高灵敏度与哥氏力测量角速度原理的结合.采用体硅工艺设计了陀螺仪版图,并对其进行流片加工.加工完成后,采用HP4156C高精度半导体参数测试仪对传感器的隧道电流效应进行了测试,并验证了其测试结果;同时,对结构进行失效分析.     

一种压阻式传感器信号调理电路的设计

由于压阻式MEMS传感器输出信号极其微弱,极易受到测试环境的噪声干扰,还需要外接调理电路,为了提升信号的采集精度,提出一种压阻式传感器信号ASIC调理电路的设计方案,实现输出信号的放大、滤波功能。测试结果表明,调理电路可以在10～200倍的范围内调节增益,-0.5 dB截止频率调节范围覆盖0.1～20 kHz;低频范围内,芯片的等效噪声为45 nV/√Hz。将调理电路与传感器相结合,改进的测试系统响应速度快,滤波效果更好,测试精度优于5%,传感器非线性为5.4%。同时,调理电路的大小和体积也很小,功耗低,对后续继续研究传感器测试系统有重要意义。     

电容式硅微机械陀螺仪结构设计及仿真

通过对微机械陀螺的调研分析,提出了一种新型微机械陀螺仪,并对陀螺进行了结构设计.该结构采用静电梳齿驱动、栅结构电容检测,使陀螺具有较高灵敏度.驱动模态和检测模态均为滑膜阻尼,能够实现较高的Q值,且具有一定的解耦特性.文中通过仿真分析得到了结构的各阶频率,使陀螺驱动模态和检测模态固有频率匹配,验证了结构的合理性.结合现有...