0.3ng/Hz1/2超高灵敏度MEMS加速度计研究进展

王 秋，刘骅锋，许强伟，宋萧萧，严世涛，涂良成

(华中科技大学物理学院引力中心，重力导航教育部重点实验室，武汉 430074)

高精度加速度计是惯性测量系统的核心部件之一，在地球物理，重力辅助导航，资源勘探等方面有广泛的应用。传统高精度加速度计有：石英挠性加速度计、静电加速度计、电磁加速度计、石英谐振梁式加速度计、光学加速度计、原子干涉、超导加速度计等[1-5]。传统高精度静电反馈加速度计以静电力作为伺服反馈力，静电力对加速度计反馈极板与检验质量之间的间距成平方反比关系。主要分为空间静电悬浮、石英挠性静电反馈、金属挠性静电反馈加速度计三种[6-7]。高精度电磁反馈加速度计的反馈执行机一般是通电线圈在磁场中产生安培力作为反馈力，主要分为金属挠性、石英、电化学式等电磁反馈加速度计[8-9]。谐振梁式加速度计通过检测频率的改变检测加速度变化。原子干涉加速度计是在真空中上抛或下落冷却原子团，用拉曼光激励形成物质波干涉，加速度信息在原子干涉条纹的相位中。超导重力仪也是一种测量重力加速度的仪器，它利用超导体独特的迈斯纳效应和零电阻特性，使检验质量稳定悬浮在磁场中。但是上述传统高精度加速度计的体积、重量以及成本在一些有较小体积、重量要求或者低成本需求的领域应用受到限制。

随着MEMS技术的突飞猛进，MEMS传感器低成本、批量化、小体积和低功耗等优势逐渐凸显出来。……