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谐振式硅微机械加速度计研究进展 被引量:7
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作者 李晶 樊尚春 +1 位作者 李成 余朝发 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第12期4-7,共4页
谐振式硅微机械加速度计作为一种新型的对加速度进行测量的传感器,是通过检测加速度施加前后谐振敏感元件谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点,己成为微传感器的重要发展方向... 谐振式硅微机械加速度计作为一种新型的对加速度进行测量的传感器,是通过检测加速度施加前后谐振敏感元件谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点,己成为微传感器的重要发展方向之一。汇总了该传感器的国内外相关研究现状,并对加工工艺进行了总结,讨论了谐振式硅微加速度计设计中的关键技术因素,并给出了未来的发展方向。 展开更多
关键词 谐振式微机械加速度计 谐振敏感元件 谐振频率 灵敏度
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叉指式微加速度计的静电-机械耦合场分析 被引量:3
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作者 郑英彬 苏伟 何晓平 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第5期14-16,18,共4页
为了对微加速度计进行静电 -机械耦合场分析 ,利用ANSYS软件及它的编程语言APDL实现了有限元耦合场分析。作为实例 ,选择一种尺寸的叉指式微加速度计 ,分析了它的灵敏度 ,其结果同理论值基本一致。
关键词 叉指式微速度计 静电-机械耦合场 有限元法 耦合场分析
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一种谐振式微加速度计的设计 被引量:6
3
作者 郑晓虎 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2006年第3期294-296,共3页
提出一种基于谐振原理、电容检测的微型加速度计。通过外加加速度使质量块经杠杆将力放大施加到谐振器上,改变谐振梁上的轴向应力,从而改变谐振梁的振动频率。研究表明这种加速度计的测量范围达66 g。同时采用有限元法进行了仿真模拟,... 提出一种基于谐振原理、电容检测的微型加速度计。通过外加加速度使质量块经杠杆将力放大施加到谐振器上,改变谐振梁上的轴向应力,从而改变谐振梁的振动频率。研究表明这种加速度计的测量范围达66 g。同时采用有限元法进行了仿真模拟,结果显示传感器灵敏度约18 Hz/g,工作模态固有频率为625.981 kHz。 展开更多
关键词 微型电子机械系统(MEMS) 谐振 速度计 仿真模拟
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一种谐振微加速度计频率测量及稳定度分析
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作者 宋金鑫 刘恒 +2 位作者 吴嘉乐 陈逸楠 孙婉璐 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第6期13-18,44,共7页
针对谐振式微加速度计的高精度频率测量和长时间频率稳定度的快速分析需求问题,文中在总结Allan方差和原始#1理论方差的基础上,介绍了一种快速#1理论方差。实验测试表明:在不同采样间隔下快速#1理论方差的精度和响应速度都优于Allan方... 针对谐振式微加速度计的高精度频率测量和长时间频率稳定度的快速分析需求问题,文中在总结Allan方差和原始#1理论方差的基础上,介绍了一种快速#1理论方差。实验测试表明:在不同采样间隔下快速#1理论方差的精度和响应速度都优于Allan方差和原始#1理论方差,而且采样间隔越小,越能提升谐振频率的稳定度分析。针对研制的谐振式微加速度计选择采样间隔为1 s,快速#1理论方差分析方法能在1 s内完成1 h频率稳定度分析,有利于高精度微机械谐振加速度传感器研制。 展开更多
关键词 谐振式微速度计 频率稳定度 ALLAN方差 #1理论方差
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一种基于谐振音叉的新型差动式硅微加速度计设计与分析 被引量:5
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作者 樊尚春 孙苗苗 李成 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期20-24,共5页
为提高谐振式加速度计灵敏度、稳定性以及减小加速度计体积,本文提出一种结构新颖的谐振式硅微加速度计。采用一级微杠杆机构对质量块惯性力进行放大,通过一对差动布置的双端固支音叉谐振器的固有频率变化检测惯性力,从而实现对加速度... 为提高谐振式加速度计灵敏度、稳定性以及减小加速度计体积,本文提出一种结构新颖的谐振式硅微加速度计。采用一级微杠杆机构对质量块惯性力进行放大,通过一对差动布置的双端固支音叉谐振器的固有频率变化检测惯性力,从而实现对加速度的测量。该加速度计可采用体硅加工工艺,给出了总体工艺流程。采用解析和有限元分析方法对加速度计敏感元件进行了分析,有限元分析结果与解析分析结果相吻合,有限元分析可得加速度计灵敏度为57.4 Hz/gn。分析结果表明该加速度计结构具有高灵敏度、高温度稳定性和小体积等优点。 展开更多
关键词 谐振式微速度计 双端固支音叉谐振 微杠杆结构 有限元仿真
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膜片上薄膜体声波谐振器型微加速度计 被引量:4
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作者 高杨 何婉婧 +2 位作者 李君儒 黄振华 蔡洵 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期262-269,共8页
针对"FBAR(薄膜体声波谐振器)-梁"结构悬臂梁厚度不足、"嵌入式FBAR"结构微加工工艺复杂的缺点,提出了新型"膜片上FBAR(FBAR-on-diaphragm)"结构的微加速度计。其弹性膜片由氧化硅/氮化硅复合薄膜构成,... 针对"FBAR(薄膜体声波谐振器)-梁"结构悬臂梁厚度不足、"嵌入式FBAR"结构微加工工艺复杂的缺点,提出了新型"膜片上FBAR(FBAR-on-diaphragm)"结构的微加速度计。其弹性膜片由氧化硅/氮化硅复合薄膜构成,既便于实现与硅微检测质量和FBAR的IC兼容集成加工,也利于改善微加速度计的灵敏度和温度稳定性。对由氧化硅/氮化硅双层复合膜片-硅检测质量惯性力敏结构和氮化铝FBAR检测元件集成的膜片上FBAR型微加速度计进行了初步的性能分析,验证了该结构的可行性。通过有限元模态分析和静力学仿真得出惯性加速度作用下膜片上FBAR结构的固有频率和弹性膜片上的应力分布;选取计算所得的最大应力作为FBAR中压电薄膜的应力载荷,结合依据第一性原理计算得到的纤锌矿氮化铝的弹性系数-应力关系,粗略估计了惯性加速度作用下氮化铝薄膜弹性系数的最大变化量;采用射频仿真软件,通过改变惯性加速度作用下弹性常数所对应的纵波声速,对比空载和不同惯性加速度作用下加速度计的谐振频率,得到加速度计的频率偏移特性和灵敏度。进一步分析仿真结果还发现:氧化硅/氮化硅膜片的一阶固有频率与高阶频率相隔较远,交叉耦合小;惯性加速度作用下,谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数k Hz/g,其加速度-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性。 展开更多
