本文關(guān)鍵詞：石英振梁加速度計(jì)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文闡述了一種新型的石英振梁加速度計(jì)，其主要特點(diǎn)在于采用了一體的石英單梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)刻蝕就可以得到。該結(jié)構(gòu)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)使由一個(gè)質(zhì)量塊、一根振梁和兩個(gè)撓性鉸鏈組成的活動(dòng)部分具有很好的振動(dòng)隔離效果。通過(guò)一個(gè)撓性的隔離框結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了與安裝框的振動(dòng)隔離。一體式結(jié)構(gòu)小巧簡(jiǎn)單易于制造，也非常適合安裝和小型化。其采用MEMS工藝進(jìn)行加工，便于低成本批量生產(chǎn)。因此就避免了傳統(tǒng)的雙梁石英振梁加速度計(jì)結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、芯片和基座裝配難度大、加工成品率低的缺點(diǎn)。 本文詳細(xì)介紹了石英振梁加速度計(jì)的設(shè)計(jì)理論，包括：石英晶體的壓電效應(yīng)、石英晶體的力—頻特性以及力—頻靈敏度及其溫度特性等，，并介紹了石英振梁加速度計(jì)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型及實(shí)驗(yàn)方法。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段運(yùn)用有限元方法對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行了模態(tài)分析、動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析、應(yīng)力分析以及壓電分析，仿真驗(yàn)證了加速度計(jì)的諧振頻率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力以及導(dǎo)電帶的合理設(shè)計(jì)。通過(guò)有限元模擬仿真對(duì)加速度計(jì)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了合理的關(guān)鍵尺寸。 在仿真分析基礎(chǔ)上，完成了石英振梁加速度計(jì)的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵微加工工藝研究，包括：?jiǎn)尾诫p面多層光刻工藝、石英晶體各向異性刻蝕工藝等。這些關(guān)鍵工藝的突破使該類(lèi)加速度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)得到充分體現(xiàn)。本項(xiàng)目所突破的微加工工藝技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 本文還給出了實(shí)際的石英振梁加速度計(jì)樣機(jī)的性能測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明，樣機(jī)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，即，測(cè)量范圍：±50g，分辨率：≤1×10~(-3)g，標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性：≤300ppm。
【關(guān)鍵詞】：加速度計(jì) 石英 MEMS 有限元法
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TH824.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 引言7-11
• 1.1 概述7-8
• 1.2 MEMs技術(shù)簡(jiǎn)介8-9
• 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀9-11
• 第二章 石英振梁加速度計(jì)的設(shè)計(jì)及分析理論介紹11-29
• 2.1 設(shè)計(jì)理論介紹11-21
• 2.1.1 石英晶體的壓電效應(yīng)11-14
• 2.1.2 壓電石英晶體的力-頻特性14-18
• 2.1.3 力-頻靈敏度及其溫度特性18-21
• 2.2 有限元分析理論介紹21-23
• 2.2.1 有限元法綜述21-22
• 2.2.2 ANSYS軟件介紹22-23
• 2.3 石英振梁加速度計(jì)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型及實(shí)驗(yàn)方法23-29
• 2.3.1 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.3.2 加速度計(jì)在地球重力場(chǎng)中的試驗(yàn)方法24-29
• 第三章 石英振梁加速度計(jì)設(shè)計(jì)及仿真分析29-41
• 3.1 工作原理29-30
• 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-31
• 3.3 仿真分析31-38
• 3.3.1 石英振梁加速度計(jì)模態(tài)分析32-34
• 3.3.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析34
• 3.3.3 加速度計(jì)的應(yīng)力分析34-35
• 3.3.4 壓電分析35-38
• 3.4 加速度計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)38-41
• 第四章 石英振梁加速度計(jì)的微加工工藝41-49
• 4.1 光刻工藝41-43
• 4.2 石英晶體各向異性刻蝕工藝43-49
• 第五章 石英振梁加速度計(jì)的誤差估計(jì)49-52
• 5.1 布朗噪聲49-50
• 5.2 溫度誤差50-51
• 5.3 交叉加速度誤差51-52
• 第六章 石英振梁加速度計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-57
• 第七章 結(jié)論57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 攻碩期間取得的研究成果61
• 1. 個(gè)人簡(jiǎn)歷61
• 2. 在學(xué)期間的研究成果61
• 3. 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 閻文靜;張鑒;高香梅;;壓阻式壓力傳感器性能的研究[J];傳感器世界;2012年02期

2 王磊;汪立新;楊建業(yè);閆新;;基于時(shí)間序列的振梁加速度計(jì)隨機(jī)誤差模型研究[J];電光與控制;2009年11期

3 高延濱;詹俊妮;何昆鵬;王庭軍;;高精度石英振梁加速度計(jì)頻率采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];應(yīng)用科技;2012年03期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 詹俊妮;MEMS INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：石英振梁加速度計(jì)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：255599