一种具有宽开环动态范围的准零刚度微机电系统（MEMS）加速度计

《Journal of Microelectromechanical Systems》：A Quasi-Zero Stiffness MEMS Accelerometer With Wide Open-Loop Dynamic Range

准零刚度MEMS加速器通过电热可调刚度机制实现±1g开环动态范围，7V加热电压下灵敏度提升至6.95V/g，噪声降低98.12%。

　　

摘要：

准零刚度微机电系统（MEMS）加速度计通过提高灵敏度可以实现高分辨率，但其动态范围通常受到限制。在这项研究中，我们提出了一种具有宽开环动态范围的准零刚度MEMS加速度计，该加速度计基于一种新型的电热可调刚度机制。该机制由两个曲率相反的相同弯曲梁和两个相同的折叠梁组成，所有这些部件都与测量质量并联连接。弯曲梁通过电热加热至屈曲状态，其负刚度抵消了折叠梁的正刚度，从而在制造后的位置实现大线性位移范围内的准零刚度。实验结果表明，在7伏的加热电压下，加速度计的灵敏度提高了39.5倍（达到6.95 V/g），噪声水平降低了98.12%（在5赫兹频率下噪声为510 ng/√Hz），同时保持了±1 g的开环动态范围。这项工作在提高MEMS加速度计的噪声水平的同时保持了宽开环动态范围，展现了前所未有的性能潜力。[2024-0217]