20、MEMS 加速度计设计模拟与运输跟踪技术解析

MEMS 加速度计设计模拟与运输跟踪技术解析

一、MEMS 加速度计的设计与模拟

在微机电系统（MEMS）领域，加速度计的设计和模拟是至关重要的研究方向。这里主要探讨了两种不同型号（Model X 和 Model Y）的单轴 MEMS 电容式加速度计。

（一）证明质量的位移灵敏度

证明质量的位移灵敏度公式为：
[S_d = x = \frac{M}{K} \times a]
其中，(M) 为质量，(K) 为弹簧的刚度。经计算得出，Model X 加速度计证明质量的位移灵敏度 (S_d = 3.53625 \times 10^{-8}m/g)，Model Y 加速度计的位移灵敏度 (S_d = 4.5096 \times 10^{-9}m/g)。

（二）模拟与结果

1. Model X 加速度计模拟
   • 频率模拟 ：以单晶硅为基础材料，模拟得到的频率为 2.1084 kHz。与计算值（参考表 2）相比，误差约为 0.492 kHz。
   • 位移模拟 ：同样以单晶硅为基础材料，总位移为 (5.4\times 10^{-8})。
   • 应力模拟 ：屈服点高达 (7.509\times 10^{-12} N/m^2)，超过此值，Model X 底部区域可能会发生故障。该模块可在应力范围为 (7.33\times 10^{-12} N/m^2) 内切换，最小值为 (0.175\times 10^