一种基于模态局部化效应的三自由度弱耦合谐振式加速度计制造技术

本发明专利技术公开了一种基于模态局部化原理的微型谐振式加速度计，属于微机电系统(MEMS)领域。加速度计包括两个完全相同的可动质量块和三个通过机械耦合梁连接在一起的谐振器。本发明专利技术使用了三自由度的弱耦合谐振器，进一步增大了谐振器的灵敏度，从而增大了加速度计的灵敏度；每一个谐振器的内外两侧都设计有电容器极板，可实现对于单谐振器的振幅实现差分检测，不仅可以增强信号的强度还消除由驱动电极与检测电极之间存在的电势差引起的馈通电容信号干扰，可以大幅提升测量信号的稳定性与准确度；增加了刚度调节电极，实现了对工作点的灵活选取和线性工作范围的调整。

A three degree of freedom weakly coupled resonant accelerometer based on modal localization effect

The invention discloses a miniature resonant accelerometer based on the principle of modal localization, which belongs to the field of microelectromechanical system (MEMS). The accelerometer consists of two identical movable mass blocks and three resonators connected together by a mechanical coupling beam. The invention uses a weak coupling with three degrees of freedom of the resonator, the resonator to further increase the sensitivity, thereby increasing the sensitivity of the accelerometer; each resonator on both sides are designed with capacitor plates, can realize the amplitude of the single resonator to achieve differential detection, not only can enhance the signal strength of the potential to eliminate the cause of existence between the driving electrode and the detecting electrode feedthrough capacitance signal interference, can greatly improve the reliability of signal measurement and accuracy; increase the stiffness adjustment electrode to achieve a flexible selection of the working point and linear range adjustment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于模态局部化效应的三自由度弱耦合谐振式加速度计所属领域：本专利技术涉及了一种加速度传感器，特别是涉及一种基于模态局部化效应的微型谐振式加速度计，属于传感器

技术介绍
：加速度计是一种用来测量载体加速度的仪表，是惯性导航系统的基本核心元器件，其在航空航天、汽车工业、消费电子、工程机械等领域有着重要的应用价值。MEMS加速度计凭借其体积小、重量轻、成本低和易于批量生产等众多优点，现已成为加速度计的主要发展方向。大多数MEMS加速度计的工作原理是基于牛顿第二定律，利用可动质量块产生惯性力，通过静电、压阻、压电或谐振等传感机理，将惯性力转换为电压、电流或频率变化等参量输出，从而实现对加速度的测量。常见的MEMS谐振式加速度计的工作原理是由敏感质量块在惯性力的作用下产生位移，对与之直接或间接接触的谐振器产生轴向压力或静电力，从而改变谐振器谐振梁的有效刚度，使得谐振器的谐振频率发生变化，通过检测谐振频率的变化测得加速度。近年来，一种新型的基于模态局部化效应的传感机理在MEMS谐振式传感器领域开始出现。其与传统谐振式传感器的主要区别是，这类传感器不以谐振频率作为输出，而是采用两个耦合谐振本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模态局部化效应的三自由度弱耦合谐振式加速度计，其特征在于，两个完全相同的敏感质量块，即质量块一301和质量块二302左右对称放置；两根支撑质量块一的弹性支撑梁307将所述质量块一301支撑于其两侧的第一固定锚点303上，两根支撑质量块二的弹性支撑梁306将所述质量块二302支撑于其两侧的第二固定锚304上，使得所述质量块一301和质量块二302只在该加速度计的敏感方向、即左右方向运动；所述质量块301和质量块302的中间是该加速度计的核心结构——三自由度弱耦合谐振器，其包含的主要部件谐振器一308、谐振器二309和谐振器三310，谐振器一308与谐振器三310关于谐振器二309的中心左...

【技术特征摘要】
1.一种基于模态局部化效应的三自由度弱耦合谐振式加速度计，其特征在于，两个完全相同的敏感质量块，即质量块一301和质量块二302左右对称放置；两根支撑质量块一的弹性支撑梁307将所述质量块一301支撑于其两侧的第一固定锚点303上，两根支撑质量块二的弹性支撑梁306将所述质量块二302支撑于其两侧的第二固定锚304上，使得所述质量块一301和质量块二302只在该加速度计的敏感方向、即左右方向运动；所述质量块301和质量块302的中间是该加速度计的核心结构——三自由度弱耦合谐振器，其包含的主要部...

【专利技术属性】
技术研发人员：常洪龙，康昊，杨晶，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61