The present invention relates to a MEMS resonant accelerometer, specifically a push-pull fully differential single-axis silicon micro-resonant accelerometer, which solves the structural redundancy problem of the existing MEMS resonant accelerometer. The scheme includes an outer frame, a mass block in the outer frame, a connecting beam, a DETF resonator, a fixed anchor point and a lever mechanism hollow in the mass block, a connecting beam perpendicular to the symmetrical axis, and a DETF. The resonator, fixed anchor and lever mechanism are symmetrical along the symmetrical center. Advantages: Structural design is ingenious, the force acting on the resonator is equal through the lever, and the output force of the lever mechanism is not inconsistent due to structural processing errors. This structure not only achieves differential output in frequency, but also enlarges differential output in inertia force of the lever mechanism, and uses two separate primary levers to act on the connecting beam at the same time, so that one side of the lever mechanism is subjected to tension stress. The other side is subjected to compressive stress, which effectively enlarges the driving force on the connecting beam.
【技术实现步骤摘要】
推拉全差动式单轴硅微谐振式加速度计
本专利技术涉及MEMS(微机电系统)谐振式加速度传感器,具体为推拉全差动式单轴硅微谐振式加速度计。
技术介绍
微机械谐振式加速度传感器(MMRA)是一种基于谐振器的典型的微机械惯性器件,其可以把加速度转化为频率输出,有效避免了幅值测量的误差,从而减小环境噪声带来的干扰,由于其准数字输出,可以简化接口电路,减小传输和处理的误差。当然兼备了微机械加速度计的体积小,重量轻,功耗低,成本低,易于集成和可批量生产的特点。谐振式加速度传感器可以广泛应用于航空航天、武器制导,医疗医学等领域,是一种具有广泛应用前景的高精度加速度传感器。MMRA的具体工作原理是质量块在加速度作用下产生惯性力,该惯性力经微杠杆结构实现一定倍数的放大,随后传递到双端固定音叉(DETF)谐振器上,使得DETF谐振梁的频率发生变化,通过检测谐振频率变化量即可得到加速度值。在一定输入加速度范围内,频率值与输入加速度值成正比关系。通过检测DETF谐振器固有频率的变化量就可以计算得到输入的加速度值。现有的差分谐振式加速度传感器的杠杆机构分别独立的作用于两个DETF谐振器,由于在加工过程中很难保证每个DETF谐振器对应的杠杆机构的尺寸完全相同,因此造成两个DETF谐振器所受到的惯性力大小不一致,从而造成差分输出的误差,限制了传感器的测量精度、线性度等。因此,设计一种推拉全差动式单轴硅微谐振式加速度计,实现频率结果和惯性力的差分输出,以解决差分谐振式加速度传感器的受力不一致的问题是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术解决现有差分式谐振式加速度传感器受力不一致的问题,提供一种 ...
【技术保护点】
1.一种推拉全差动式单轴硅微谐振式加速度计,其特征在于:包括轴对称结构的外边框(1),所述外边框(1)内设有沿外边框(1)的对称轴对称的质量块(2),所述质量块(2)与外边框(1)之间通过沿外边框(1)的对称轴对称分布的多对折叠梁(3)连接;所述质量块(2)上镂空有一个连接梁(4),两个DETF谐振器(5),四个杠杆机构,八个固定锚点(6),十二个连接臂(7),所述连接梁(4)的长度方向沿外边框(1)的对称轴的垂直方向设置,且关于该对称轴对称;所述DETF谐振器(5)沿外边框(1)的对称轴方向分列连接梁(4)的宽度方向两侧,一端头通过连接臂(7)与连接梁(4)长度方向的中点连接,另一端头通过连接臂(7)与固定锚点(6)连接;所述连接梁(4)的两端头分别设置有固定锚点(6),所述连接梁(4)的四角分别设置有杠杆机构,所述杠杆机构包括沿外边框(1)的对称轴的垂直方向设置的杠杆臂(8),所述杠杆臂(8)与连接梁(4)端头的固定锚点(6)之间设置有支点梁(9),所述杠杆臂(8)一端与连接梁(4)之间设置有输出梁(10),所述杠杆臂(8)另一端与质量块(2)之间设置有输入梁(11);相对于连接梁 ...
【技术特征摘要】
1.一种推拉全差动式单轴硅微谐振式加速度计,其特征在于:包括轴对称结构的外边框(1),所述外边框(1)内设有沿外边框(1)的对称轴对称的质量块(2),所述质量块(2)与外边框(1)之间通过沿外边框(1)的对称轴对称分布的多对折叠梁(3)连接;所述质量块(2)上镂空有一个连接梁(4),两个DETF谐振器(5),四个杠杆机构,八个固定锚点(6),十二个连接臂(7),所述连接梁(4)的长度方向沿外边框(1)的对称轴的垂直方向设置,且关于该对称轴对称;所述DETF谐振器(5)沿外边框(1)的对称轴方向分列连接梁(4)的宽度方向两侧,一端头通过连接臂(7)与连接梁(4)长度方向的中点连接,另一端头通过连接臂(7)与固定锚点(6)连接;所述连接梁(4)的两端头分别设置有固定锚点(6),所述连接梁(4)的四角分别设置有杠杆机构,所述杠杆机构包括沿外边框(1)的对称轴的垂直方向设置的杠杆臂(8...
【专利技术属性】
技术研发人员:石云波,刘俊,唐军,曹慧亮,白桦,李杰,赵锐,高晋阳,郭涛,李飞,赵思晗,赵永祺,王彦林,焦静静,张英杰,寇志伟,许鑫,
申请(专利权)人:中北大学,白桦,
类型:发明
国别省市:山西,14
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