本發(fā)明屬于微機電系統(tǒng)mems領域，具體涉及一種t型模態(tài)耦合諧振式加速度計。

背景技術：

1、mems（微機電系統(tǒng)）加速度計憑借其微型化設計與高度集成的便利性，已成為消費電子、地震監(jiān)測、航空航天等關鍵領域的不可或缺的組成部分。依據(jù)其獨特的檢測機制，mems加速度計可細分為諧振式、電容式及壓阻式等多種類型。在眾多類型中，mems諧振式加速度計憑借其測量范圍廣、精度高及抗干擾性強等顯著優(yōu)勢，在需要高精度、高可靠性測量的領域中發(fā)揮著不可替代的作用。

2、mems諧振式加速度傳感器主要通過施加加速度改變諧振器的軸向力。根據(jù)檢測方式不同可以分為兩類，一種是利用諧振頻率的偏移檢測加速度，另一種是利用基于模態(tài)局部化的振幅比變化實現(xiàn)加速度的檢測。利用分岔頻率偏移在檢測加速度靈敏度方面研究甚少，但是該原理在質量傳感器方面得到了廣泛的應用。

3、現(xiàn)有技術中，部分諧振式加速度計通過減小結構尺寸和引入放大機構實現(xiàn)加速度計靈敏度的提高，但是受加工工藝的制約，加速度計的尺寸不能無限減??；并且放大機構的引入使加速度計的檢測靈敏度大大降低以及放大倍數(shù)不穩(wěn)定等。針對以上問題，以下提出一種解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，其實現(xiàn)了加速度計靈敏度的提高，且實現(xiàn)了高分辨率加速度預警效果。

2、本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

3、t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，包括敏感質量塊，敏感質量塊通過t型諧振器與錨點連接，t型諧振器用于實現(xiàn)對加速度的檢測以及實現(xiàn)預警功能；

4、t型諧振器包括水平梁和垂直梁，水平梁的一端固定在錨點上，另一端與敏感質量塊連接，垂直梁的一端在水平梁的中點處垂直連接，另一端處于懸空狀態(tài)；

5、驅動電極分布在水平梁一側，調控電極分布在水平梁兩側，水平梁的水平梁感應電極分布在水平梁一側，垂直梁的垂直梁感應電極分布在垂直梁的兩側。

6、進一步的，敏感質量塊通過四個折疊梁支撐，折疊梁固定在錨點上且均沿x軸方向兩兩對稱。

7、進一步的，驅動電極、調控電極、水平梁感應電極和垂直梁感應電極尺寸大小均相等且距離諧振梁的距離均相等。

8、進一步的，水平梁的長度為300，水平梁的寬度為3；

9、垂直梁的長度為189，垂直梁的寬度為3。

10、進一步的，驅動電極位于水平梁靠近錨點的一端；

11、調控電極位于水平梁靠近敏感質量塊的一端；

12、水平梁感應電極位于驅動電極和調控電極之間。

13、進一步的，動力學模型為：

14、

15、其中和分別表示垂直梁和水平梁的振幅，和為阻尼比；為驅動力，與交流驅動電壓與直流驅動電壓的乘積成正比；和為諧振器的第一和第二固有頻率；為軸向應力引起的幾何非線性剛度系數(shù)；大變形引起的立方非線性剛度系數(shù)；為大變形引起的阻尼非線性剛度系數(shù)；為平方耦合剛度系數(shù)；為阻尼耦合剛度系數(shù)。

16、本發(fā)明的有益效果：

17、（1）本諧振式加速度計的敏感諧振結構垂直梁和水平梁的固有頻率比接近于1:2，實現(xiàn)了模態(tài)耦合現(xiàn)象，通過檢測垂直梁的半諧波信號，實現(xiàn)了加速度計靈敏度的提高。

18、（2）本諧振式加速度計的電極分布形式，有效的克服了因加工誤差引起的頻率比不成比例關系現(xiàn)象，調控電極的引入使模態(tài)耦合現(xiàn)象變得可調可控。

19、（3）本諧振式加速度計的折疊梁主要作用支撐敏感質量塊，且沿敏感軸方向具有較小的剛度，非敏感軸方向剛度較大，可以提高加速度計的靈敏度和降低交叉靈敏度。

20、（4）本諧振式加速度計在模態(tài)耦合發(fā)生時，通過檢測垂直梁的固有頻率變化，使用垂直梁兩側的檢測電極捕獲半諧波振動信號，實現(xiàn)了高分辨率加速度預警效果。

技術特征：

1.t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，其特征在于，

2.根據(jù)權利要求1所述的t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，其特征在于，

3.根據(jù)權利要求1所述的t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，其特征在于，

4.根據(jù)權利要求1所述的t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，其特征在于，

5.根據(jù)權利要求2所述的t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，其特征在于，

6.根據(jù)權利要求1所述的t型模態(tài)耦合諧振式加速度計，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明涉及T型模態(tài)耦合諧振式加速度計，包括敏感質量塊，敏感質量塊通過T型諧振器與錨點連接，T型諧振器用于實現(xiàn)對加速度的檢測以及實現(xiàn)預警功能；T型諧振器包括水平梁和垂直梁，水平梁的一端固定在錨點上，另一端與敏感質量塊連接，垂直梁的一端在水平梁的中點處垂直連接，另一端處于懸空狀態(tài)；驅動電極分布在水平梁一側，調控電極分布在水平梁兩側，水平梁的水平梁感應電極分布在水平梁一側，垂直梁的垂直梁感應電極分布在垂直梁的兩側。其實現(xiàn)了加速度計靈敏度的提高，且實現(xiàn)了高分辨率加速度預警效果。

技術研發(fā)人員：李磊,武煥臣,洪逸飛,李英蕊
受保護的技術使用者：山東理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19