基于微机电系统的多梁压阻式振动传感器：性能提升与应用

本文主要探讨了一种创新的多梁结构压阻式测振加速度传感器的设计与研发，旨在满足制造装备智能化发展中对高精度、低成本和小型化的测振传感器需求。传统的加速度传感器存在性能局限、成本较高以及体积较大等问题，因此，研究团队采用微机电系统（MEMS）技术，通过在传统双桥结构中融入两根短小敏感梁来改进传感器设计。 首先，通过增加敏感梁，传感器的固有频率得以提升，这样在保持测量精度的同时，提高了响应速度，增强了动态范围。设计过程中，研究人员利用梁变形理论来分析并确定最佳的结构尺寸，以确保在承受最大应力时，传感器仍能保持良好的线性响应和稳定性。 制造工艺上，采用硅材料作为基底，采用硅刻蚀技术进行精细加工，接着进行了硼离子注入以增强材料的压电性能，随后通过溅射金属铝和阳极键合等步骤来实现电极和封装。这些先进的工艺保证了传感器的集成度和可靠性。 实验结果显示，新型多梁压阻式加速度传感器表现出优异的性能，即使在高频率下也能精确测量加速度信号，其在1g下的灵敏度达到0.544毫伏，满量程精度为1.76%，而固有频率高达13.61千赫兹。与传统的双桥结构相比，其综合性能提升了约85%，这在提高设备智能化水平和降低维护成本方面具有显著优势。 本文的研究成果不仅填补了现有传感器技术的空白，也为制造装备的振动监测提供了更高效、经济的解决方案，对于推进制造业向智能化和精细化方向发展具有重要意义。关键词包括微机电系统、加速度传感器、固有频率和灵敏度，这些是论文的核心技术点，也是读者进一步了解和应用的关键点。