[发明专利]具有温度应力补偿和振动解耦能力的硅微谐振加速度计

摘要

本发明具有温度应力补偿和振动解耦能力的硅微谐振加速度计，包括质量块，杠杆，杠杆支撑悬臂，谐振音叉，质量块支撑臂等主要组成部分。当加速计所处环境温度发生改变时，谐振梁的长度将随之改变。杠杆支撑悬臂的热变形大小与谐振梁热应变保持匹配，使谐振梁轴向的热应力的到充分的释放，谐振音叉的谐振频率不受热应力的影响。音叉振动时，轴向产生微弱的位移牵动质量块振动，并牵连另一侧音叉形成振动耦合。两个音叉的振动频率相同时，振动频率不随载荷的变化而变化，形成灵敏度死区。这个范围的大小与振动耦合程度直接相关。所以本发明将加速度计结构整体分为对称的两部分，中间两个质量块由质量块支撑梁分别支撑，将灵敏度死区缩小到最小水平。

主权项

具有温度应力补偿和振动解耦能力的硅微谐振加速度计，其特征在于：包括左部A，和右部B两个左右对称的部分，左部A与右部B能够独立感受加速度的大小，左部A与右部B的结构相同，并关于两部分的联接中线对称；左部A，包括：谐振音叉(101)，音叉锚点(102)，上杠杆(103)，下杠杆(104)，第一杠杆悬臂支撑(105)，第一杠杆挠性支点(106)，第一杠杆悬臂支撑锚点(107)，第二杠杆悬臂支撑(108)，第二杠杆挠性支点(109)，第二杠杆悬臂支撑锚点(110)，质量块(111)，第一质量块支撑梁(112)，第二质量块支撑梁(113)，第一质量块支撑锚点(114)，第二质量块支撑锚点(115)，第三质量块支撑锚点(16)，第四质量块支撑锚点(17)，结构衬底(11)；谐振音叉(101)的一端通过音叉锚点(102)与结构衬底(11)连接，形成刚性支撑；谐振音叉(101)的另一端与上杠杆(103)、下杠杆(104)连接，感受经过上杠杆(103)和下杠杆(104)放大的质量块(111)产生的惯性力，上杠杆(103)、下杠杆(104)关于谐振音叉(101)的轴线上下对称，上杠杆(103)和下杠杆(104)组成的杠杆的靠中间端与谐振音叉(101)的另一端挠性联接，上杠杆(103)和下杠杆(104)组成的杠杆的两个远端与质量块(111)挠性连接，上杠杆(103)的杆臂偏谐振音叉(101)一端为第一杠杆挠性支点(106)，上杠杆(103)与第一杠杆悬臂支撑(105)的一端通过第一杠杆挠性支点(106)连接在一起，第一杠杆悬臂支撑(105)与谐振音叉(101)平行分布，第一杠杆悬臂支撑(105)的另一端通过第一杠杆悬臂支撑锚点(107)固定于结构衬底(11)；上杠杆(103)与谐振音叉(101)相互垂直；下杠杆(104)杆臂上偏音叉一端为第二杠杆挠性支点(109)，下杠杆 (104)与第二杠杆悬臂支撑(108)的一端通过第二杠杆挠性支点(109)连接在一起，第二杠杆挠性支点(109)到下杠杆(104)与质量块(111)联接端的距离和第二杠杆挠性支点(109)到下杠杆(104)与谐振音叉(101)的联接端的距离的比值为杠杆比，第二杠杆悬臂支撑(108)与谐振音叉(101)平行分布，第二杠杆悬臂支撑(108)的另一端通过第二杠杆悬臂支撑锚点(110)固定于结构衬底(11)；质量块(111)环绕谐振音叉(101)、音叉锚点(102)、上杠杆(103)、下杠杆(104)、第一杠杆悬臂支撑(105)、第一杠杆挠性支点(106)、第一杠杆悬臂支撑锚点(107)、第二杠杆悬臂支撑(108)、第二杠杆挠性支点(109)、第二杠杆悬臂支撑锚点(110)；质量块(111)的左右两侧分别连接第一质量块支撑梁(112)，第二质量块支撑梁(113)，质量块(111)依靠第一质量块支撑梁(112)，第二质量块支撑梁(113)的作用悬空于结构衬底(11)之上，第一质量块支撑梁(112)通过第一质量块支撑锚点(114)、第二质量块支撑锚点(115)与结构衬底固联；第二质量块支撑梁(113)通过第三质量块支撑锚点(16)，第四质量块支撑锚点(17)与结构衬底固联。