刘 恒，舒进华，张 玉，杨添熠

(南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京 210044)

0 引言

微机械谐振式加速度计具有体积小、批量生产、功耗小、输出为频率信号抗干扰性强等特点[1-2]，其工作原理是通过加速度改变谐振梁有效刚度，从而改变谐振频率。主要有2种刚度改变类型：固有刚度改变型和外加静电负刚度型。固有刚度改变型中，加速度作用在可动质量块上产生惯性力，惯性力通过杠杆或直接加载在振梁的轴向端[1]。惯性力直接加载方式灵敏度小，接口电路难满足高分辨率的加速度敏感要求；杠杆力放大方式虽能提高灵敏度，但杠杆重复性差，容易变形导致力放大系数发生偏离或杠杆失效无法实现力的转换。微机械谐振式加速度计谐振频率与谐振梁的模态等效刚度和质量有关，一旦微结构流片后谐振频率就确定了，由于制造工艺误差的存在，微机械加速度计的谐振频率与设计期望值存在一定的偏差，基于机械固有刚度改变型无法实现灵敏度等参数的后续调整。基于平板电容的静电负刚度谐振加速度计能够在流片后利用加载电压来调节指标参数[3-5]，通过加速度改变电容平板间距，间距又影响静电负刚度，静电负刚度与检测电压和加速度大小有关，静电负刚度和机械刚度又决定谐振频率[5]，整个原理过程存在非线性，难以精确求解出灵敏度；同时静电负刚度的存在，需要微结构中存在平板电容，加速度作用在平板电容上会引起质量块与谐振梁发生吸合现象[6]，限制了量程。……