十字型微谐振梁多场耦合非线性振动分析

为了提高电容检测传感器的检测精度，提出了一种十字型微谐振梁。将其简化为多场耦合振动模型，在考虑分子力与电场力的情况下建立动力学方程。求得其非线性振动固有频率及其变化规律，分析了不同参数对位移响应的影响。利用微加工技术制作十字型微谐振梁，采用静电激励—电容检测方法对其测试。创新性地将激振端与拾振端采用隔离带分开，使输出的电压信号不掺杂激励信号，结果更加真实准确。使用Owen交流电桥进行检测。结果表明：谐振梁尺寸较小时，分子力对谐振梁非线性振动影响较大。在忽略与考虑分子力时，相对误差分别为4.706%与1.971%,考虑分子力时理论值更加贴近于实测值。十字型微谐振梁的品质因数为105.8,较传统一字梁，检测信号更为明显。