一種MEMS“三明治”電容式加速度計研究的開題報告

一種MEMS“三明治”電容式加速度計研究的開題報告1.研究背景MEMS（Micro-electromechanicalsystems）技術(shù)是指微型電子機械系統(tǒng)，結(jié)合集成電路制造技術(shù)和微機械加工技術(shù)，制造出微小零件和微型器件，目前已廣泛應(yīng)用于傳感器、微電子器件、光學(xué)器件等方面。加速度計是一種常見的傳感器，用于測量物體加速度及其分量。目前市面上的加速度計主要有MEMS電容式加速度計、MEMS壓電式加速度計、MEMS磁性式加速度計等。電容式加速度計具有體積小、功耗低、靈敏度高等優(yōu)點，因此應(yīng)用范圍廣泛，成為研究重點。2.研究內(nèi)容和研究目的本研究旨在設(shè)計一種基于MEMS電容式加速度計的“三明治”型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高精度加速度測量，以應(yīng)對現(xiàn)有加速度計的不足之處。具體研究內(nèi)容包括：（1）設(shè)計“三明治”電容式加速度計的結(jié)構(gòu)，包括上下兩層電容結(jié)構(gòu)和中間的結(jié)構(gòu)層。（2）通過數(shù)值模擬和實驗驗證，確定“三明治”電容式加速度計的工作原理和靈敏度等參數(shù)。（3）優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，提高加速度計的性能。研究目的是基于MEMS電容式加速度計，設(shè)計出一種高精度、穩(wěn)定性強、體積小的加速度計，在汽車安全、導(dǎo)航定位、地震監(jiān)測等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。3.研究方法和技術(shù)路線（1）理論分析使用力學(xué)分析和電磁學(xué)原理，對MEMS電容式加速度計的結(jié)構(gòu)進行分析和優(yōu)化。通過建立數(shù)學(xué)模型，研究不同參數(shù)對加速度計性能的影響。（2）數(shù)值計算使用ANSYS等有限元軟件，對加速度計的結(jié)構(gòu)進行有限元分析和模擬，驗證理論分析結(jié)果，確定優(yōu)化參數(shù)。（3）制備加速度計樣品采用化學(xué)氣相沉積和干法腐蝕等技術(shù)，制備出加速度計的樣品。（4）實驗驗證通過振動試驗和跌落試驗等測試手段，驗證加速度計的性能和穩(wěn)定性，對比其與已有商用產(chǎn)品的差異。4.研究計劃和進度安排本研究的時間周期為兩年，主要計劃和進度安排如下：（1）前期準備熟悉MEMS技術(shù)、加速度計原理和相關(guān)文獻，制定研究方案和計劃表。（2）理論研究對MEMS電容式加速度計的結(jié)構(gòu)進行理論分析和建模，計算其參數(shù)。（3）數(shù)值計算利用ANSYS等有限元軟件，進行有限元分析和模擬，確定優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。（4）樣品制備采用化學(xué)氣相沉積和干法腐蝕等技術(shù)，制備出加速度計的樣品。（5）實驗驗證對制備的加速度計樣品進行振動、跌落等試驗，驗證其性能和穩(wěn)定性。（6）數(shù)據(jù)分析和文章撰寫對實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，撰寫研究論文。5.參考文獻[1]ShengyangLiu,JiansheLiu,FengchunLuo,ChunyaoHuang,JilongLi,andXiaodongHuang.Designandanalysisofamicro-machinedsandwichstructurecapacitiveaccelerometerwithincreasedsensingcapability.MicrosystemTechnologies,2015,22(10):2349-2355.[2]YongWang,BaoCheng,YeTian,andShufaLi.Designandanalysisofasandwich-typestructurecapacitiveaccelerometerforimprovedseismicsensingandisolation.JournalofMicromechanicsandMicroengineering,2017,27(5):55003.[3]MengxiaLi,QianWang,LinglingWang,XinyuLiu,WenxueSun,andXiaohuaLiu.StudyonaTriaxialMicroCapacitiveAccelerometerBasedonth