諧振微加速度計是一種利用微梁諧振頻率來敏感外界加速度的機械傳感器,具有體積小、重量輕、功耗低、測量精度高、穩(wěn)定性好、易批量生產(chǎn)及準(zhǔn)數(shù)字信號輸出等優(yōu)點,在軍事、航空航天及汽車電子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。相比其他諧振類微加速度計而言,靜電剛度式諧振加速度計可通過改變偏置電壓來調(diào)節(jié)微梁的諧振頻率,從而實現(xiàn)對加速度計標(biāo)度因子與靈敏度等關(guān)鍵性能指標(biāo)的調(diào)節(jié),因而具有較強的設(shè)計靈活性與較高的工藝魯棒性。然而,作為機械傳感器,此類加速度計也存在熱穩(wěn)定性問題,即性能隨溫度變化而保持恒定的能力。本學(xué)位論文對靜電剛度式諧振微加速度計熱穩(wěn)定性問題進行了研究,主要研究工作和取得的成果如下:（1）在分析了靜電剛度式諧振微加速度計振動梁結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上,結(jié)合歐拉-伯努利梁理論與哈密頓原理,建立了微梁振動的機-電-熱多場控制方程。運用拉氏變換推導(dǎo)了微梁的振型函數(shù),該振型函數(shù)與基于傳統(tǒng)模型推導(dǎo)得到的振型函數(shù)相比,考慮了軸向力及集中質(zhì)量的作用,COMSOL Multiphysics仿真表明本文推導(dǎo)的振型函數(shù)更準(zhǔn)確。分別基于集總參數(shù)法和伽遼金法,建立了微梁的兩種解析宏模型,即集總參數(shù)模型和伽遼金法宏模型。（2）基于E.S... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 諧振式微加速度計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與分析
        1.2.1 諧振式微加速度計的研制現(xiàn)狀
        1.2.2 MEMS器件溫度效應(yīng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 諧振類MEMS非線性動力學(xué)特性的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的工作及內(nèi)容安排
第2章 靜電剛度式諧振微加速度計系統(tǒng)建模
    2.1 引言
    2.2 MEMS器件建模方法簡介
        2.2.1 基于有限元法建模
        2.2.2 宏建模建立的方法
            2.2.2.1 宏模型建立的解析方法
            2.2.2.2 宏模型建立的數(shù)值方法
    2.3 加速度計解析宏模型的建立
        2.3.1 加速度計微梁控制方程的推導(dǎo)
        2.3.2 振型函數(shù)
        2.3.3 基于集總參數(shù)法建立微梁系統(tǒng)的宏模型
        2.3.4 基于伽遼金法建立微梁系統(tǒng)的宏模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 加速度計靜態(tài)特性的溫度效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 靜電剛度式諧振微加速度計的工作原理
        3.2.1 加速度計的基本結(jié)構(gòu)
        3.2.2 加速度計的靜電力
        3.2.3 加速度計的關(guān)鍵性能指標(biāo)
    3.3 加速度計關(guān)鍵性能指標(biāo)的溫度效應(yīng)
        3.3.1 微梁軸向熱應(yīng)力的理論計算
        3.3.2 微梁固有頻率的溫度效應(yīng)
        3.3.3 加速度計標(biāo)度因子的溫度效應(yīng)
    3.4 提高加速度計標(biāo)度因子熱穩(wěn)定性的方案
    3.5 本章小結(jié)
第4章 加速度計非線性動力學(xué)特性的溫度效應(yīng)
    4.1 引言
    4.2 加速度計非線性受迫振動的溫度效應(yīng)
        4.2.1 求解過程
        4.2.2 求解結(jié)果分析
    4.3 加速度計非線性幅頻特征的溫度效應(yīng)
        4.3.1 多尺度攝動分析
        4.3.2 幅頻響應(yīng)特征的溫度效應(yīng)
    4.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果
    A.發(fā)表論文情況
    B.參加科研項目



本文編號：3397884