微機械諧振式加速度計(Micromechanical Resonant Accelerometer,MMRA)將被測加速度信號轉(zhuǎn)換為諧振器的頻率變化量,通過檢測電路直接輸出數(shù)字信號,避免了傳統(tǒng)MEMS(Micro-electromechanical Systems)加速度計輸出模擬信號易受干擾的缺點,具有高的靈敏度和分辨率。氮化鋁(Aluminum Nitride,AlN)與CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工藝兼容,并且在一些極端環(huán)境下能夠保持穩(wěn)定的壓電特性。因此,基于AlN的壓電諧振式加速度計在國民經(jīng)濟和國防軍事等領(lǐng)域有著重要的使用價值和廣闊的應(yīng)用前景。論文圍繞AlN諧振式加速度計的結(jié)構(gòu)設(shè)計展開,從理論分析出發(fā),借助COMSOL有限元分析軟件,設(shè)計了一種高性能AlN DETF諧振式加速度計。系統(tǒng)地分析了MMRA的工作原理,為后續(xù)AlN雙端固支音叉(Double-ended Tuning Fork,DETF)諧振式加速度計的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供指導(dǎo)。建立了加速度計的力學(xué)模型;推導(dǎo)了振梁頻率靈敏度的計算公式;設(shè)計了激勵電極的圖案...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 基本原理
        1.2.2 關(guān)鍵技術(shù)
            1.2.2.1 激勵與檢測方式
            1.2.2.2 改變剛度方式
        1.2.3 難點及解決方案
            1.2.3.1 溫度特性
            1.2.3.2 組裝與封裝
        1.2.4 發(fā)展趨勢
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 諧振式加速度計的理論分析
    2.1 工作原理
    2.2 力學(xué)模型
    2.3 諧振梁的理論分析
        2.3.1 諧振梁橫向振動
        2.3.2 軸向力作用下的諧振頻率
        2.3.3 電極分布
    2.4 本章小結(jié)
3 氮化鋁諧振器的設(shè)計與分析
    3.1 諧振器的結(jié)構(gòu)
    3.2 基于有限元方法的優(yōu)化設(shè)計
    3.3 諧振器的結(jié)構(gòu)參數(shù)
        3.3.1 靈敏度
        3.3.2 信號強度
        3.3.3 品質(zhì)因數(shù)
            3.3.3.1 端部長度
            3.3.3.2 振梁間距
        3.3.4 諧振特性
    3.4 本章小結(jié)
4 加速度計整體結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真
    4.1 設(shè)計目標(biāo)
    4.2 微杠桿設(shè)計與分析
        4.2.1 理論分析
        4.2.2 微杠桿設(shè)計
    4.3 支撐梁
    4.4 加速度計整體結(jié)構(gòu)仿真分析
        4.4.1 模態(tài)分析
        4.4.2 靈敏度分析
        4.4.3 熱應(yīng)力分析
        4.4.4 工作帶寬
    4.5 本章小結(jié)
5 加速度計工藝設(shè)計
    5.1 工藝流程
        5.1.1 電極材料
        5.1.2 工藝流程
    5.2 版圖設(shè)計
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)
    6.1 論文的主要工作
    6.2 論文的創(chuàng)新點
    6.3 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果



本文編號：3823533