本文關(guān)鍵詞：高g值硅微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：《高g值硅微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析》屬于現(xiàn)代微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法應(yīng)用技術(shù)研究領(lǐng)域,課題源于國(guó)防科工委MEMS高過(guò)載傳感器在引信中的應(yīng)用研究。 本文在對(duì)各種硅微傳感器特點(diǎn)進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上,選擇了適用于高沖擊環(huán)境,有較高抗過(guò)載性能的電容式硅微加速度傳感器作為研究對(duì)象。對(duì)其工作原理和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了闡述和研究。 在詳細(xì)闡述了電容式加速度計(jì)工作原理的基礎(chǔ)上,選擇扭擺式加速度傳感器作為設(shè)計(jì)對(duì)象,根據(jù)高g值加速度計(jì)的性能要求,設(shè)計(jì)計(jì)算了加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸,并對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)其性能的影響進(jìn)行了分析。找到了影響高g值加速度計(jì)性能的關(guān)鍵尺寸因素,例如支承軸寬度和長(zhǎng)度尺寸。 使用有限元方法,對(duì)計(jì)算得到的高g值加速度計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真,以驗(yàn)證該結(jié)構(gòu)的抗高過(guò)載能力、在高g值環(huán)境下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的諧振頻率和對(duì)高沖擊信號(hào)的響應(yīng)情況;同時(shí)使用ANSYS的壓膜阻尼分析功能,對(duì)扭擺式高g值加速度計(jì)中的壓膜阻尼進(jìn)行了分析計(jì)算,得到一套計(jì)算壓膜阻尼的方法,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在扭擺式高g值電容加速度計(jì)中壓膜阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)影響甚微,可以忽略。 確定加速度計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸以后,采用MEMS專(zhuān)業(yè)軟件MEMS Pro4.0進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì),制定了適用于高g值加速度計(jì)的加工工藝流程。對(duì)加工出來(lái)的硅微加速度計(jì)進(jìn)行了高沖擊下的試驗(yàn)測(cè)試,得到了正確的響應(yīng)曲線,進(jìn)一步驗(yàn)證其性能。 實(shí)驗(yàn)表明,設(shè)計(jì)和加工好的高g值硅微加速度傳計(jì)基本達(dá)到引信使用環(huán)境要求。通過(guò)對(duì)硅微加速度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析,掌握了硅微機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本步驟和方法,對(duì)今后將微結(jié)構(gòu)應(yīng)用于引信安全機(jī)構(gòu)上奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：微機(jī)械 高g值電容加速度計(jì) MEMS
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類(lèi)號(hào)】：TH824.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-7
• 1 硅微加速度計(jì)的發(fā)展7-14
• 1．1 MEMS和微系統(tǒng)7-9
• 1．2 硅微加速度計(jì)以及國(guó)內(nèi)外的研究狀況9-13
• 1．3 本文的主要工作13-14
• 2 高g值加速度計(jì)的方案選擇14-21
• 2．1 目前硅微加速度傳感器中幾種典型傳感器工作原理與特點(diǎn)14-18
• 2．1．1 熱對(duì)流加速度計(jì)14-15
• 2．1．2 電容式加速度計(jì)15-16
• 2．1．3 壓阻式加速度計(jì)16-17
• 2．1．4 諧振加速度計(jì)17
• 2．1．5 隧道電流型加速度計(jì)17-18
• 2．2 變間隙式電容式加速度計(jì)的機(jī)理18-19
• 2．3 高g值加速度計(jì)結(jié)構(gòu)形式的選擇19-21
• 2．3．1 “三明治”式電容加速度計(jì)19
• 2．3．2 “蹺蹺板”扭擺式電容加速度計(jì)19-20
• 2．3．3 梳齒式電容加速度計(jì)20-21
• 3 高g值電容式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)21-31
• 3．1 扭擺式加速度計(jì)的基本數(shù)學(xué)模型21-22
• 3．2 扭擺式電容加速度計(jì)的性能指標(biāo)22-29
• 3．2．1 固有頻率22-24
• 3．2．2 量程24-26
• 3．2．3 分辨率26
• 3．2．4 阻尼26-29
• 3．3 傳感器結(jié)構(gòu)的具體尺寸29-31
• 4 高g值加速度計(jì)的仿真31-43
• 4．1 有限元法的發(fā)展和ANSYS軟件31-34
• 4．2 加速度計(jì)結(jié)構(gòu)靜力分析34-36
• 4．3 加速度計(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析36-43
• 4．3．1 模態(tài)分析36-38
• 4．3．2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析(時(shí)間歷程分析)38-40
• 4．3．3 阻尼分析40-43
• 5 版圖設(shè)計(jì)與加工43-51
• 5．1 版圖設(shè)計(jì)43-45
• 5．2 工藝45-51
• 6 試驗(yàn)測(cè)試51-57
• 6．1 馬希特錘擊試驗(yàn)51-52
• 6．2 Hopkinson桿試驗(yàn)52-54
• 6．3 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)54-55
• 6．4 問(wèn)題與分析55-57
• 7 總結(jié)與展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 附錄65-66
• 附錄A 傳感器結(jié)構(gòu)應(yīng)力有限元分析65-66

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 林日樂(lè);謝佳維;周倩;滿(mǎn)欣;李文蘊(yùn);張巧云;;石英MEMS陀螺的結(jié)構(gòu)特性分析[J];壓電與聲光;2011年04期

2 趙遠(yuǎn);黃偉九;;石墨烯及其復(fù)合材料的制備及性能研究進(jìn)展[J];重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2011年07期

