力平衡式三轴微加速度计的设计与分析

摘要

设计了一种具有单一检测质量的力平衡式三轴微加速度计．采用硅-硅键合工艺形成作为单一检测质量块的硅片组合,利用全差分电容检测法实现对加速度三轴分量的检测．通过提高检测质量的重心,有效增加了X、Y 轴的灵敏度．利用ANSYS仿真软件对该微加速度计进行了模态及静力学分析,提出了优化设计参数．3个检测模态 (1阶、2阶和3阶模态)的频率分别为1．329 kHz、1．345 kHz 和2．174 kHz．通过优化设计,提高了3阶模态和4阶模态的频率差距,降低了其他高阶模态的干扰．在100g(g为重力加速度)的Z向加速度作用下,悬臂梁所受的最大应力为46 MPa,小于单晶硅的弯曲极限值70-200 MPa．静力学分析表明,加速度计的悬臂梁结构参数能够满足加速度计的力学性能要求．