摘要：硅微谐振式加速度计多采用双端固定音叉(DETF)作为谐振结构,而传统的单根振梁结构也具有其独特优势。该文通过理论分析、有限元仿真和实验验证,给出了2种谐振结构的比较结果:单根振梁结构的标度因数约为DETF的1.76倍;随着工作环境气压的增大,DETF结构的机械品质因数Q从单根振梁结构的1.95倍(气压为0.01 Pa)减小至1.12倍(气压为86.8 Pa)。此外,由于国内现有微加工工艺限制,加工得到的DETF结构2根振梁的谐振频率存在一定误差,给外围电路的设计造成了一定困难。

摘要：静电力反馈微加速度计在突然受较大加速度冲击后出现振荡失效,严重影响工作可靠性。为查明失效原因、优化设计以保证全工作范围内稳定性,研究了系统动特性随外界加速度的变化。将静电刚度引入以分析失效原因,并根据分析结果提出模拟控制器的改进方案。SIMULINK对比仿真的结果和电测法对比实验的结果确认了对失效原因的判断,验证了改进方案的可行性。工程实际中,该文提出的分析与优化方法可以指导此类加速度计的可靠性设计,通过选择合理的控制器网络形式和参数,避免加速度计受冲击后振荡失效。

摘要：在微机械结构设计中常用有限元方法进行仿真,然而,通用的三维有限元仿真算法在进行有限元分析时耗时较长,影响了仿真效率。针对常规MEMS工艺仅有二维成形能力的特征,提出了将二维多重网格方法融入条件共轭梯度法的预处理的方法。并以一种"三明治"式微加速度计的ANSYS模态分析为具体算例,提出了用多重网格思想对网点分布进行插值以求在不太提高条件数的情况下提高对这类低频非局部振型的模态分析问题的求解精度的二维预处理算法。所提出的多重网络的网络划分预处理算法将预处理前后的同精度分析计算时间由206 min减少到38 min,但相对精度从0.018%降低到了0.038%。这种算法可用于二维成形结构的静力分析和模态分析并提高设计效率。

摘要：梳齿式微机械加速度计是一种敏感电容极板间距变化的电容式传感器，通过静电力反馈构成力平衡式的闭环系统。为了满足稳定性、快速性等要求，需要采用校正电路。微机械表头性能具有较大的离散性是工程中的常见问题。本文根据控制理论结合工程试验，针对表头转角频率和低频增益等参数对校正电路设计方案进行分类。使系统在满足带宽的前提下，在全量程范围内具有充足的稳定裕量。并且，为了适应工程应用，电路形式采用两个运放，保证了电路形式的简单，为电路冗余设计提供了方便。通过较多数量的试验验证，此种方法对闭环系统的稳定性、带宽有很好的控制作用。

摘要：冲击载荷强迫微加速度计的敏感质量大大偏离平衡位置,使差动静电力发生器的非线性效应体现出来,其结果是使正常工作时敏感质量仅在平衡位置附近有微小位移的状况下成立的负反馈闭环系统模型不再适用,敏感质量的受控特性可能变为正反馈,从而使微加速度计失效。为提高微加速度计受外界大载荷冲击后的可靠性,分析了加速度计的敏感质量在不同限制的静电反馈力下的受控特性及对应的闭环系统特性,推导了在已知止挡机械参数下确定微加速度计相应电气参数从而避免此类失效的防吸合准则。多次的验证实验表明,按防吸合准则设计了系统参数的静电力反馈加速度计,在受到远超过其本身量程的载荷冲击后,可以100%地防止吸合现象的出现。

摘要：基于微机电系统(MEMS)技术的声振传感器,设计了一种采集心脏低频振动信号的电子听诊器。所设计的MEMS硅麦克风,在传感器振膜结构上添加质量块,能够使传感器敏感于低频振动信号与声音信号;采用STM32主控模块设计滤波调理电路,通过听诊器振动膜结构采集信号;通过傅里叶变换分析心脏低频振动信号的相应特征。实验结果表明:该电子听诊器的信噪比为8.6 dB,满足标准电子听诊器的准确性要求(6.9 dB);通过采集信号的正常心音模态频谱与标准检测结果对比,具有较好的一致性;本文研究的电子听诊器能够采集到低频心脏振动信号特征及频谱图,可作为新型心脏病无创诊断的研究基础。