微机械电容式麦克风的仿真研究

针对麦克风产品开发成本过高问题,对麦克风的制造工艺进行了研究,提出了一种用仿真代替实验的方法,利用Intelli Suite软件中的Blueprint设计麦克风制作过程中所使用的掩膜版图,再利用Intelli Suite软件中Intelli Fab模块对器件进行了微电容式麦克风的工艺流程仿真,仿真出麦克风器件,再利用Intelli Suite软件中的3D BUILDER,TEM两个子模块,仿真得到了微机械电容式麦克风的灵敏度、吸合电压以及固有频率等参数,该仿真过程得到的相关参数能够为微机械电容式麦克风性能的佐证提供参考,并指导学者对微电容式麦克风产品的开发与设计过程。分析结果表明,此过程能够代替实际的开发的制造过程,达到节约产品开发成本的目的。     

硅微麦克风探测模块辐射性能研究

针对硅微机械电容式麦克风测试模块元器件的材料、结构、表面处理等方面进行了核辐照损伤分析,并对此探测模块在核辐照条件下做测试实验,测试数据分析表明,该硅微机械电容式麦克风探测模块防辐照效果明显,能够满足在高辐照条件下的使用要求。     

一种大厚度的三轴差分电容式硅微加速度计

介绍了一种新型三轴全差分电容式加速度计的设计和制备。设计的加速度计采用了三个共用同一玻璃衬底的大厚度差分电容式微结构，分别用于检测三个垂直方向的加速度。同时，对所设计的微结构从理论和数值上进行了详细的分析。用有限元分析工具ANSYS对器件进行了模拟，模拟结果显示出器件设计的合理性。最后，给出了制备工艺和测试结果。     

电容式硅微加速度计变换方程的研究

研究了利用硅簿片为敏感元件的电容式加速度计，加速度计的悬臂梁与惯性质量块是一个整体结构，可以消除元件弹性连接的不完善性，而且极板间隙中空气相对介电常数εr的高稳定性是这种电容式传感器的优点之一。给出了敏感元件的实际弯曲函数，分析了其变换方程及非线性，研究表明，在设计电容式硅微加速度计时，只要间隙调制深度在-0.5- 0.5，加速度计的变换函数基本满足线性，得到的变换方程可以作为合理选择电容式加速度计的电极结构参数的理论依据。     

硅微陀螺机械热噪声研究

振动式硅微陀螺仪要在各种噪声干扰下,检测出极其微弱的有用信号.随着硅微陀螺性能的不断提高,机械热噪声对微陀螺的影响愈加显著,决定了振动式硅微陀螺的极限分辨率.本文给出了机械热噪声的产生机理,推导得出机械热噪声等效角速率表达式.分析表明,提高微陀螺的品质因数、增大质量和谐振频率可减小机械热噪声.     

一种适用于旋转载体自动驾驶仪的硅微机械陀螺

介绍了一种适用于旋转载体自动驾驶仪的硅微机械陀螺.该陀螺的特点是陀螺本身不包含驱动结构,利用旋转载体自旋作为驱动,陀螺输出信号中包含旋转载体自旋、偏航和俯仰角速率信息.根据陀螺的结构和工作原理,建立了陀螺的运动学方程.针对陀螺信号的特点,给出了从陀螺信号中同时解调旋转载体自旋、偏航和俯仰的角速率的算法,以及消除旋转载体自旋角速率变化对陀螺标度因数变化的算法.实验证明了解理论分析和算法的可行性.     

电容式测压微传感器的特性分析

本文主要对电容式测压微传感器的力学特性和电学特性进行分析。文中通过对测量电路工作过程和特性的深入探讨、仿真和验证,证明这种传感器的测量电路具有良好的线性度和稳定性。通过对传感器的敏感元件硅膜片的力学分析,建立了传感器的力学模型。分析的结果表明：传感器敏感元件和电容器的物理特性是影响传感器输出响应线性的主要因素。     

微机械电容式加速度计静力分析

本文根据微加速度计的结构特点,分析了单晶硅的力学特性,并且利用有限元方法对微电容式加速度计敏感芯片弹性梁的刚度、应力、应变进行了分析。     

AD7745在微机械电容式传感器测量电路中的应用

AD7745是一种高性能的∑-△型电容/数字转换器,可直接连接电容传感器的电容进行测量,无需其它外围器件.该芯片还具有高分辨率、高线性以及高精度的突出优点,非常适合测量微机械电容式传感器的微小电容变化,使微机械电容式传感器的应用更加灵活.     

