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一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

Research on Simulation and Optimization of a High-g MEMS Accelerometer

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【作者】 侯帅张振海林然张东红李科杰柳新宇张亮李治清李剑许涛何昫史秀峰

【Author】 Hou Shuai;Zhang Zhenhai;Lin Ran;Zhang Donghong;Li Kejie;Liu Xinyu;Zhang Liang;Li Zhiqing;Li Jian;Xu Tao;He Xu;Shi Xiufeng;School of Mechatronical Engineering,Beijing Institute of Technology;Hefei XinXing Application Technology Research Institute;

【机构】 北京理工大学机电学院合肥市新星应用技术研究所

【摘要】 基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法;运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化;高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高。

【Abstract】 Since the structure size of the concerned sensor chip is mutually restricted with the performance of high—g MEMS accelerometer,such as the sensitivity and frequency,under the condition of the required strength and natural frequency of the sensor chip,try to improve the sensor sensitivity through size optimization,thus to improve the comprehensive performance of the sensor.After many times simulation of the diaphragm thickness and the central proof mass of the sense chip using the ANSYS software,the model size of the sensor chip is optimized according to groups of simulation data.It is verified by high—g experiments that the optimized sensor can satisfy the experimental requirement,and has high sensitivity.

【关键词】 高冲击加速度传感器MEMS有限元尺寸优化
【Key words】 high-gaccelerometerMEMSfinite elementsize optimization
【基金】 国防基础科研项目(C××2011××03;A××2011××05;A××2013××10);国家自然科学基金面上项目(61273346);教育部博士点基金(20121101120009);北京理工大学“优青资助计划”项目(2012YG0203);基础研究基金项目(2014CX02031和2015CX×××××)
  • 【文献出处】 计算机测量与控制 ,Computer Measurement & Control , 编辑部邮箱 ,2015年05期
  • 【分类号】TP212
  • 【被引频次】4
  • 【下载频次】189
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