电容式MEMS陀螺电极间隙标定方法研究

作     者：刘高 侯占强 邝云斌 肖定邦 吴学忠 LIU Gao;HOU Zhanqiang;KUANG Yunbin;XIAO Dingbang;WU Xuezhong

作者机构：国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073 

基　　金：国家重点研发计划基金资助项目(2022YFB3205800) 

出 版 物：《压电与声光》 (Piezoelectrics & Acoustooptics)

年 卷 期：2023年第45卷第4期

页      码：499-503页

摘      要：该文以蝶翼式陀螺为研究对象,研究了电容式微机电系统(MEMS)陀螺电极间隙标定的方法。提出了一种基于谐振测量的电学标定方法,设计了基于调制解调技术的高精度微弱电容检测电路,并可以通过开关控制实现蝶翼式陀螺不同接口电容电极间隙的测量与标定。基于陀螺工作原理建立了电极间隙理论分析模型,推导了电容间隙与输出电压之间的关系,搭建了电极间隙测量与标定平台,测量了多个陀螺不同电极的间隙,并与采用电容-电压(CV)分析仪、台阶仪的测试结果进行了对比。与CV分析仪测试方法相比,该方法可有效地避免寄生电容的影响,在寄生电容未知的情况下可准确测量出有效电极间隙,同时具有更高的分辨率。与台阶仪测试方法相比,该方法可以准确反映实际电极位置的间隙大小。被测陀螺的电极间隙理论设计值为2μm,采用该文提出的方法测试值分布范围为1.92~2.2μm,采用CV分析仪测试结果为2.004μm(寄生电容已知),采用台阶仪平均测试值为2.11μm。

主 题 词：电容式 微机电系统(MEMS)陀螺 谐振测量 电极间隙 标定方法 

学科分类：08[工学] 080202[080202] 080401[080401] 081105[081105] 0804[工学-材料学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.11977/j.issn.1004-2474.2023.04.003

馆 藏 号：203123681...