梯形微杠杆优化技术在MEMS谐振加速度计灵敏度提升中的应用.docx

梯形微杠杆优化技术在MEMS谐振加速度计灵敏度提升中的应用

目录

内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1.1微机电系统发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.1.2谐振式加速度计技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.1.3梯形微杠杆结构优势分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.2.1微杠杆优化技术进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.2.2谐振加速度计灵敏度提升方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.2.3梯形结构在传感器中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.3本文主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

1.3.1研究目标设定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.3.2技术路线规划．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

1.3.3论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

梯形微杠杆优化技术理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.1微杠杆结构设计原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.1.1弹性力学基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.1.2应力分布特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

2.1.3振动特性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.2梯形结构的几何特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2.1尺寸参数影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.2.2边缘效应分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.2.3几何参数优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.3谐振式加速度计工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

2.3.1运动状态转换．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.3.2灵敏度系数推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.3.3输出信号特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

基于梯形微杠杆的谐振加速度计模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.1整体结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

3.1.1机械结构布局．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

3.1.2材料选择与特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.1.3制造工艺流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.2梯形微杠杆优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.2.1关键尺寸确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

3.2.2优化算法应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

3.2.3结构仿真验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.3谐振加速度计数学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

3.3.1运动方程建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

3.3.2灵敏度表达式．．．