| 微机械杠杆力放大效果的计算和提高 |
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| 引用本文： | 胡淏,董景新,刘云峰,曹宇.微机械杠杆力放大效果的计算和提高[J].中国惯性技术学报,2011,19(1). |
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| 作者姓名： | 胡淏 董景新 刘云峰 曹宇 |
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| 作者单位： | 清华大学精密仪器与机械学系,精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京,100084 |
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| 基金项目： | 国家“十一五”预研项目(51308050208) |
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| 摘 要： | 硅微谐振式加速度计是一种高精度的惯性传感器,它通过谐振梁刚度随惯性力的变化检测输入加速度的大小。为了得到较高的标度因数,国内外的研究机构普遍使用微机械杠杆机构来放大惯性力,但实验中微机械杠杆往往达不到理想的放大倍数,尤其是多级杠杆对力的放大作用非常有限。结合国内加工条件,微机械杠杆力放大机构的模型被合理简化,使用有限元分析运动模态的方法,分别计算微机械杠杆、检测质量支撑梁以及谐振梁的刚度,并按此仿真计算结果估算微机械杠杆的力放大倍数。通过理论推导、ANSYS仿真和对微机械杠杆实验的结果验证了这种方法的正确性。为分析微机械杠杆实际的力放大效果提供了一种实用方法,并基于此方法提出通过提高输出刚度来提高微机械杠杆力放大倍数的方法。通过对杠杆结构的优化,可将原有3.9倍的杠杆放大倍数提高到7.0倍。
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| 关 键 词： | 微机电系统 微机械加速度计 谐振梁 微机械杠杆 有限元分析 |
Calculation and improvement on amplification effect of MEMS leverage mechanism |
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| HU Hao,DONG Jing-xin,LIU Yun-feng,CAO Yu.Calculation and improvement on amplification effect of MEMS leverage mechanism[J].Journal of Chinese Inertial Technology,2011,19(1). |
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| Authors: | HU Hao DONG Jing-xin LIU Yun-feng CAO Yu |
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| Institution: | HU Hao,DONG Jing-xin,LIU Yun-feng,CAO Yu(Department of Precision Instruments and Mechanology,State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments,Tsinghua University,Beijing 100084,China) |
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| Abstract: | Resonant MEMS accelerometer has high stability and strong anti-interference ability,and the change of resonant beam stiffness with axial inertial force can be used to detect the acceleration magnitude.In order to get a high scale factor,MEMS leverage mechanism is usually used to amplify the inertial force.But the amplification effect can't meet the theoretical value in the experiments,especially for multi-leverage mechanism.To solve this problem,the leverage mechanism model is reasonably simplified,and fini... |
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| Keywords: | MEMS accelerometer resonant beam MEMS leverage mechanism finite element analysis |
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