SOI高g值压阻式加速度传感器的研制.pdf

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1、的研制Accelerometer作者姓名汪塑民学位类型堂压亟±学科、专业邀虫壬堂皇固佳电王堂研究方向邀电王应且导师及职称迕直越副教援2011年4月答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：乡，坊昂彦黝籀友委员：参以衫、诊2文灰蝮强渥舍≯凡葛V)撇．．⋯：彳伊式独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料

2、。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：泣诅炙迸字日期：≯11年午月芦日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆』些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金肥王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：：泣祖元签字日期：≯

3、IJ年￡

4、月节日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：'导师签名：．1签字日期：≯·电话：邮编：微机械加速度传感器是一种重要的惯性测量器件，具有体积小、重量轻、响应快、易于加工等优点，目前在国内外已有着广泛的应用，其中高g值加速度计在国防事业中有着非常重要的应用价值，如硬性目标的侵彻、装甲的贯穿等。目前国内在高g值加速度计方面的研制与国外相比还存在着比较大的差异，并且国外对中国采取技术封锁，因此开发出具有抗高过载、高冲击能力的高g值加速度计对我国的国防建设有着非常重要的意义本文提出了一种S

5、01硅片高g值压阻式加速度传感器。该加速度传感器利用SOI硅片的耐高温、低压、低功耗等优点，有效的提高了压阻式加速度传感器的使用环境；同时采用双U型梁压敏电阻，避免了在可动部件上布线，提高了结构的可靠性；利用刚度较大的主悬臂梁，使质量块在平板内震动，极大的提高了结构的谐振频率，同时进一步保证结构的可靠性。利用扇形质量块代替传统的矩形质量块，有效的增大了质量块的重心距离悬臂梁末端的距离，提高了结构的灵敏度。采用SOl硅基制备加速度计的另一个优点是，压敏电阻、参考电阻之间是用介质层(Si02层)实现

6、电隔离，而不是传统的PN结电隔离，从而提高了传感器测量的准确性。采用两两相对的单元布局方式，有效的消除结构的横向灵敏度，进一步提高了结构测量的精度。利用ANSYS软件模拟分析表明，设计的加速度计具有较高的灵敏度与谐振频率，具有较大的抗冲击能力。建立理论模型并利用ANSYS软件对结构进行模拟分析与验证。分析表明，加速度计在X轴向、Y轴向灵敏度分别为1．2／Lv／g、1．1s#v／g；谐振频率分别为479KHz、475KHz。可实现对量程高达25万g加速度的测量该结构利用深反应离子刻蚀工艺实现结构的

7、制造。这种结构可实现二个轴向上加速度高达25万g的测量而仍能保持很好的线性度与灵敏度，满足在高冲击高过载环境下的使用，具有很好的应用价值关键词：扇形质量块；压阻式加速度计；双U型梁；SOIIDesignandAnalysisofaSOIHigh-·gAccelerometerABSTRACTMEMSaccelerometersareanimportantinertialmeasurementdevice，whichhavebeendevelopedandwidelyusedinmanyappli

8、cationsduetotheirsmallsize，lightweight，fastresponse，batchfabricationandSOon，especiallyhigh—gaccelerometersplaymoreandmoreimportantroleinthefieldofnationaldefence，suchashardtargetpenetration，inertialnavigation．Atpresent，comparedwithothercountries，ther

9、earelargedifferencesintheresearchandfabricationofhigh—gaccelerometerinourcountry'alsothetechnologyaboutaccelerometersisblankedofftochina．Soahighoverloadresistance，highshockresistanceofhigh·gaccelerometersaredeveloped，whichhasaveryimportantsignificanc