3 ;[J];;年期

4 ;[J];;年期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郭美鳳;高鐘毓;張嶸;陳志勇;;微機(jī)械姿態(tài)測(cè)量單元及在船用衛(wèi)星電視接收天線姿態(tài)穩(wěn)定中的應(yīng)用[A];2003年慣性?xún)x表與元件學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2003年

2 李蘭;劉錚;鄒德恕;沈光地;;新型室溫工作微機(jī)械紅外探測(cè)器[A];首屆信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

3 王海翔;孫萍;;微機(jī)械和微機(jī)器人研究的最新進(jìn)展[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2001年

4 薛長(zhǎng)國(guó);黃淵;張青川;劉紅;伍小平;;微機(jī)械陣列傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

5 李海軍;楊擁軍;徐永青;鄭七龍;;一種新型光通信用微機(jī)械可變光衰減器[A];提高全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家——2006中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2006年

6 張為斌;方競(jìng);;微機(jī)械陀螺儀的理論和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[A];計(jì)算力學(xué)研究與進(jìn)展——中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1999年

7 張巧云;林日樂(lè);謝佳維;張挺;翁邦英;王瑞;趙建華;鄭永祥;呂志清;;石英微機(jī)械慣性傳感器的研究[A];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)會(huì)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

8 張福學(xué);王宏偉;張偉;毛旭;張楠;;利用旋轉(zhuǎn)載體自身角速度驅(qū)動(dòng)的硅微機(jī)械陀螺[A];慣性技術(shù)發(fā)展動(dòng)能發(fā)展方向研討會(huì)論文集[C];2004年

9 韓磊;廖小平;朱健;;一種在線微機(jī)械微波功率傳感器的研究[A];中國(guó)微米、納米技術(shù)第七屆學(xué)術(shù)會(huì)年會(huì)論文集（一）[C];2005年

10 沈雪瑾;侯利程;劉謹(jǐn);;硅微機(jī)械動(dòng)平板表面粘附阻力[A];2006全國(guó)摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（二）[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 郭靜蓉;從圖像傳感器切入 DMD漫長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)之路[N];電子資訊時(shí)報(bào);2007年

2 李源浩邋本報(bào)記者 孫春艷 王曉英;情系光電事業(yè)[N];吉林日?qǐng)?bào);2007年

3 通訊員 蔣玲玲 記者 蕭?cǎi)R;納米技術(shù)是進(jìn)入新世紀(jì)的鑰匙[N];浙江日?qǐng)?bào);2000年

4 記者 諸玲珍;SOI：硅材料重大突破 產(chǎn)業(yè)化仍存短板[N];中國(guó)電子報(bào);2007年

5 ;ZnO薄膜的MOCVD生長(zhǎng)技術(shù)[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

6 陰慧娟;新型變形鏡可揪出早期眼病[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2007年

7 蘇州巨視光電有限公司總裁 光學(xué)博士 王勇競(jìng);微型投影發(fā)展迅猛 仍需解決三大問(wèn)題[N];中國(guó)電子報(bào);2008年

8 記者 戴麗昕;“遙控”光束參與科研[N];上�？萍紙�(bào);2009年

9 張泓;濱海提速納米產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[N];北方經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào);2006年

10 陸偉邋崔彥玲;爭(zhēng)赴科技成果“盛宴”[N];常州日?qǐng)?bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 余文革;變形時(shí)域建模仿真理論及其在微機(jī)械天線中的應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2004年

2 呂瓊瑩;微機(jī)械壓電微電機(jī)原型機(jī)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2001年

3 宗登剛;微機(jī)械材料力學(xué)性能測(cè)量[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2003年

4 王浙輝;硅基微機(jī)械光開(kāi)關(guān)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2003年

5 張流強(qiáng);基于微機(jī)械的光調(diào)制熱成像器件研究[D];中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所;2000年

6 紀(jì)新明;MEMS紅外光聲氣體傳感系統(tǒng)的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2005年

7 董林璽;微機(jī)械電容式傳感器及其相關(guān)特性研究[D];浙江大學(xué);2004年

8 賈智;微電子機(jī)械系統(tǒng)中新型電磁微電機(jī)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2003年

9 董瑋;體硅微機(jī)械光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與制作工藝的研究[D];吉林大學(xué);2004年

10 熊斌;柵結(jié)構(gòu)微機(jī)械振動(dòng)式陀螺[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2001年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李偉;高g值硅微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[D];南京理工大學(xué);2005年

2 董宏奎;石英微機(jī)械振動(dòng)陀螺薄膜相關(guān)技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2009年

3 程保羅;新型體微機(jī)械工藝制造高性能加速度傳感器的研究[D];浙江大學(xué);2004年

4 黎海文;微摩擦測(cè)試儀中微力傳感器的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2002年

5 王衛(wèi)東;微機(jī)械加工壓力傳感器的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2003年

6 陳宇曉;電容式微機(jī)械靜電伺服加速度計(jì)系統(tǒng)分析[D];電子科技大學(xué);2003年

7 劉東棟;一種基于體硅微機(jī)械工藝的微機(jī)械光開(kāi)關(guān)的研究[D];浙江大學(xué);2002年

8 徐永青;2×2微機(jī)械（MEMS）光開(kāi)關(guān)[D];西安電子科技大學(xué);2006年

9 金虎;懸臂梁結(jié)構(gòu)微機(jī)械壓阻式加速度傳感器研究[D];中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所;2000年

10 田鋒;微機(jī)械微腔陣列結(jié)構(gòu)生物傳感器的制備和表征[D];中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所;2001年

  本文關(guān)鍵詞：高g值硅微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：275962