刘广军，姜 涛

（同济大学 机械与能源工程学院，上海201804）

加速度计是惯性导航、惯性制导和控制检测设备的重要测量元件，用来测量载体的运动加速度［1］.采用MEMS（micro－electro－mechanical systems）技术加工的电容式硅微加速度计具有结构简单、功耗低、成本低、噪声特性好、漂移低等诸多优点，已成为当前研究的热点和主流［2］.当前针对微加速度计结构设计的研究集中在两个方面［2－5］：一是通过直接制作微加速度计原型来验证设计，此种方法耗费大量时间与经费；二是针对微加速度计结构的尺寸优化来提高其灵敏度，但这种方法的效率较低，且存在着不能变更结构拓扑的缺陷.

通过微加速度计结构拓扑的创新与优化来改善性能，一直是微结构设计的一大难题，原因是微结构的拓扑形态决定了微结构的功能、载荷、约束和材料配置等的适用范围，对微加速度计结构拓扑的设计与优化研究，尚存很大的研究空间［6］.

为此，本文以一种MEMS技术制备的电容式谐振微加速度计为研究对象，建立微加速度计检测电容为输出性能的计算模型，实现面向微加速度计最终输出性能——检测电容的动力学特性与检测特性的分析；为提高微加速度计的输出性能，建立了拓扑优化数学模型，根据拓扑优化流程进行了微加速度计结构拓扑优化，并以算例说明所提方法的有效性.

1 微加速度计的工作原理与输出性能建模

1.1 微加速度计的结构与工作原理

微加速度计的结构如图1a所示.该微加……