硅微谐振式加速度计温漂补偿研究

张 含， 丁徐锴， 李宏生

(1.东南大学 仪器科学与工程学院，江苏 南京 210096；2.东南大学 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，江苏 南京 210096)

0 引 言

硅微谐振式加速度计是基于微机械加工工艺的一种微机电系统(micro-electro-mechanincal system,MEMS)惯性器件,是近年来微传感器研究的热点之一。相对于一般的电容检测式加速度计，硅微谐振式加速度计具有许多优势：体积小、功耗低、高品质因数带来的高灵敏度，可连续自检，输出准数字信号具有高精度和稳定性[1,2]。美国Drapper实验室一直是硅微谐振式加速度计研究领域的领军单位，其加速度计分辨率高、动态特性优良。我国在此方面的研究起步较晚，但仍取得了显著的成就。2018年电子科技大学和中北大学联合提出了一种基于微杠杆原理的左右分布式低交叉耦合、高灵敏度的硅微谐振加速度结构，左右谐振工作谐振频率分别为149.49,150.8 kHz。在工作频率下，X方向位移远大于Y，Z方向，表明工作模态具有优良的抗干扰能力；其次，在±50gn的设计量程内对结构的灵敏度进行了仿真分析，结果表明，其灵敏度为160.51 Hz/gn[3]。

硅微谐振式加速度计工作温度通常在-40～60 ℃之间，温度波动会使品质因数发生变化，进而影响谐振频率和驱动电压的稳定性。为了抑制温度误差，国内外研究机构从结构和电气两方面入手，对提高谐振器的温度稳定性及温度补偿方法展开了研究。东南大学设计一种折叠硅谐振加速度计，结构能有效地消除硅结构与玻璃基片热膨胀失配引起的应力，提高系统的偏置稳定性和标度稳定性[4]；……