具有自检自标定功能的高负载电容式金属微加速度计的研究.pdf

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1、第24卷第6期传感技术学报Vo1.24No.62Ol1年6月(:}tINESEJOURNAlOFSENSORSANDACTUAT()RSJune20l1StudiesonSelf_Testable/SeIf.(:alibratabIeCapacitiveMicroaccelerometerwithMetalStructureandHighLoadCapacityLIKai,CHENWenyuan,WANGHong,CUIFeng,ZHANGWeipingfNationalL~lhorato0《Nnno/~icroFabricationTechn

2、,log,,'L.boratnr?forThinFilmand~licrofhbrication0『~linistr)Education,\\Researchlnstiluteof{tcro/~(1t~omelerScien<’eandTechnolog),ShanghaiJiaoTongUnitersit),Shanghai200240,Chin(1}Abstract:Auovelmicroaecelerometerwhichcanundergohighloadisdeveloped.Inthismieroaceelerometer,them

3、ov—ablestructureiscomposedofacircularplateandnumbersofsectorbeams.Bydividingthefixedelectrodeintotwotestelectrodesandadrivingelectrode,theself—refitandself—calibrationfunctionsarerealizable.Keycomponentsofthemicroaeeelerometerareinadeofnletal,andthemicroaccelerometerisfabric

4、atedbyUV—LIGA.Thoughthereexistscomplexdeformationonthefullycompliantbeam—platestructureandthereexistscomplexelectromeehanicalcouplinginthemieroaceelerometer,alaccurateandtime—savingmodelisdeveloped.AtestonthisdeviceisprocessedbasedonAD7747,anditverifiestherealizabilitiesofse

5、lf—I::alibrationofstructure/materialparametersandself-testoffaults.Keywords:mieroaceelerometer;higbload;capacitive;metalEEACC:2575D;2575F;7230Mdoi:10.3969/j.issn.1004—1699.2011.06.010具有自检自标定功能的高:负载电容式金属微加速度计的研究术李凯,陈文元,汪红,崔峰,张卫平(f:海交通大学微纳科学技术研究院,微米纳米加l_厂技术国家级重点实验室,薄膜与微细技术教育部重

6、点实验室,海200240)摘要:提出一种南网形板和大量宙形梁构成活动部件的新高负载电容式微加速度训‘:通过将同定电极分为检测电极与动电极,实则自俭白标定功能该微加速度计以金属为核心部件材料,并采用uV—LIGA微_r:艺进行加『=。虽然活动部件因全柔性而具有复杂变形、器件内存在复杂机电耦合,但该传感器所建立的汁算模型具有精确、快速的特点。采用AD7747对该加速度计进行了测试,并实现r结构参数、材料参数的标定及支撑梁发生破坏、尘粒进人腔室等故障的检查。关键词:微加速度计;高负载;电容式;金属中图分类号:TP212.1文献标识码文章编号:1004

7、—1699(2011)06-0829—06在弹药引信、钻探等领域,高负载微加速变计具研制中予以注意。有广泛的应,E}j前景并得到大量的研究1-5J。电容式(1)强度要求高高负载下,对微加速度计在微力jJ速度计具有灵敏度高、温漂小等优点,冈而发展结构、材料上的强度提出更高要求。迅速,其]作原理是:电容的动极板承受加速良力后(2)活动部件变形复杂对于低负载微加速度发生位移或变形,从而引起动极板和定极板的问距计,要求质量块在敏感方向上的刚度为支撑梁刚度发生变化,并导致电容值改变。常见电容式微加速1O倍以上,质量块的变形可以忽略,各支撑梁可度计结构主要

8、有梳齿式结构和质量块一梁结构两简单地视为互相独立的悬臂梁,从而能容易地实现种~6-7J:其中质量块一梁结构一般采用体加工艺输入一输出关系的建模但对丁高

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