静电负刚度微机电加速度计的两种检测模式分析

摘要

为了探索能大幅提高灵敏度的全新检测模式,针对频率检测和模态局部化检测两种检测模式的静电负刚度微机电加速度计,进行了原理分析和仿真比较.通过分析两种检测模式下加速度计的敏感、检测原理,推导出其振动方程和检测信号的理想模型.研究发现系统的耦合系数和静电力是影响灵敏度与线性度的关键因素,并对此进行了有限元仿真与分析.仿真分析结果表明基于模态局部化检测的加速度计灵敏度为4.8/g,相对灵敏度为3800000 ppm,与传统频率检测方式相比相对灵敏度提高了三个数量级.同时耦合系数与模态局部化检测的加速度计相对灵敏度呈负相关增长趋势;静电力与两者相对灵敏度呈正相关趋势.针对两种检测方式的比较和影响两种检测模式性能因素的研究,对未来提高加速度计性能和结构设计提供一定的理论支持.