[发明专利]一种硅微谐振式加速度计

说明书

本发明提供的一种硅微谐振式加速度计，微机械杠杆机构的力臂远离锚体的一端固定在质量块上，谐振器的运动部件与力臂连接，并由力臂带动产生位移，谐振器关于质量块的中线对称设置，相互对称的两个谐振器的运动部件在受力后位移方向相反，谐振器关于质量块的中线对称设置，使得两个谐振器工作模态的谐振频率相等，两个谐振器分布在质量块的两端可以大大减小谐振结构的互扰，减小加速度计的噪声水平，并且，由于谐振器位于质量块的两端，可大大减小由于质量块加工不对称引起谐振结构的不对称振动，因此，大大降低了因工艺误差、温度变化与环境振动引起的漂移，从而从结构上有效的抑制了环境因素的干扰，有效提高了加速度计的灵敏度。

技术领域

本发明涉及惯性导航系统用的配件，尤其涉及一种硅微谐振式加速度计。

背景技术

硅微机械电容式加速度计是检测外界加速度大小的一种惯性传感器，把外界加速度的变化转化为自身谐振器谐振子的运动，然后输出频率信号。近年来，随着微加工技术的进步，硅微加速度计的精度不断提高，有较高的精度和抗干扰能力等诸多优点，可以广泛应用于军事导航，深空探测等高精尖领域，具有极其广泛的应用前景。

加速度计作为惯性导航系统的关键器件，直接决定惯性导航系统的性能。在当今现代化高技术战争中，随着战场需求的日益复杂，战术武器的惯性导航系统在要求加速度计成本低、体积重量小、抗冲击能力强的同时，还要求高灵敏度。

现有技术中的谐振式加速度计均为上下分布形式，虽然具备了较高的灵敏度，但谐振器本身占据了质量块的中间位置，当质量块左右加工不对称时会导致谐振器左右谐振梁受力不均，同时，由于上下谐振器距离分布较近，谐振后也会产生一定的相互耦合，降低了加速度计的精度。

发明内容

本发明提供的一种硅微谐振式加速度计，旨在解决现有技术中的加速度计结构不合理、精度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种硅微谐振式加速度计，包括基底、活动连接在基底上的质量块、谐振器和微机械杠杆机构，所述微机械杠杆机构包括键合于所述基底上的锚体和转动连接在所述锚体上的力臂，所述力臂远离所述锚体的一端固定在所述质量块上，所述谐振器包括运动部件，每个运动部件由独立的力臂带动并产生位移，由力臂带动的运动部件位于定位该力臂的锚体与所述质量块之间，所述谐振器关于所述质量块的中线对称设置，并且，相互对称的两个谐振器的运动部件在受力后位移方向相反。

本发明提供的一种硅微谐振式加速度计，微机械杠杆机构的力臂远离锚体的一端固定在质量块上，谐振器的运动部件与力臂连接，并由力臂带动产生位移，谐振器关于质量块的中线对称设置，相互对称的两个谐振器的运动部件在受力后位移方向相反，谐振器关于质量块的中线对称设置，使得两个谐振器工作模态的谐振频率相等，两个谐振器分布在质量块的两端可以大大减小谐振结构的互扰，减小加速度计的噪声水平，并且，由于谐振器位于质量块的两端，可大大减小由于质量块加工不对称引起谐振结构的不对称振动，因此，大大降低了因工艺误差、温度变化与环境振动引起的漂移，从而从结构上有效的抑制了环境因素的干扰，有效提高了加速度计的灵敏度。另外，微机械杠杆机构的力臂较长，最大限度的放大了质量块的受力，提高了加速度计的机械灵敏度。

一种可选的方案，所述质量块的形状为长方体，所述力臂的长度不小于所述质量块的长度。

力臂的长度不小于质量块的长度，力臂可以对质量块的受力进行大幅度放大，提高了加速度计的灵敏度。

一种可选的方案，所述谐振器有两个，两个谐振器沿质量块的长度方向布置并且分别位于所述质量块的两端，两个微机械杠杆机构沿所述质量块的宽度方向布置并且分别位于所述质量块的两侧。

该布置方式使得两个谐振器之间具有较大的距离，从而可以有效地避免两个谐振器相互干扰，提高了加速度计的精度。

一种可选的方案，所述力臂与所述质量块连接的位置位于所述质量块的顶面的相对两个顶点上。