微米光柵加速度計(jì)具有高精度、低功耗、小體積等優(yōu)點(diǎn),在慣性導(dǎo)航、油氣勘探、地震檢波等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。文章針對(duì)傳統(tǒng)微米光柵加速度計(jì)受到交叉軸串?dāng)_導(dǎo)致精度下降的問題,提出了一種雙層懸臂梁結(jié)構(gòu)微米光柵加速度計(jì)敏感頭。利用ANSYS有限元分析可知,所設(shè)計(jì)的雙層懸梁結(jié)構(gòu)敏感頭能有效抑制交叉軸串?dāng)_,同時(shí)模態(tài)分離較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提升13.5倍,有效提高了敏感頭抗高階機(jī)械模態(tài)擾動(dòng)的能力。 

【文章來源】：半導(dǎo)體光電. 2020,41(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

微米光柵加速度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

為降低懸臂梁結(jié)構(gòu)的交叉軸靈敏度，提出一種雙層懸臂梁結(jié)構(gòu)的敏感頭，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。加速度敏感頭由三層結(jié)構(gòu)組成：頂層為玻璃片，玻璃片底面有電極板；中間層為硅片，包括質(zhì)量塊和懸臂梁結(jié)構(gòu)；底層為玻璃片，玻璃片頂面有電極板，電極板中間刻蝕光柵。根據(jù)經(jīng)典力學(xué)原理，所設(shè)計(jì)八臂懸臂梁結(jié)構(gòu)的剛度為

雙層懸臂梁結(jié)構(gòu)交叉軸方向受到1個(gè)重力加速度后的機(jī)械響應(yīng)如圖4(a）所示，質(zhì)量塊僅在沿交叉軸方向有一個(gè)微小位移，沿敏感頭方向基本沒有位移變化。單層懸臂梁結(jié)構(gòu)交叉軸方向受到1個(gè)重力加速度后的機(jī)械響應(yīng)如圖4(b）所示，由于質(zhì)量塊的重心和懸臂梁結(jié)構(gòu)的幾何中心不重合，在質(zhì)量塊受到交叉軸方向的慣性力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩，使質(zhì)量塊發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這將導(dǎo)致加速度計(jì)衍射光柵和反射面平行度變差。從仿真結(jié)果可得，單層懸臂梁結(jié)構(gòu)交叉軸方向受到1個(gè)重力加速度后，光柵和反射面間的夾角變?yōu)?.028 2°，這個(gè)角度將會(huì)使敏感頭的光學(xué)效率降低近一半，這將嚴(yán)重影響微米光柵加速度計(jì)的光學(xué)靈敏度，導(dǎo)致加速度計(jì)精度下降[9]。圖4 雙層與單層懸臂梁結(jié)構(gòu)交叉軸方向受到1個(gè)重力加速度后的機(jī)械響應(yīng)


本文編號(hào)：3519788