【摘 要】
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微机电系统（MEMS）的诞生拉动了微型化传感器的高速发展,随着市场对惯性测量需求的增加,MEMS加速度计的研究愈发成熟。加速度计能够用于导航定位、无人驾驶、智能手环等民用领域及导弹制导、炮瞄雷达等军用领域,具有广阔的应用前景。鉴于光电检测式MOEMS加速度传感器具有高灵敏度、高分辨率、抗电磁干扰等特点,本文提出一种基于双层光栅泰伯效应的MOMES加速度计方案。首先分析了双层光栅加速度计的工作原理及
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微机电系统（MEMS）的诞生拉动了微型化传感器的高速发展,随着市场对惯性测量需求的增加,MEMS加速度计的研究愈发成熟。加速度计能够用于导航定位、无人驾驶、智能手环等民用领域及导弹制导、炮瞄雷达等军用领域,具有广阔的应用前景。鉴于光电检测式MOEMS加速度传感器具有高灵敏度、高分辨率、抗电磁干扰等特点,本文提出一种基于双层光栅泰伯效应的MOMES加速度计方案。首先分析了双层光栅加速度计的工作原理及结构组成,通过ANSYS结构仿真和COMSOL光栅效应仿真,验证了交叉轴串扰对光栅加速度计性能的影响,于是提出了一种抗交叉轴串扰的加速度计结构;其次,完成了光栅加速度计的工艺流程及掩膜版版图设计,通过大量原理分析及预实验对加工过程中的高精度微米光栅制备、高深宽比梁刻蚀、高质量背部释放等关键工艺进行研究,经过光刻、深硅刻蚀和键合等技术制造了加速度计原理样机。最后,对光栅加速度传感器的灵敏度、分辨率、零偏稳定性等指标进行测试,测试结果表明,加速度计灵敏度最高可达3.328 V/g,分辨率约0.4 mg,零偏稳定性为0.3 mg,综合性能良好,验证了透射式光栅加速度计方案的可行性及优越性。
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