一种可调低刚度微机械加速度计制造技术

本发明专利技术公开了一种可调低刚度微机械加速度计，属于加速度测量技术领域，包括加速度敏感模块、调谐模块、位移检测模块、力反馈模块。加速度敏感模块中质量块通过屈曲弹性梁与基板锚区相连，在加工过程中受内应力作用屈曲弹性梁发生形变，质量块突破自锁结构的约束边界，实现自锁，自锁后处于超柔性工作区间。利用梳齿电容和三角形栅电容调谐设计，实现加速度计的开环刚度可调。加速度计可以在开环和闭环工作方式下工作，其中，在开环工作下，通过位移检测模块检测质量块位移引起的电容变化进而检测外界加速度的变化，并且可以进一步利用力反馈模块栅电容完成闭环控制。本发明专利技术结构简单，灵敏度高，可应用于微弱加速度信号检测。

【技术实现步骤摘要】
一种可调低刚度微机械加速度计
本专利技术属于加速度测量
，更具体地，涉及一种可调低刚度微机械加速度计。
技术介绍
低刚度微机械加速度计广泛应用于空间测量、地下资源勘探等场合，通过利用弹性梁的低刚度特性，可以实现具有高灵敏度的微机械加速度计。目前低刚度加速度计弹性梁主要有两类：一类是几何反弹簧梁，一类是正负混合梁。几何反弹簧梁(geometricanti-spring)包括非对称的三个弹性梁，利用在两个自由度上的耦合作用，实现在敏感方向上的刚度变化，在运动过程中刚度先变小后变大。正负混合梁是有两种刚度分别为正和负的弹性梁组成，利用正负刚度的叠加效果，可以实现一个较低的等效刚度。两种弹性梁结构都适用于重力仪或微机械加速度计，但是难以保证弹性梁的工作区间始终处于弹性梁的低刚度位置，同时也存在最低加速度输入阈值、刚度不可调以及标度因数不线性的问题，难以满足在各类低刚度的微机械静态或谐振器结构中的应用。本专利技术利用自锁结构和阻挡块结构将屈曲弹性梁的行程范围约束在超柔性工作区间，同时利用调谐模块对刚度进行调节，可以实现加速度信号的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调低刚度微机械加速度计，其特征在于，包括加速度敏感模块、调谐模块、位移检测模块、力反馈模块和自锁结构；/n所述加速度敏感模块中的质量块通过屈曲弹性梁与基板锚区相连，所述的屈曲弹性梁在加工过程中受内应力的作用发生形变，质量块突破自锁结构的约束边界，实现自锁；所述调谐模块通过混合调谐结构等效降低加速度计的刚度，混调结构包括梳齿电容和三角形栅电容；/n所述位移检测模块在开环工作下，通过检测质量块运动位移引起的电容变化得到外界加速度；所述力反馈模块在闭环工作下，通过控制器和栅电容执行器对质量块的惯性力进行抵消，使质量块固定在指定位置，通过闭环力反馈方式得到外界加速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种可调低刚度微机械加速度计，其特征在于，包括加速度敏感模块、调谐模块、位移检测模块、力反馈模块和自锁结构；
所述加速度敏感模块中的质量块通过屈曲弹性梁与基板锚区相连，所述的屈曲弹性梁在加工过程中受内应力的作用发生形变，质量块突破自锁结构的约束边界，实现自锁；所述调谐模块通过混合调谐结构等效降低加速度计的刚度，混调结构包括梳齿电容和三角形栅电容；
所述位移检测模块在开环工作下，通过检测质量块运动位移引起的电容变化得到外界加速度；所述力反馈模块在闭环工作下，通过控制器和栅电容执行器对质量块的惯性力进行抵消，使质量块固定在指定位置，通过闭环力反馈方式得到外界加速度。


2.根据权利要求1所述的可调低刚度微机械加速度计，其特征在于，所述质量块在加工过程中由于内应力的作用自动移动至自锁状态。


3.根据权利要求1所述的可调低刚度微机械加速度计，其特征在于，所述屈曲弹性梁具有非线性刚度，存在超柔性工作区间。


4.根据权利要求3所述的可调低刚度微机械加速度计，其特征在于，加速度计的基板锚区处还设有阻挡块结构，所述阻挡块结构将屈曲弹性梁约束在超柔性工作区间内。


5.根据权利要求4所述的可调低刚度微机械加速度计，其特征在于，所述质量块可在自锁结构和阻挡块结构的边界内沿敏感轴方向移动，加速度计中用于检测质量块运动位移的结构为变面积型电容。


6.根据权利要求5所述的可调低刚度微机械加速度计，其特征在于，所述的屈曲弹性梁关于敏感轴对称分布，位于敏感轴同...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志鹏，张腾飞，金仲和，郭益轩，郑旭东，楼海君，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33