微機(jī)電系統(tǒng)微傳感器的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-MechanicalSystems），即MEMS，是涉及到機(jī)械、電子、流體力學(xué)、熱力學(xué)、材料力學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科的交叉領(lǐng)域，它是微電子系統(tǒng)與其他可以進(jìn)行信息或能量傳輸、轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。
　　微梳齒諧振器是一種經(jīng)典的MEMS器件，由于其能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和其他能量的轉(zhuǎn)換，可以在從1KHz～1MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生較大的振幅，設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如汽車安全氣囊、小衛(wèi)星、磁頭驅(qū)

2、動(dòng)器等，因此對(duì)微梳齒諧振器的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，以及對(duì)MEMS器件的開發(fā)應(yīng)用具有重要意義。
　　本文圍繞微梳齒諧振器和微帶通濾波器的工作原理、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化以及空氣阻尼對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的影響等方面展開研究，旨在建立和完善MEMS傳感器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析技術(shù)。
　　針對(duì)微梳齒諧振器的工作原理的介紹，包括對(duì)其結(jié)構(gòu)的分析、靜電驅(qū)動(dòng)原理和動(dòng)力學(xué)原理的解析，為后續(xù)的微諧振器的動(dòng)態(tài)分析和建立系列化微諧振器器件的動(dòng)態(tài)特性分析求解程序提供了理

3、論依據(jù)。
　　針對(duì)微梳齒諧振器結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的研究是建立在微諧振器結(jié)構(gòu)參數(shù)化的基礎(chǔ)上，通過ANSYSWorkbench分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)諧振頻率的影響，為參數(shù)化的目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考和依據(jù)，通過模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，獲得共振頻率、主振型、幅頻、相頻曲線等相關(guān)振動(dòng)特性。
　　采用APDL編程分析研究了微梳齒諧振器在受到空氣阻尼時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，程序建立在對(duì)微諧振器結(jié)構(gòu)和功能的分析上，通過添加條件和約束建立程序模型，采用不同的有限元單元

4、類型代替微梳齒諧振器不同的功能部件，其中采用FLUID139單元類型設(shè)置空氣阻尼模型，最后通過分析結(jié)果數(shù)據(jù)總結(jié)出空氣阻尼對(duì)微梳齒諧振器振動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性影響，與其他方法相比，此方法快速、實(shí)用、適應(yīng)性好。
　　基于微梳齒諧振器結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化方法的總結(jié)對(duì)微帶通濾波器進(jìn)行優(yōu)化分析，并比較了其動(dòng)態(tài)特性在優(yōu)化前后的明顯改善。
　　本文主要以微梳齒諧振器的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)為例，為MEMS微傳感器的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種系統(tǒng)化分析模式