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低g值压阻式三轴加速度传感器研究
| 论文题名： | 低g值压阻式三轴加速度传感器研究 |
| 关键词： | 汽车稳定控制系统;低g值加速度传感器;应力分析;压焊工艺 |
| 摘要： | 针对低g值加速度传感器在汽车稳定控制系统的应用需求，本文给出了一种压阻式三轴加速度传感器的基本结构，该传感器主要由外部支撑体、双L型梁（4个）、中间双梁及各梁连接的质量块（2个）构成。为实现对低g值加速度的测量,分别构建L型梁、中间双梁的应力计算模型，结合材料力学研究梁根部的应力集中问题。基于压阻效应分析梁根部12个压敏电阻阻值随加速度的变化，理论计算给出该传感器可实现对外加加速度（ax、ay和az）的测量。利用COMSOL Multiphysics仿真软件构建了低g值三轴加速度传感器结构仿真模型，在传感器芯片的质量块上表面补偿对称结构的质量块（竖直放置和水平放置），在此基础上分析沿3个方向（x、y、z）外加加速度时，梁结构的表面应力情况，并研究弹性单元的尺寸对输出电压的影响。利用MEMS技术开展加速度传感器芯片工艺制作，通过组合封装方法实现补偿质量块与传感器芯片集成化，采用压焊工艺完成测试芯片样品的封装。 采用振动台、万用表等仪器构成测试装置，研究分析芯片样品的特征频率、灵敏度和交叉干扰特性。实验结果表明，在室温条件下，当电源电压为5.0 V时，频率范围在0～20000 Hz内，补偿竖直质量块的低g值加速度传感器的x、y、z三轴灵敏度分别为12.81 mV/g、22.36 mV/g和24.73 mV/g,在0～2 g的测量范围内传感器灵敏度特性有效提升，实现了对低g值范围的加速度测量。 |
| 作者： | 郝家奇 |
| 专业： | 微电子学与固体电子学 |
| 导师： | 赵晓锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 黑龙江大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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