电容式高过载微机械加速度计的设计与实验

针对某些高过载应用场合对微机械加速度计抗冲击能力的要求,设计了一种三轴向抗冲击的梳齿电容式闭环微机械加速度计。通过分析带止档的闭环加速度计冲击响应过程,提出在敏感方向使用悬臂梳齿结构作为柔性缓冲止档可以缓冲冲击过程中微结构间的接触碰撞;在非敏感方向采用结构模态和阻尼分离的设计可减小冲击变形,耗散冲击能量。马歇特锤冲击实验表明,该加速度计能够分别承受3个轴向幅值为13 200g,脉宽约102μs的的加速度冲击,冲击前后偏置漂移在5mV以内。该闭环加速度计在±10g的非线性优于500×10-6,1.5h偏置稳定性为0.27mg。设计的样机基本满足高过载环境下惯性测量的要求。     

一种以多晶硅为振动膜的MEMS传声器研制

给出了以磷掺杂的多晶硅为振动膜的电容式MEMS传声器的研制过程。从等效电路模型出发,研究了电容式MEMS传声器的振动特性和灵敏度,给出了传声器灵敏度随振动膜张力、膜与背板间的空气隙厚度、背板声孔大小及背板声孔所占面积而变化的解析表达式。结合硼掺杂硅/硅复合背板结构MEMS传声器,提供了参考制作工艺流程。样品测试在1kHz频率处的灵敏度达到-60dB(相对于1V/Pa)。     

一种栅型结构微机械陀螺的研究

介绍了一种新型结构微机械陀螺的设计及制作。新型陀螺的驱动振动和敏感检测振动的阻尼均为滑膜阻尼，且几乎相同，惯性质量块为栅型结构，由弹性悬臂梁支撑，驱动固定电极和敏感检测固定电极位于惯性质量块下方。分析了新型陀螺的工作特性，说明了陀螺结构参数对陀螺灵敏度的影响，实验结果表明，大气状态下，新型栅结构微机械陀螺的驱动和敏感检测品质因子Q均可达到66。     

基于厚膜混合集成的硅微机械加速度传感器

采用厚膜混合集成技术实现了硅微机械加速度传感器工程样机。介绍了厚膜混合集成电路工艺的原理和特点、传感器的结构和工作原理，研究了信号提取和处理方法，优化了反馈控制校正电路网络，利用电容转换专用集成电路，通过厚膜技术组装了工程样机。实验结果表明：该单片加速度传感器具有较高的精度和零偏稳定性。     

硅微陀螺仪的正交误差分析

推导了双框架式硅微陀螺仪驱动模态和检测模态的运动方程，定义了驱动位移和敏感位移。在此基础上，利用弹性主轴原理，分别推导了内外框弹性主轴偏转产生的正交误差信号表达式及正交误差信号和敏感信号的比值表达式。分析结果表明，双框架式硅微陀螺仪内外框弹性主轴发生偏转时，都将产生正交误差位移，且双框架式硅微陀螺仪产生的正交误差位移数值相当于单框架式硅微陀螺仪正交误差位移的两倍。测定了双框架式硅微陀螺仪的正交误差，正交误差信号，其值为431°／s，此时偏转角度仅为0．0196°。     

振子框架式微机械陀螺设计优化

采用多端口组件网络方法对振子框架式微机械陀螺(CGMG)进行设计,分析了主要结构尺寸对其固有频率的影响。根据陀螺驱动模态频率和检测模态的频率匹配,优化了陀螺的结构尺寸。结果表明,该方法可以实现MEMS整体行为的快速仿真,并能分析局部尺寸参数对系统性能的影响。     

一种单晶硅振动环陀螺仪的设计与制作

介绍了振动环式陀螺仪的基本工作原理,分析了传统的振动环式陀螺仪所存在的缺陷.并针对这些问题,设计和制作了一种单晶硅式振动环陀螺仪.该陀螺仪采用硅玻璃键合工艺制作,利用振动环作为敏感元件,选取静电激励、电容检测的工作方式.设计陀螺仪的工作频率高于15 kHz,以降低了环境对陀螺仪性能的影响.陀螺仪的制作方法简单,只需要2块掩模板,便于批量化生产.     

降低硅微机械加速度传感器横向灵敏度的方法

本文分析了硅微机械加速度传感器横向灵敏度产生的原因,并介绍了降低它的方法。