[發明專利]一種硅微諧振式加速度計

在審

• 申請號: 201810095264.8
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108490216A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 段曉敏;周駿
• 申請（專利權）人: 嘉興市納杰微電子技術有限公司
• 主分類號: G01P15/097
• 分類號: G01P15/097
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 項軍

本發明提供的一種硅微諧振式加速度計，微機械杠桿機構的力臂遠離錨體的一端固定在質量塊上，諧振器的運動部件與力臂連接，并由力臂帶動產生位移，諧振器關于質量塊的中線對稱設置，相互對稱的兩個諧振器的運動部件在受力后位移方向相反，諧振器關于質量塊的中線對稱設置，使得兩個諧振器工作模態的諧振頻率相等，兩個諧振器分布在質量塊的兩端可以大大減小諧振結構的互擾，減小加速度計的噪聲水平，并且，由于諧振器位于質量塊的兩端，可大大減小由于質量塊加工不對稱引起諧振結構的不對稱振動，因此，大大降低了因工藝誤差、溫度變化與環境振動引起的漂移，從而從結構上有效的抑制了環境因素的干擾，有效提高了加速度計的靈敏度。

技術領域

本發明涉及慣性導航系統用的配件，尤其涉及一種硅微諧振式加速度計。

背景技術

硅微機械電容式加速度計是檢測外界加速度大小的一種慣性傳感器，把外界加速度的變化轉化為自身諧振器諧振子的運動，然后輸出頻率信號。近年來，隨著微加工技術的進步，硅微加速度計的精度不斷提高，有較高的精度和抗干擾能力等諸多優點，可以廣泛應用于軍事導航，深空探測等高精尖領域，具有極其廣泛的應用前景。

加速度計作為慣性導航系統的關鍵器件，直接決定慣性導航系統的性能。在當今現代化高技術戰爭中，隨著戰場需求的日益復雜，戰術武器的慣性導航系統在要求加速度計成本低、體積重量小、抗沖擊能力強的同時，還要求高靈敏度。

現有技術中的諧振式加速度計均為上下分布形式，雖然具備了較高的靈敏度，但諧振器本身占據了質量塊的中間位置，當質量塊左右加工不對稱時會導致諧振器左右諧振梁受力不均，同時，由于上下諧振器距離分布較近，諧振后也會產生一定的相互耦合，降低了加速度計的精度。

發明內容

本發明提供的一種硅微諧振式加速度計，旨在解決現有技術中的加速度計結構不合理、精度低的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種硅微諧振式加速度計，包括基底、活動連接在基底上的質量塊、諧振器和微機械杠桿機構，所述微機械杠桿機構包括鍵合于所述基底上的錨體和轉動連接在所述錨體上的力臂，所述力臂遠離所述錨體的一端固定在所述質量塊上，所述諧振器包括運動部件，每個運動部件由獨立的力臂帶動并產生位移，由力臂帶動的運動部件位于定位該力臂的錨體與所述質量塊之間，所述諧振器關于所述質量塊的中線對稱設置，并且，相互對稱的兩個諧振器的運動部件在受力后位移方向相反。

本發明提供的一種硅微諧振式加速度計，微機械杠桿機構的力臂遠離錨體的一端固定在質量塊上，諧振器的運動部件與力臂連接，并由力臂帶動產生位移，諧振器關于質量塊的中線對稱設置，相互對稱的兩個諧振器的運動部件在受力后位移方向相反，諧振器關于質量塊的中線對稱設置，使得兩個諧振器工作模態的諧振頻率相等，兩個諧振器分布在質量塊的兩端可以大大減小諧振結構的互擾，減小加速度計的噪聲水平，并且，由于諧振器位于質量塊的兩端，可大大減小由于質量塊加工不對稱引起諧振結構的不對稱振動，因此，大大降低了因工藝誤差、溫度變化與環境振動引起的漂移，從而從結構上有效的抑制了環境因素的干擾，有效提高了加速度計的靈敏度。另外，微機械杠桿機構的力臂較長，最大限度的放大了質量塊的受力，提高了加速度計的機械靈敏度。

一種可選的方案，所述質量塊的形狀為長方體，所述力臂的長度不小于所述質量塊的長度。

力臂的長度不小于質量塊的長度，力臂可以對質量塊的受力進行大幅度放大，提高了加速度計的靈敏度。

一種可選的方案，所述諧振器有兩個，兩個諧振器沿質量塊的長度方向布置并且分別位于所述質量塊的兩端，兩個微機械杠桿機構沿所述質量塊的寬度方向布置并且分別位于所述質量塊的兩側。

該布置方式使得兩個諧振器之間具有較大的距離，從而可以有效地避免兩個諧振器相互干擾，提高了加速度計的精度。

一種可選的方案，所述力臂與所述質量塊連接的位置位于所述質量塊的頂面的相對兩個頂點上。