基于边缘提取的MEMS谐振器谐振模态识别算法

作     者：谷留涛 张卫平 卢浩琳 吴雨婷 范重阳 GU Liutao;ZHANG Weiping;LU Haolin;WU Yuting;FAN Chongyang

作者机构：微米纳米加工技术国家级重点实验室上海200240 上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系上海200240 

出 版 物：《中国惯性技术学报》 (Journal of Chinese Inertial Technology)

年 卷 期：2023年第31卷第5期

页      面：490-494页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61574093) 

主　　题：微谐振器 有限元分析 圆形度 偏心率 模态识别 

摘      要：针对有限元分析方法中工作模态识别问题,提出一种基于边缘提取的MEMS谐振器谐振模态识别算法。首先使用图像灰度化、颜色翻转、边缘提取算法对微谐振器谐振模态的边缘形状进行提取,减少内部结构对识别算法的影响。然后计算不同模态边缘形状的圆形度和偏心率,并根据这两个图像特征实现了在有限元分析过程中对获取的微谐振器谐振模态的识别分类。使用随机产生的1000个不同结构参数的鸟巢型微谐振器的10000个谐振模态对算法进行了测试,其中对于椭圆形工作模态的识别准确度可以达到100%,其他模态的识别准确度超过99%。最后利用所提算法搭建了一套通用的有限元计算平台,该平台在没有人为干预条件下可以实现大规模样本的快速有限元分析,为微谐振器结构的优化设计提供了一种可靠的工具。