多梁結構壓阻式測振加速度傳感器

劉巖　趙玉龍　孫祿　張學鋒　蔣莊德

摘要：為滿足制造裝備智能化發展對測振傳感器的需求，針對常見加速度傳感器在性能、成本和微型化上的不足，研制了一種基于微機電系統技術的多梁結構壓阻式加速度傳感器。通過將2根短小敏感梁引入傳統雙橋結構的方式，在提升固有頻率的同時，保證了傳感器仍具有較高的測量靈敏度。利用敏感梁上的最大應力和結構固有頻率相乘的結果作為性能評價標準，結合梁變形理論和實際工藝條件確定了傳感器的結構尺寸。采用硅材料刻蝕、硼離子注入、濺射金屬鋁及陽極鍵合等工藝，制作了傳感器芯片。實驗結果表明，所研制的加速度傳感器能夠準確測量不同頻率下的加速度信號，在每g下的靈敏度達到了0.544 mV，滿量程精度達到了1.76%，固有頻率達到了13.61 kHz，相對于雙橋結構傳感器，其綜合性能提升了近85%。

關鍵詞：微機電系統；加速度傳感器；固有頻率；靈敏度