马智康， 赵亭杰， 刘国文,2， 李兆涵， 刘 宇， 徐宇新

(1.北京航天控制仪器研究所，北京 100039； 2.浙江大学 航空航天学院，浙江 杭州 310027)

0 引 言

目前惯性导航系统向高性价比、微型化、低功耗的方向发展。惯性技术与微机电技术相结合的微机电加速度计具有小尺寸、低成本、高灵敏度的特点[1]，在惯性导航领域得到广泛应用，因此成为下一代惯性器件的主要发展方向之一。 美国Draper实验室预测，到2030年，随着微加工技术的进一步成熟，微机电系统/微光机电系统(MEMS/MOEMS)加速度计将占据中低精度的主要市场。

1 微机电加速度计检测原理

本文设计的微机电加速度计采用“三明治”电容式结构，如图1，与梳齿式加速度计和扭摆式加速度计相比，该结构具有敏感质量大、误差源较少、精度潜力大等优点[2,3]。采用半导体批生产工艺加工的微机械敏感结构并结合电路集成一体化技术制作的“三明治”式微机电加速度计，是一种基于挠性摆式具有再平衡回路的微机电加速度计，由固定的控制电极与可动的检测质量块构成一对差动可变电容。敏感质量在外界加速度的作用下产生惯性力(或惯性力矩)，在Z向的位移将引起相应电容的差动变化，通过检测这一微小电容变化可以反映出在Z轴方向上的加速度。

当有加速度作用时，作为惯性质量的加速度计敏感摆片相对于中心位置发生偏移，该偏移量由差动电容检测，将偏差信号输入到伺服系统。偏差信号经过解调、放大等反馈到摆片上，此反馈电压形成的静电力将使原来偏离中心位置的摆片拉回到零位附近，静电力与惯性力大小相等、方向相反，因此，加速度计闭环时[4,5]，输出电压也即反馈电压，其大小与外界加速度成正比。……