一种低交叉轴灵敏度微米光栅加速度计设计

发布时间：2021-11-26 08:40

　　微米光栅加速度计具有高精度、低功耗、小体积等优点,在惯性导航、油气勘探、地震检波等领域有广泛的应用前景。文章针对传统微米光栅加速度计受到交叉轴串扰导致精度下降的问题,提出了一种双层悬臂梁结构微米光栅加速度计敏感头。利用ANSYS有限元分析可知,所设计的双层悬梁结构敏感头能有效抑制交叉轴串扰,同时模态分离较传统结构提升13.5倍,有效提高了敏感头抗高阶机械模态扰动的能力。 

【文章来源】：半导体光电. 2020,41(01)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

微米光栅加速度计结构示意图

为降低悬臂梁结构的交叉轴灵敏度，提出一种双层悬臂梁结构的敏感头，其结构如图2所示。加速度敏感头由三层结构组成：顶层为玻璃片，玻璃片底面有电极板；中间层为硅片，包括质量块和悬臂梁结构；底层为玻璃片，玻璃片顶面有电极板，电极板中间刻蚀光栅。根据经典力学原理，所设计八臂悬臂梁结构的刚度为

双层悬臂梁结构交叉轴方向受到1个重力加速度后的机械响应如图4(a）所示，质量块仅在沿交叉轴方向有一个微小位移，沿敏感头方向基本没有位移变化。单层悬臂梁结构交叉轴方向受到1个重力加速度后的机械响应如图4(b）所示，由于质量块的重心和悬臂梁结构的几何中心不重合，在质量块受到交叉轴方向的惯性力时，会产生一个扭转力矩，使质量块发生偏转，这将导致加速度计衍射光栅和反射面平行度变差。从仿真结果可得，单层悬臂梁结构交叉轴方向受到1个重力加速度后，光栅和反射面间的夹角变为0.028 2°，这个角度将会使敏感头的光学效率降低近一半，这将严重影响微米光栅加速度计的光学灵敏度，导致加速度计精度下降[9]。图4 双层与单层悬臂梁结构交叉轴方向受到1个重力加速度后的机械响应


本文编号：3519788