[发明专利]静电驱动阶梯型微固支梁的驱动电压预测方法和系统

权利要求书

1.一种静电驱动阶梯型微固支梁的驱动电压预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取阶梯型微固支梁与底部固定电极之间的间隙模型、所述阶梯型微固支梁在静电力作用下发生变形的试函数模型和所述阶梯型微固支梁的结构参数；

根据所述阶梯型微固支梁与所述底部固定电极之间的间隙模型和所述阶梯型微固支梁在静电力作用下发生变形的试函数模型，确定所述阶梯型微固支梁发生吸合时的临界试函数系数；

根据所述阶梯型微固支梁的结构参数和所述临界试函数系数，计算所述阶梯型微固支梁的驱动电压；

所述获取阶梯型微固支梁与底部固定电极之间的间隙模型、所述阶梯型微固支梁在静电力作用下发生变形的试函数模型和所述阶梯型微固支梁的结构参数的步骤之前，还包括：

建立所述阶梯型微固支梁在静电力作用下发生变形的所述试函数模型，所述试函数模型的表达式为：

其中，m为常数，α为阶梯型微固支梁无量纲长度比值、β为阶梯型微固支梁无量纲宽度比值，

2.根据权利要求1所述的静电驱动阶梯型微固支梁的驱动电压预测方法，其特征在于，在所述获取阶梯型微固支梁与底部固定电极之间的间隙模型、所述阶梯型微固支梁在静电力作用下发生变形的试函数模型和所述阶梯型微固支梁的结构参数之前，还包括：

建立所述获取阶梯型微固支梁与所述底部固定电极之间的间隙模型，所述间隙模型表达式为：g(x)＝g₀+g_x，其中g₀为所述阶梯型微固支梁固定端与所述底部固定电极之间的初始间隙，g_x为所述阶梯型微固支梁上任意位置x到所述底部固定电极的竖向距离。

3.根据权利要求1所述的静电驱动阶梯型微固支梁的驱动电压预测方法，其特征在于，所述阶梯型微固支梁无量纲长度比值α的计算公式为：α＝L2/L，所述阶梯型微固支梁无量纲宽度比值β的计算公式为：β＝b1/b2；

其中，L2为所述阶梯型微固支梁静电力作用区长度，L所述阶梯型微固支梁总长度，b1为所述阶梯型微固支梁非静电力作用区宽度，b2为所述阶梯型微固支梁静电力作用区宽度。

4.根据权利要求1所述的静电驱动阶梯型微固支梁的驱动电压预测方法，其特征在于，所述根据所述阶梯型微固支梁与所述底部固定电极之间的间隙模型和所述阶梯型微固支梁在静电力作用下发生变形的试函数模型，确定所述阶梯型微固支梁发生吸合时的临界试函数系数的步骤中，包括：

采用单变量非线性方程获得所述临界试函数系数η，其中，所述单变量非线性方程表达式为：其中K(η)＝K_b+3K_aη²+K_r，η为所述临界试函数系数，为所述试函数模型的表达式的一阶导数、为的二阶导数，E为材料弹性模量，h为所述阶梯型微固支梁厚度，L为所述阶梯型微固支梁总长度，σ_r为所述阶梯型微固支梁残余应力，κ＝1+12Gl²/Eh²为尺度效应系数，G为剪切模量，l为材料特性长度参数，g₀为所述阶梯型微固支梁固定端与所述底部固定电极之间的初始间隙，g_x为所述阶梯型微固支梁上任意位置x到所述底部固定电极的竖向距离。

5.根据权利要求4所述静电驱动阶梯型微固支梁的驱动电压预测方法，其特征在于，所述根据所述阶梯型微固支梁的结构参数和所述临界试函数系数，计算所述阶梯型微固支梁的驱动电压的过程包括：

根据以下表达式计算所述驱动电压：

V_p为所述阶梯型微固支梁的驱动电压，ε₀为真空介电常数，ε_r为介质的相对介电常数。