MEMS惯导加速度计：设计、研究与高性能应用

"一种新型MEMS惯导加速度计的设计与研究" MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）技术是现代科技领域中的一个重要分支，它结合了微电子学和微机械学，制造出具有微型化、集成化特征的器件。这种技术的应用范围广泛，尤其在加速度传感器领域，因其小型化、高可靠性及低成本的优势，对航空航天、军事和消费电子等多个领域的发展产生了深远影响。 MEMS惯导加速度计是微惯性测量组合（Micro-Inertial Measurement Unit, MIMU）的关键组成部分，对于导航、定位和控制系统至关重要。在军用航空中，MIMU用于导弹和飞机的精确导航与制导，而在民用领域，它们被应用于无人机、自动驾驶车辆以及地震监测等领域，具有广阔的应用前景。 这篇由电子科技大学机械制造及其自动化专业硕士研究生杨晓光完成的学位论文，详细探讨了一种新型的MEMS惯导加速度计的设计与研究。论文首先阐述了MEMS加工工艺的现状，提出了一种基于各向异性体硅微加工技术的电容式加速度传感器设计，其结构简洁且易于实现。 电容式加速度传感器的工作原理基于电容的变化，当加速度作用于传感器时，会导致电容间隙的变化，从而改变电容值。论文中对相关的力学和电学模型进行了深入的理论推导，重点分析了传感器的性能，包括量程、线性度、抗冲击能力和响应频率等。论文还引入了有限元软件ANSYS进行仿真分析，以优化敏感元件的结构尺寸，确保在不同工作条件下传感器性能的稳定性和准确性。 此外，论文还讨论了静电力在传感器性能优化中的作用，通过合理设计开环和闭环控制系统，可以提高传感器的量程和稳定性。作者选择了适当的反馈系数和偏置电压，建立了闭环控制策略，进一步提升了传感器的性能。 根据优化设计的参数，这款新型加速度传感器表现出强大的性能，如超过70g的量程，能承受400g的纵向冲击和5000g的横向冲击，频率响应范围从0到2000kHz，理论上满足了大动态范围惯导加速度传感器的需求。 关键词涉及的方面包括：MEMS惯性测量组合、加速度传感器和闭环伺服控制，这些都是研究的核心内容。这篇论文的贡献在于提供了一种新型的高性能MEMS惯导加速度计设计方案，为相关领域的研究和技术发展提供了新的思路和理论支持。