纳米压电梁谐振式加速度计

在现有的谐振式加速度计中,因具有较小的谐振频率和较低的灵敏度而无法应用于高精度制导和空中姿态微调等方面。为此,设计出了一种基于纳米压电梁的谐振式加速度计,采用上下双端音叉谐振器(谐振梁采用直径为500 nm的氧化锌)与中心质量块、左右支撑梁对称分布,实现了低交叉耦合和高灵敏度输出。分析并建立该加速度计结构的数学模型,在ANSYS WORKBENCH仿真平台下对其进行分析,上下谐振器的谐振频率分别为2.98793和2.98729 MHz,在该谐振频率下,X方向的位移要比另外Y、Z两个方向高两个数量级以上;在2000g加速度载荷作用下,该加速度计最大应力为241.46 MPa;在±10g的设计量程内,该结构的灵敏度为1.13311 kHz/g。基于SOI技术,设计纳米压电梁谐振式加速度计的工艺流程以验证其正确性。

左右分布式高灵敏硅微谐振加速度计结构设计

提出了一种基于微杠杆原理的左右分布式低交叉耦合、高灵敏度的硅微谐振加速度计结构。该结构采用了一级微杠杆放大机构,左右双音叉谐振器和单质量块布局,实现了力放大和差动频率输出,具有结构简单、易于加工的特点,且两音叉谐振器间相互干扰小。首先,优化了设计参数,并进行了模态分析与谐响应分析。结果表明,左右谐振工作谐振频率分别为149.49 kHz和150.8 kHz,在该工作频率下X方向的最大位移远大于Y和Z方向（两个数量级以上）,表明工作模态具有优良的抗干扰能力。其次,在1 000g加速度载荷作用下进行了极限过载仿真。仿真结果表明,其最大应力为612.69 MPa,表明具有一定的抗冲击能力。最后,在±50g的设计量程内对结构的灵敏度进行了仿真分析。仿真结果表明,其灵敏度为160.51 Hz/g,验证了该设计的正确性。