多弹簧悬臂结构微加速度传感器的设计与制备

发布时间：2021-07-10 02:56

　　加速度传感器是惯性测量系统的核心部件,在矿产、油气田资源勘探等地质勘探方面有着广泛的应用。随着地质结构勘探对精度要求的不断提高,传统用于地质勘探的加速度计已无法满足微震检测日益提高的检测要求。微机电系统（Micro Electro Mechanical System,MEMS）加速度传感器为地震勘探的发展提供了新的助力。MEMS加速度传感器以单晶硅为机械结构本体,具有结构稳定、高弹性模量、高Q值等优点。但是,目前的MEMS加速度传感器都追求微型化,结构设计受到限制,对于微震检测存在检测精度较低等缺点。本研究设计制备一款谐振频率在10Hz左右,以微小地震信号检测为目标的多弹簧、大质量块悬臂结构加速度传感器,主要研究内容如下:1、设计了电容式多弹簧质量块加速度传感器的敏感元件对敏感元件硅体结构进行COMSOL仿真分析表明其的固有频率为10.56Hz;敏感元件质量块在重力作用下的下沉量为70微米。敏感元件的硅体结构上表面包含两个金属层,两个绝缘层、一个欧姆接触层;金属层Ⅱ包含阵列电容极板、反馈线圈、电信号导出线路。其中阵列电容极板及反馈线圈设计在质量块上表面。2、磁力反馈控制结构设计在敏感元... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

敏感元件的简化结构示意图

单组弹簧敏感结构

七对弹簧敏感元件硅体结构

【参考文献】：
期刊论文
[1]微机械谐振式加速度计的研究现状及发展趋势[J]. 高杨,雷强,赵俊武,吕军光.  强激光与粒子束. 2017(08)
[2]一种用于地震检波器的新型MEMS加速度传感器[J]. 矣雷阳,孙晨,胡宗达,张忠山,于连忠.  微纳电子技术. 2015(07)
[3]动圈式地震检波器标定技术及其发展趋势[J]. 苏文,陈祖斌.  煤炭技术. 2014(10)
[4]油气勘探领域地球物理技术现状及其发展趋势[J]. 王学军,蔡加铭,魏小东.  中国石油勘探. 2014(04)
[5]一种MEMS检波器设计及其性能测试[J]. 王维波,陈文杰,王春田,王子阳,盛冠群.  物探装备. 2014(01)
[6]基于MEMS传感器的高精度地震波采集系统[J]. 施湛,董林玺.  机电工程. 2013(12)
[7]用于器件级真空封装的MEMS加速度传感器的设计与制作[J]. 蔡梅妮,林友玲,车录锋,苏荣涛,周晓峰,黎晓林.  传感器与微系统. 2012(12)
[8]MEMS压阻式加速度传感器的优化设计[J]. 杜春晖,何常德,葛晓洋,于佳琪,熊继军,张文栋.  压电与声光. 2012(06)
[9]论地震勘探采集技术在石油勘探中的应用[J]. 冯浩.  中国石油和化工标准与质量. 2012(13)
[10]Piezoresistive detector for MEMS accelerometer displacement sensing[J]. B.Rajesh Kumar,D V R Koti Reddy.  Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2012(03)

博士论文
[1]高精度大动态范围硅基挠性加速度计研制[D]. 伍文杰.华中科技大学 2016

硕士论文
[1]低频MEMS加速度传感器的多弹簧悬臂结构研究[D]. 仇张玥.太原理工大学 2018
[2]基于氮化铝的压电谐振式MEMS加度计研究[D]. 王一翔.浙江大学 2017
[3]微机械加速度计中磁反馈结构设计与性能测试[D]. 徐盛辉.华中科技大学 2014



本文编号：3275041