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面向输出性能的微加速度计建模与拓扑优化
  • ISSN号:0253-374X
  • 期刊名称:同济大学学报(自然科学版)
  • 时间:2012
  • 页码:1364-1368
  • 分类:TP212[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]同济大学机械与能源工程学院,上海201804
  • 相关基金:国家自然科学基金(50805106,51075305);中央高校基本科研业务费专项资金
  • 相关项目:面向微结构与微器件的健壮性设计理论与方法研究
作者: 刘广军|姜涛|
中文摘要:

以MEMS(micro-electro-mechanical systems)技术制备的电容式微加速度计为研究对象,建立了其最终输出性能——检测电容的检测特性与其微结构之间的动力学模型,提出了微加速度计最终输出性能的计算方法,实现了面向微加速度计最终输出性能的动力学特性与检测特性分析.为提高微加速度计的输出性能,进行了微加速度计的结构拓扑优化.在考虑提高电容输出性能和模态约束的条件下,建立了微加速度计结构的拓扑优化流程与数学模型,并以优化算例说明方法的有效性.拓扑优化结果表明,优化后微加速度计的输出性能和灵敏度提高了4.92%,同时抑制了振动模态耦合,保持品质因子不变.

英文摘要:

This work focuses on a capacitive micro- accelerometer fabricated by micro-electro-mechanical systems MEMS technology, and the dynamics model between the detection characteristics of output performance (detection capacitance) and the microstructure is proposed. The calculation method of output performance of the accelerometer is presented. The analysis of the dynamics and detection characteristics of the accelerometer is achieved. To increase the output performance of the accelerometer, a structural topology optimization for the accelerometer is performed. The flow and mathematical model of the topology optimization for the accelerometer is built. A numerical example is presented to show the effectiveness of the method. The topology optimization results show that the output performance and sensitivity increase by 4. 92%. The coupling of vibration modes is avoided and the quality factor is kept unchanged.

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期刊信息
  • 《同济大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:同济大学
  • 主编:李杰
  • 地址:上海四平路1239号
  • 邮编:200092
  • 邮箱:zrxb@tongji.edu.cn
  • 电话:021-65982344
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-374X
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1267/N
  • 邮发代号:4-260
  • 获奖情况:
  • 国家双百期刊,第二届国家期刊奖重点科技期刊奖,1999年全国优秀高校自然科学学报一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:34557