动热源摆式双轴MEMS热加速度计敏感机理的研究

作     者：朴林华 佟嘉程 李备 张严 PIAO Linhua;TONG Jiacheng;LI Bei;ZHANG Yan

作者机构：北京信息科技大学北京市传感器重点实验室北京100101 

出 版 物：《电子元件与材料》 (Electronic Components And Materials)

年 卷 期：2022年第41卷第12期

页      面：1324-1331页

学科分类：08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61771060) 北京市新世纪百千万人才工程培养资助项目(2019A20) 北京市自然科学基金重点项目(KZ201511232034) 北京市重点实验室开放课题资助项目(2021202209) 北京信息科技大学学科与研究生教育校内项目(202205D) 北京信息科技大学北京市传感器重点实验室资助(202212) 现代测控技术教育部重点实验室资助(20222023D)。 

主　　题：热气体加速度计 微机械 动热源 双轴 交叉耦合 敏感机理 

摘      要：揭示了一种动热源摆式双轴MEMS热加速度计的敏感机理。在给出双轴敏感原理的基础上,通过建立二维物理研究模型、网格划分、加载加速度等方法对双轴敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明:(1)开机1.8 s后在敏感结构内形成一个以动热源为中心的温度场;(2)当有加速度加载时,动热源沿着加速度的方向移动,温度场随之偏移,两个正交X、Y敏感轴方向上对称设置的两热线温差ΔT_(X)、ΔT_(Y)随着输入加速度a_(x)、a_(y)的加大呈现线性增长,X、Y两轴平均温度灵敏度为7.2×10^(-2)K/g;(3)根据输入-输出特性a_(x)-V_(XOUT)和a_(y)-V_(YOUT)曲线得到数学模型,X、Y两轴平均灵敏度为0.502 V/g,平均非线性度为2.82%,平均交叉耦合为2.3%,从而揭示了敏感机理。