一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计，包括上层盖帽层、中层敏感模块、下层衬底层。中层敏感模块包括左右对称分布、相互隔离的两个相同敏感结构，敏感结构包括质量块、杠杆放大结构、热应力释放结构、谐振器，谐振器包括谐振梁与连接在谐振梁上的滑膜梳齿结构，滑膜梳齿结构连接外部驱动电路产生静电力驱动谐振梁振动，并输出检测信号。本发明专利技术通过多级差分检测设计，有效降低电路噪声、温度漂移等误差对硅基MEMS谐振加速度计的精度干扰，实现硅基谐振MEMS加速度计在全温环境下可保持较高的加速度测量精度。在全温环境下可保持较高的加速度测量精度。在全温环境下可保持较高的加速度测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计


[0001]本专利技术涉及一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计，属于微机械惯性仪表


技术介绍

[0002]硅基MEMS谐振加速度计是一种基于MEMS技术加工，依据力频作用原理检测外界加速度的惯性传感器，一般由质量块、微杠杆机构和谐振器组成，加速度引起的质量块惯性力经由杠杆放大施加在谐振器上，从而引起谐振器固有频率的偏移，通过检测频率偏移即可检测被测物理量。它的主要特点是输出与输入加速度成比例的频率信号，易于检测，抗干扰性好，直接输出准数字量，省略了A/D转换带来的误差，避免了传统电容式仪表位移检测极限精度的制约，具有战略级精度潜力。同时硅材料与半导体工艺的兼容性使其具有小型化、集成化与批量化生产的优势。
[0003]现有硅基MEMS谐振加速度计的谐振器均采用双端固定音叉结构，该结构由两根平行的梁组成，梁的末端合并，并与其它结构相连。谐振器工作时两根平行梁做反向振动，此时两个梁的合并区域产生的应力和力矩方向相反，互相抵消，因此整个结构通过固定连接端与外界的能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计，其特征在于，包括上层盖帽层、中层敏感模块、下层衬底层；上层盖帽层和下层衬底层相连接组成内部真空结构，中层敏感模块设置于内部真空结构中；所述中层敏感模块包括左右对称分布、相互隔离的两个相同敏感结构，所述敏感结构包括质量块、杠杆放大结构、热应力释放结构、谐振器；所述质量块固定在上层盖帽层和下层衬底层之间；杠杆放大结构竖直放置在质量块外侧，杠杆放大结构的两端与质量块连接；所述谐振器包括谐振梁与连接在谐振梁上的滑膜梳齿结构，滑膜梳齿结构连接外部驱动电路产生静电力驱动谐振梁振动，并输出检测信号；两个所述热应力释放结构分别放置于所述谐振器的上方与下方。2.根据权利要求1所述的一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计，其特征在于，所述滑膜梳齿结构包括驱动梳齿与检测梳齿，驱动梳齿为静电力驱动，检测梳齿为电容检测输出；三个驱动梳齿沿着谐振器中轴线纵向放置，每排一个；每个驱动梳齿的两侧分别平行放置一个检测梳齿；位于上下端部驱动梳齿两侧的检测梳齿输出信号相连，剩余检测梳齿的输出信号相连，上述两个信号差分后形成检测信号。3.根据权利要求1或2所述的一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计，其特征在于，将两个敏感结构中各自谐振器输出的检测信号进行差分处理，获取差分后的信号频率。4.根据权利要求1所述的一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度计，其特征在于，所述谐振梁的一端与杠杆放大结构相连，另一端通过直梁固定在质量块上。5.根据权利要求4所述的一种基于多级差分输出的高精度硅基MEMS谐振加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高乃坤，刘福民，高适萱，张乐民，吴浩越，张树伟，杨静，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：