摘要：为降低激励电压和串扰噪声,实现高灵敏3维电场检测,该文提出一种压电驱动单屏蔽电极3维电场传感芯片。其敏感结构由1组可动屏蔽电极和4组固定感应电极构成,固定感应电极两两对称,在压电驱动结构作用下可动屏蔽电极垂直振动,4组感应电极在待测电场作用下产生周期性的感应电流,通过测量4组感应电极的感应电流,并经过差分求和解耦方法可分别获得x,y,z坐标轴方向的电场分量。该文通过有限元仿真设计了3维电场传感芯片结构,分析了其测量的可行性,对关键结构参数进行优化设计,并设计了敏感芯片加工工艺流程。对研制的芯片进行了实验测试,结果表明,单屏蔽电极3维电场传感芯片在0~50 kV/m电场强度范围内,x,y,z 3轴输出灵敏度分别为0.2214 mV/(kV/m),0.3580 mV/(kV/m),2.1768 mV/(kV/m),3维电场的最大测量误差小于5.3%。

摘要：为实现空中大气电场的准确探测,文中开展了基于MEMS技术的三维电场探空仪测试系统设计,基于Qt Creator跨平台集成开发环境实现了电场探空仪多路电场信号采集、传感器零点校验、标定测试、性能参数计算等功能,完成了基于MEMS技术的三维电场探空仪的标定测试。实验结果表明:该测试系统满足测试要求,可对三维电场探空仪进行标定与性能测试。

摘要：该文提出一种基于锆钛酸铅(PZT)的低电压驱动微机电系统(MEMS)电场传感器。该传感器基于电荷感应原理,其敏感单元由固定电极和可动电极构成。固定电极与可动电极均为感应电极,同时两者又是屏蔽电极。在PZT压电材料的驱动下,可动电极产生垂直于敏感芯片基底的振动并且与固定电极形成交互屏蔽,当存在待测电场时,分别在可动电极和固定电极上产生相位差为180°的感应电流信号。该文进行了传感器的设计和有限元仿真,提出敏感微结构的加工工艺流程,突破了基于PZT压电材料的可动电极MEMS工艺兼容制备技术,完成了敏感芯片制备,对传感器进行了性能测试。该传感器具有工作电压低的突出优点。实验测试表明,在0~50 kV/m电场强度范围内,采用1 V交流驱动电压,电场传感器的灵敏度为0.292 mV/(kV/m),线性度为2.89%。

摘要：为改进振动环陀螺的模态匹配并提高其品质因数,设计了一种采用全对称结构实现模态匹配的电磁式微机械振动环陀螺。通过理论推导,建立了陀螺灵敏度和机械噪声的数学模型,分析了陀螺参数对灵敏度及分辨力的影响。采用(100)晶向的单晶硅及工艺简单,无需键合的MEMS体硅标准工艺加工了陀螺样片。器件频率响应实验结果表明,所设计的振动环陀螺驱动模态和检测模态频率之差<0.5Hz,大气压下品质因数约为500,在1Pa的低真空下可达14000。锁相放大器测试结果表明,在-200～200°/s,陀螺分辨力为0.05°/s,灵敏度为0.2μV/(°/s)。测试结果表明该陀螺能够实现模态匹配和较高的品质因数,具有较高的性能指标。

摘要：提出了一种新型的电磁式微机械振动环陀螺结构.为优化陀螺的设计和提高陀螺的性能,在推导微机械陀螺集总参数模型的基础上,建立了电磁式微机械振动环陀螺的数学模型,得到了影响陀螺灵敏度的因素,据此对陀螺参数进行优化设计.采用有限元分析方法和实验测试方法相结合来验证该模型和设计方案的可行性.模型计算结果表明,优化后的陀螺在-200～200(°).s-1的范围内,其机械灵敏度为0.002 3μm/((°).s-1),电学灵敏度为0.062μV/((°).s-1).用有限元模拟得到陀螺机械灵敏度为0.002 9μm/((°).s-1),锁相放大器测试得到微陀螺样机电学灵敏度为0.051μV/((°).s-1).有限元仿真和样机实测结果与理论计算结果基本吻合,证实了该模型的正确性及陀螺设计方案的可行性.

摘要：为提高传感器的灵敏度和分辨力,设计了一种灵敏度可调节的基于模态局域化效应的谐振式MEMS电场传感器敏感结构。传感器敏感结构采用静电耦合的三自由度谐振器微结构方案,并可实现灵敏度调节,从而获得最佳灵敏度。通过理论计算和有限元仿真计算,分析了传感器的模态局域化敏感机理,确定了传感器幅频特性、灵敏度、分辨力等关键特性。计算结果表明满足设计目标。

摘要：为了提高谐振加速度计的灵敏度以及稳定性,提出一种基于微杠杆力学放大机构的硅梁谐振式加速度计结构,并对其进行了有限元模拟分析。该加速度计由两个静电激励电容检测的硅谐振梁组成差分输出,采用硅深刻蚀以及硅玻璃阳极键合等体硅工艺制作。模拟结果表明新结构提高了加速度计灵敏度,有效改善了交叉灵敏度、线性度、温度稳定性等。

摘要：利用微电子机械加工技术成功研制出电磁激励-电磁拾振硅谐振梁式压力传感器。传感器以"H"型双端固支梁为谐振器,采用差分检测结构。工艺制作采用体硅加工工艺,并且采用一种减小封装应力的结构完成压力传感器的真空密封及封装。利用锁相环微弱信号检测技术建立的开环频率特性测试系统及闭环自激测试系统测试了传感器的频率、压力特性等相关技术指标。谐振器在空气中的品质因素Q值大于1200;在真空中的Q值大于7000。压力满量程刻度为0～120kPa。差分输出的结果优于单个谐振梁的输出结果,差分输出结果的线性相关系数为0.9999,灵敏度为225.77Hz/kPa。