一種MEMS“三明治”電容式加速度計(jì)研究的開題報(bào)告

一種MEMS“三明治”電容式加速度計(jì)研究的開題報(bào)告1.研究背景MEMS（Micro-electromechanicalsystems）技術(shù)是指微型電子機(jī)械系統(tǒng)，結(jié)合集成電路制造技術(shù)和微機(jī)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(jì)是一種常見的傳感器，用于測(cè)量物體加速度及其分量。目前市面上的加速度計(jì)主要有MEMS電容式加速度計(jì)、MEMS壓電式加速度計(jì)、MEMS磁性式加速度計(jì)等。電容式加速度計(jì)具有體積小、功耗低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用范圍廣泛，成為研究重點(diǎn)。2.研究?jī)?nèi)容和研究目的本研究旨在設(shè)計(jì)一種基于MEMS電容式加速度計(jì)的“三明治”型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高精度加速度測(cè)量，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)有加速度計(jì)的不足之處。具體研究?jī)?nèi)容包括：（1）設(shè)計(jì)“三明治”電容式加速度計(jì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定“三明治”電容式加速度計(jì)的工作原理和靈敏度等參數(shù)。（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，提高加速度計(jì)的性能。研究目的是基于MEMS電容式加速度計(jì)，設(shè)計(jì)出一種高精度、穩(wěn)定性強(qiáng)、體積小的加速度計(jì)，在汽車安全、導(dǎo)航定位、地震監(jiān)測(cè)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(duì)MEMS電容式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)加速度計(jì)性能的影響。（2）數(shù)值計(jì)算使用ANSYS等有限元軟件，對(duì)加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和模擬，驗(yàn)證理論分析結(jié)果，確定優(yōu)化參數(shù)。（3）制備加速度計(jì)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(jì)的樣品。（4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證通過振動(dòng)試驗(yàn)和跌落試驗(yàn)等測(cè)試手段，驗(yàn)證加速度計(jì)的性能和穩(wěn)定性，對(duì)比其與已有商用產(chǎn)品的差異。4.研究計(jì)劃和進(jìn)度安排本研究的時(shí)間周期為兩年，主要計(jì)劃和進(jìn)度安排如下：（1）前期準(zhǔn)備熟悉MEMS技術(shù)、加速度計(jì)原理和相關(guān)文獻(xiàn)，制定研究方案和計(jì)劃表。（2）理論研究對(duì)MEMS電容式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析和建模，計(jì)算其參數(shù)。（3）數(shù)值計(jì)算利用ANSYS等有限元軟件，進(jìn)行有限元分析和模擬，確定優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)的樣品。（5）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)制備的加速度計(jì)樣品進(jìn)行振動(dòng)、跌落等試驗(yàn)，驗(yàn)證其性能和穩(wěn)定性。（6）數(shù)據(jù)分析和文章撰寫對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，撰寫研究論文。5.參考文獻(xiàn)[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