硅微谐振式加速度计2种谐振结构比较
硅微谐振式加速度计多采用双端固定音叉(DETF)作为谐振结构,而传统的单根振梁结构也具有其独特优势。该文通过理论分析、有限元仿真和实验验证,给出了2种谐振结构的比较结果:单根振梁结构的标度因数约为DETF的1.76倍;随着工作环境气压的增大,DETF结构的机械品质因数Q从单根振梁结构的1.95倍(气压为0.01 Pa)减小至1.12倍(气压为86.8 Pa)。此外,由于国内现有微加工工艺限制,加工得到的DETF结构2根振梁的谐振频率存在一定误差,给外围电路的设计造成了一定困难。
微机械音叉谐振器动力学分析与仿真
根据双端固定音叉谐振器的动力学原理,建立了其参数模型。该模型基于MAST语言,包含几个子模型,模型有利于验证外围电路和减少计算时间。对于工作谐振模态频率的求解,解析计算和有限元仿真结果一致(相对误差小于1%)。通过模态分析和结构参数敏感性分析提出合理的选择参数可以使工作模态频率远离高阶模态频率,减少音叉梁固接端的弹性系数有利于抑制低阶模态的扰动。结构参数敏感性分析表明工作频率随音叉梁长度增大而减小,随其宽度的减小而增大,结构厚度对频率不产生影响。
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