【摘 要】
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静电伺服微加速度计的工作原理实际上是基于静电反馈力矩和弹性梁的弹性力矩与惯性力矩的平衡,精确的设计有必要建立静电与机械的耦合分析方法,对实体模型进行耦合场分析。
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静电伺服微加速度计的工作原理实际上是基于静电反馈力矩和弹性梁的弹性力矩与惯性力矩的平衡,精确的设计有必要建立静电与机械的耦合分析方法,对实体模型进行耦合场分析。 论文研究了一种叉指式结构微加速度计,使用通用有限元软件ANSYS,建立了一种静电与机械的耦合分析方法,并利用APDL语言编写了分析程序。这个程序可以计算静电力使结构发生的变形,可以计算加速度作用时微加速度计的输出电压。 本文利用上述程序进行研究计算,并且结合理论分析,得出了以下结论: (1)叉指的结构参数η(η/=db/da)应该大于或者等于3。 (2)加速度所引起的叉指变形可以忽略;静电力会使叉指发生较大的变形,但不会使叉指发生接触(吸附)。为了减小叉指的变形,需要增加它的宽度。 (3)分析了弹性梁参数对模态频率的影响,其中wbl对第一模态频率的影响最大,lb2对第一模态频率影响很小。 (4)计算了微加速度计的前六阶模态频率和振型,在敏感方向,主要是第一阶模态起作用。 (5)选择了两种结构尺寸的微加速度计,计算了它们的量程、灵敏度以及最小可测加速度。 有限元计算结果和理论分析结果非常接近。这说明,文中所采用的计算方法是正确的,该方法也可以作为其它微电子机械系统的分析参考。
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