一种谐振式加速度计的制作方法

本技术属于谐振式传感器整体结构，具体涉及一种谐振式加速度计。

背景技术：

1、惯性导航系统利用陀螺仪和加速度计同时测量在体运动的角速度和加速度，解算出目前的三维空间中的姿态和速度，进而得到所需要的导航信息。加速度计作为惯性导航系统的核心元件其性能指标直接影响到惯性导航的整体性能，因此加速度计技术是惯性导航的重要技术之一。

2、相比较目前常用的摆式加计。谐振式硅微加速度计以其准数字输出，具有长期重复性精度高，体积小，功耗低等优势，相比较目前其它类型的mems加速度计相比，谐振式硅微加速度计同样具有较大的优势。因此谐振式硅微加速度计是近年来高精度加速度计的研究热点，同时也是下一代高精度加速度计的研究方向。

3、谐振式硅微加速度计的工作机理是通过质量块敏感到加速度产生惯性力后在双端固定音叉的轴向上产生负载，使双端固定音叉的谐振频率发生变化，通过静电激励配合电容检测得到其谐振频率的变化量，进而求得当时受到在敏感轴方向的加速度值。由于传感器敏感其所受的加速度，因此其需要有活动部件敏感加速度值，并能反馈到谐振器上。因此敏感加速度的方式是该型传感器测试精度的关键。

4、目前硅微谐振式加速度计的敏感方式主要是通过质量块平动进行加速度的敏感。为了解决平动方式输出应力较小，传感器测试精度较低的问题，尝试在谐振器输入端前增加杠杆放大机构以提高测试精度。虽然杠杆机构可以一定的提高输出应力的大小，但由于存在加工误差，使其正负加速度输入时放大倍数发生变化，增加传感器的非线性，同时增加了结构复杂程度，降低整体可靠性使最终测得的谐振梁谐振频率有一定的误差。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种谐振式加速度计，能够降低结构复杂程度，降低非线性，并提高结构对加工误差的耐受程度，提高谐振式硅微加速度计的加速度测量精度，改善其动态性能。

2、本实用新型提供一种谐振式加速度计，包括：两个质量块结构1、锚点结构2、两个谐振器结构3、挠性筋5，其中：

3、两个质量块结构1之间通过两个平行的谐振器结构3连接；

4、锚点结构2两侧通过两个挠性筋5连接在两个质量块结构1上，且锚点结构2位于两个谐振器结构3的对称轴上；

5、两个质量块结构1、锚点结构2、两个谐振器结构3和两个挠性筋5一体成型；

6、两个谐振器结构3在两个质量块结构1敏感加速度时，根据拉应力和压应力产生频率变化，频率变化用于表征加速度。

7、可选的，两个谐振器结构3之间的距离根据谐振式加速度计的设计标度因数确定；

8、设计标度因数越大两个谐振器结构3之间的距离越近。

9、可选的，谐振式加速度计还包括：限位机构4；

10、限位机构4贴合两个质量块结构1的外侧设置，限制两个质量块结构1沿两个谐振器结构3的长度方向的平动。

11、可选的，限位机构4的数量为多个；

12、限位机构4还用于限制两个质量块结构1沿面内面外方向的运动；

13、面内面外方向与两个谐振器结构3的长度方向和宽度方向均垂直；两个谐振器结构3的宽度方向为谐振式加速度计的敏感轴。

14、可选的，限位机构4使用回型梁结构。

15、可选的，两个谐振器结构3的长度根据谐振式加速度计的设计基准频率确定。

16、本实用新型提供一种谐振式加速度计，包括：两个质量块结构1、锚点结构2、两个谐振器结构3、挠性筋5，两个质量块结构1通过锚点结构2和两个谐振器结构3连接；锚点结构2位于两个谐振器结构3中间；锚点结构2的两侧开设有凹槽，在锚点结构2上形成两个挠性筋5；两个质量块结构1、锚点结构2、两个谐振器结构3一体成型；两个谐振器结构3在两个质量块结构1敏感加速度时，根据拉应力和压应力产生频率变化，频率变化用于表征加速度。本实用新型可通过改变谐振器结构与锚点结构之间的距离改变谐振式加速度计的放大倍数，进而可省略杠杆放大机构，降低工艺误差的影响，同时，本实用新型将检测质量块的平动改为检测质量块的转动，使质量块外侧的线速度大于内侧谐振器处的线速度，因而当将限位机构布置在质量块外侧时，使限位机构更易控制质量块的非敏感轴方向的运动，由于限位机构可以布置在质量块外侧，进而增大了限位机构的布局尺寸，进而较易提高一阶模态优化其动态性能并且结构强度高。

技术特征：

1.一种谐振式加速度计，其特征在于，包括：两个质量块结构(1)、锚点结构(2)、两个谐振器结构(3)、两个挠性筋(5)，其中：

2.根据权利要求1所述的谐振式加速度计，其特征在于，两个谐振器结构(3)之间的距离根据谐振式加速度计的设计标度因数确定；

3.根据权利要求1所述的谐振式加速度计，其特征在于，还包括：限位机构(4)；

4.根据权利要求3所述的谐振式加速度计，其特征在于，限位机构(4)的数量为多个；

5.根据权利要求1所述的谐振式加速度计，其特征在于，限位机构(4)使用回型梁结构。

6.根据权利要求1所述的谐振式加速度计，其特征在于，两个谐振器结构(3)的长度根据谐振式加速度计的设计基准频率确定。

技术总结本技术提供一种谐振式加速度计，包括：质量块结构(1)、锚点结构(2)、谐振器结构(3)、挠性筋(5)；质量块结构(1)之间通过两个平行的谐振器结构(3)连接；锚点结构(2)两侧通过两个挠性筋(5)连接在两个质量块结构(1)上，且锚点结构(2)位于两个谐振器结构(3)的对称轴上；质量块结构(1)、锚点结构(2)、谐振器结构(3)和挠性筋(5)一体成型；两个谐振器结构(3)在两个质量块结构(1)敏感加速度时，根据拉应力和压应力产生频率变化，频率变化用于表征加速度；通过改变谐振器与锚点位置之间的距离改变其放大倍数；通过两谐振器做差消除掉共模误差项。本技术实施例结构简单，无力放大机构。技术研发人员：段嘉晟,张博文,郭雪涛,闫鑫,张习文受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所技术研发日：20231215技术公布日：2024/7/25