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![硅微諧振式加速度計(jì)的溫度特性研究.pdf_第1頁](https://static.zsdocx.com/FlexPaper/FileRoot/2019-3/14/18/d8ff0998-fd60-4139-9a61-1cfeca470c43/d8ff0998-fd60-4139-9a61-1cfeca470c431.gif)
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文檔簡介
1、硅微諧振式加速度計(jì)(簡稱SRA)以其高精度、寬動(dòng)態(tài)范圍、低功耗和小尺寸等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于軍事及民用等領(lǐng)域,成為MEMS慣性傳感器的研究熱點(diǎn)之一。為了進(jìn)一步改善SRA的性能,本文主要從諧振梁的非線性振動(dòng)和諧振頻率的溫度特性出發(fā),進(jìn)行了以下研究:
首先,對(duì)研制的SRA的工作機(jī)理展開了研究。研究了諧振器的工作原理,建立了一端固定一端彈性約束的諧振梁數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了其振型方程和參數(shù),確定了軸向力與諧振頻率的關(guān)系,通過仿真和樣機(jī)測試
2、初步驗(yàn)證了諧振器的固有頻率。建立了微杠桿系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)它們的放大系數(shù)和剛度進(jìn)行了理論分析和有限元仿真驗(yàn)證。闡述了硅微諧振式加速度計(jì)的主要性能指標(biāo)。
其次,開展了諧振器非線性振動(dòng)的研究。利用諧波平衡法推導(dǎo)了工作模態(tài)下振幅與諧振頻率的關(guān)系,通過理論分析和仿真確定了諧振梁的三階彈性系數(shù)K3,fee,并確定了非線性系數(shù)。對(duì)諧振器的非線性振動(dòng)進(jìn)行了有限元仿真,研究了驅(qū)動(dòng)電壓與振幅的關(guān)系,通過改變驅(qū)動(dòng)電壓的方式進(jìn)行了非
3、線性實(shí)驗(yàn)。
第三,開展了硅微諧振式加速度計(jì)溫度特性的研究。針對(duì)零偏和標(biāo)度因數(shù)兩個(gè)指標(biāo),分別分析了楊氏模量和殘余應(yīng)力的溫度效應(yīng)對(duì)SRA性能參數(shù)的影響。通過仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)SRA零偏和標(biāo)度因數(shù)的溫度靈敏度進(jìn)行了驗(yàn)證。研究了在考慮加工誤差情況下溫度的影響,發(fā)現(xiàn)殘余應(yīng)力是導(dǎo)致頻率溫漂的關(guān)鍵因素,并提出了抑制殘余應(yīng)力的隔離梁的設(shè)計(jì)??偨Y(jié)了國內(nèi)外主要的溫度補(bǔ)償方法,提出了基于靜電剛度的溫度補(bǔ)償方案并對(duì)此方案進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。
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