介观压光型加速度传感器.pdf

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1、112传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第ll期介观压光型加速度传感器李红梅，许丽萍，温延敦，，(1．中北大学物理系，山西太原030051；2．中北大学微米纳米技术研究中心，山西太原030051；3．中北大学电子测试技术国家重点实验室。山西太原030051)摘要：对于光子晶体而言，角度、厚度、周期数等对其透射率产生很大的影响，但相对于这些，轴向压力的影响更大。通过对介观压光效应的应用，用光子晶体代替传统的力敏电阻器，设计一种新型的加速度传感器，使其测量精度得到很大的提高，测量量程也有很大的改进。所

2、设计的加速度传感器采用四端固支梁结构，有效地消除了偏轴效应，具有很好的稳定性。利用ANSYS软件对所设计的结构进行了应力模拟分析和三阶模态分析。这种加速度传感器具有很大的优势，可以运用到以后的航天、军事、车辆等领域。关键词：光子晶体；介观压光；加速度传感器；ANSYS；三阶模态中图分类号：O437文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)ll-0112-03MesoscopiccalenderingtypeaccelerationsensorLIHong-mei，XULi．ping，WENTing．dun，’。(1．DepartmentofPhysics，N

3、orthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．CenterofMicro／NanoTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；3．NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Forphotoniccrystal，angle，thickness，andnumberofcycleshavelargei

4、mpactontransmittance，butwithrespecttothoseelements，axialcompressiveforcedogreaterimpact．Throughapplicationofthemesoscopiccalenderefect，usephotoniccrystainsteadoftraditionalforcesensingresistor，designanewtypeofaccelerationsensor，togreatlyimproveitsmeasurementprecision，andmeasurementrange．

5、Thedesignedaccelerationsensorusesfour—terminalclampedbeamstructure，efectivelyeliminateeffectofoff-axis，hasgoodstability．Stresssimulationanalysisandthird—ordermodalanalysisonthedesignedstructurearecarriedoutusingANSYSsoftware．Theaccelerationsensorhasgreatadvantagewhichcanbeappliedtothefie

6、ldofaerospace，military，vehicles，assoon．Keywords：photoniccrystal；mesoscopiccalendering；accelerationsensor；ANSYS；threemodesmodal0引言测量。加速度传感器是MEMS器件的一个重要分支，具有尺常见的微加速度传感器产品都是单轴的，而微惯性系寸小、重量轻、功耗低、抗冲击、能适用于恶劣环境等优点。统以及其他一些应用场合往往需要双轴或者三轴的加速度其中研究最为广泛的有压阻式、压电式、隧道电流式、热对传感器来检测加速度矢量，仅仅使用2只或3只单轴加速流式和电容式

7、等。度传感器组合，会伴生矢量测量精度低、体积大的缺点。本文以GaAs晶体材料为基础介质，利用传输矩阵法本文设计一种三自由度加速度传感器的结构为周围4个交理论和Matlab软件编程计算模拟得到透射能带谱。在轴叉梁支撑中间的质量块的结构，有效地消除了材料的偏轴向应力的作用下不仅会改变每层材料原有的厚度d，晶体效应，并且提升了加速度计的测量精度。材料受压发生应变也会使其折射率n发生相应的变化，这1介观压光效应就是晶体的弹光效应]。利用晶体受压时透射率的改在轴向应力的作用下不仅会改变每层材料原有的厚度变，通过光强分析仪检测出透射光强，即可实现对加