动态轴向载荷下谐振梁振动响应分析*

邢维巍，张硕，樊尚春

（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191）

动态轴向载荷下谐振梁振动响应分析*

邢维巍*，张硕，樊尚春

（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191）

在航空航天飞行控制中，为实现关键参数的高精度高动态测量，急需发展具有快速响应特性的谐振式传感器。谐振式传感器本质上是输入与谐振器振动状态之间的映射。这种映射一般通过跟随输入的轴向载荷调制谐振梁的固有频率实现。高动态应用中的核心问题是动态轴向载荷下谐振梁的振动响应。利用基本的微元力学平衡关系建立了动态轴向力作用下谐振梁振动行为的数学模型。此模型比Mathieu方程的适用面更广，在一般假设下更难以进行解析或数值求解。为此引入了等效电路方法进行模型求解。通过对等效电路的仿真，得到了谐振梁在多种典型动态载荷下的振动响应。动态轴向载荷对于谐振梁的作用具有强烈的非线性和独特的规律，值得进一步深入研究探讨。

谐振传感器；动态载荷；等效电路；振动响应；Mathieu方程

EEACC：0220；1200；7310Gdoi：10.3969/j.issn.1004-1699.2016.09.013

硅微机械谐振式压力传感器具有高精度、高分辨率、高稳定性的优点［1］，是航空航天高精度压力测量的主要手段之一。随着飞行器技术要求的提高，高精度压力传感器应用场合从普通的飞行状态监测逐渐扩展到飞行控制，成为闭环控制系统的一环。应用的升级对传感器的性能，尤其是动态性能提出了苛刻的要求。……