关键词 微电子机械系统 薄膜体声波谐振 速度计 灵敏度
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电容式微加速度计的噪声特性 被引量:3
7
作者 胡红革 文贵印 +2 位作者 余从唏 胡军 赵锡均 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第11期18-19,23,共3页
电容式微加速度计的噪声包括机械热噪声和电热噪声 ;主要分析了机械热噪声在开环系统和闭环系统中的噪声特性以及开环系统和闭环系统检测的动态范围 ,提出电容式微加速度计的噪声主要由机械热噪声的大小决定 ;同时 。
关键词 电容式微速度计 机械热噪声 机械阻尼 噪声特性
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一种电容式高量程微机械加速度计的设计分析 被引量:2
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作者 陶永康 刘云峰 董景新 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1860-1866,共7页
针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明:该加速度计量程2... 针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明:该加速度计量程200 000 g,固有频率266.2 k Hz,模态分离比大于2.5,0~10 k Hz通频带内加速度分辨率优于60 g.基于硅-玻璃微机械工艺进行了加速度计微结构的流片加工、镜检测试和传感器的初步冲击实验验证。相比已有的高量程微机械加速度计,该设计具有线性度好、横向效应小、加速度灵敏度高和抗高过载能力强等特点。 展开更多
关键词 电子技术 高g值速度计 电容式微机械速度计 微机电系统 仿真设计
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硅微谐振式加速度计温度补偿方法研究综述 被引量:9
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作者 蒋金玲 张晶 +2 位作者 朱欣华 苏岩 周同 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-15,共15页
硅微谐振式加速度计具有体积小、成本低、动态范围宽、高精度准数字频率信号输出等优势,但零偏、标度因数等关键性能指标受到了温度等因素的制约,尚不能满足高精度导航制导的高性能要求。因此,本文在简要介绍硅微谐振式加速度计温度特... 硅微谐振式加速度计具有体积小、成本低、动态范围宽、高精度准数字频率信号输出等优势,但零偏、标度因数等关键性能指标受到了温度等因素的制约,尚不能满足高精度导航制导的高性能要求。因此,本文在简要介绍硅微谐振式加速度计温度特性及温度误差来源的基础上,综述了近年来国内外学者针对硅微谐振式加速度计进行的温度补偿方面的研究,包括无源温度补偿技术、有源温度补偿技术;介绍了无源温度补偿技术与有源温度补偿技术常用的方法和最新的研究成果;分析总结了各种方法的优缺点,提出探索更加精确的测温手段、热隔离效果更好的隔离装置以设计一种低功耗、预热时间短、控制稳定性强的微烘箱系统进行器件层的加热控温,以及寻求无源补偿技术与有源补偿技术相结合的更多可能性以获得温度补偿最优组合是后续温度补偿工作的重点研究方向。 展开更多
关键词 硅微谐振速度计 有源温度补偿技术 无源温度补偿技术 微电子机械系统
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硅微谐振式加速度计器件级封装应力辨识 被引量:1
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作者 贡旭超 裘安萍 +1 位作者 黄锦阳 施芹 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第5期410-415,共6页
器件级封装应力是影响微电子机械系统(MEMS)器件性能的主要因素之一。基于硅微谐振式加速度计(SRA)的力频特性,结合SRA芯片表面翘曲变化的有限元分析,实现SRA器件级封装应力的辨识。分析封装应力的辨识机理和误差,建立SRA器件级封装应... 器件级封装应力是影响微电子机械系统(MEMS)器件性能的主要因素之一。基于硅微谐振式加速度计(SRA)的力频特性,结合SRA芯片表面翘曲变化的有限元分析,实现SRA器件级封装应力的辨识。分析封装应力的辨识机理和误差,建立SRA器件级封装应力仿真模型,通过谐振器频率变化与基于芯片翘曲变化的有限元仿真进行相互验证,完成两种封装应力表征的统一辨识。以此为基础,对不同封装参数的SRA进行应力辨识。采用谐振器频率变化表征封装应力的测试结果与仿真结果相吻合。结果表明随着金锡焊层直径的增大,封装应力随之增大,金锡焊层直径为1.5、3.0和4.0 mm对应封装应力分别为1.45、2.31和3.42 MPa。提出的SRA器件级封装应力的实时应力辨识方法可满足快速批量化应力辨识的要求。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 硅微谐振速度计(SRA) 器件级封装应力 封装应力辨识 有限元仿真
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电容式力平衡加速度计的设计 被引量:10
11
作者 陈渝 郁发新 +2 位作者 王慧泉 金仲和 王跃林 《传感技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期411-414,共4页
电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器。利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计。通过构建... 电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器。利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计。通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数。并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果。 展开更多
关键词 电容式微机械速度计 力平衡闭环控制 差分电容 C-V变换
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