硅微机械结构振动幅度电学测量新方法及实验

"一种硅微机械结构振动幅度的电学测量方法及实验研究 (2013年)"，这篇论文来源于江苏省自然科学基金项目、江苏省高校自然科学研究基金项目和江苏省气象探测与信息处理重点实验室开放课题项目，发表于2013年12月的《传感技术学报》第26卷第12期。 文章主要探讨了在硅微机械结构（Silicon Micro-Mechanical Structures，SMMS）领域的一个关键问题，即如何精确测量微小振动幅度。传统的计算机视觉测量方法由于封装困难而难以实施，而电学测量则可能受到接口电路参数的影响，导致精度下降。为了解决这些问题，作者们对采用静电梳齿驱动和平板电容检测的硅微谐振结构进行了深入的建模和分析。 论文提出了一个基于单边带电压比的电学测量振动幅度的新方法。这种方法的核心是利用振动引起的电容变化来推算振动幅度，通过分析单边带电压的比例关系，可以更准确地测量微小振动。实验结果显示，所研制的硅微机械谐振加速度计在受迫振动下的振动幅度达到了0.25微米（μm），显示了该方法的有效性。 此外，频谱分析揭示了上电噪声可能导致的额外振动幅度，这为理解和改进系统的噪声性能提供了重要线索。该测试方法不仅适用于振动幅度的测量，还可以应用于硅微谐振结构的谐振频率测量，进一步推动了高品质因数硅微机械谐振器的静电自激驱动技术的发展。 这篇论文为硅微机械结构的精确测量提供了一种创新的电学方法，有助于提升微电子设备的性能和稳定性，对于微纳传感器和执行器的设计与优化具有重要的理论和实践价值。