Utilizing mechanical micro-lever coupling structure to enhance sensitivity in mode-localized MEMS accelerometer

谐振器 有限元法 加速度计 材料科学 谐振器耦合系数 杠杆 灵敏度(控制系统) 微电子机械系统 联轴节(管道) 声学 电子工程 光电子学 工程类 物理 结构工程 机械工程 量子力学 冶金
作者
Zheng Wang,Xingyin Xiong,KunFeng Wang,Yang Wang,Bowen Wang,ZhiTian Li,Xudong Zou
出处
期刊:Sensors and Actuators A-physical [Elsevier BV]
卷期号:351: 114172-114172 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.sna.2023.114172
摘要

The sensitivity of the resonant sensors has been proven to be remarkably enhanced by using mode localization of the weakly coupled resonators as the sensing mechanism. This paper reports a mode-localized resonant accelerometer (ML-RXL) with a novel designed micro-lever mechanical coupler, which is connected with two identical resonators and interconnects the strain energy flow 'leaked' from the non-ideal anchors of the two resonators to enable weak mechanical coupling. The coupling stiffness between the resonators can be reduced by optimizing the anchor to make it more ideal to weaken the leakage energy or optimizing the critical dimension of the micro-lever to weaken the transmission of the leakage energy. A finite element method (FEM) simulation model is established and the simulation results demonstrate that the two methods can effectively weaken the coupling strength between the resonators and improve the sensitivity. The wafer-level vacuum-packaged ML-RXL prototype device is fabricated using the silicon-on-insulator process and is performed in both open-loop and closed-loop tests respectively. The open-loop experiment results demonstrate that the sensitivity of the prototype can be improved from 8.86AR/g to 46.28AR/g, which is consistent with the FEM simulation results. The closed-loop experimental results demonstrate that the sensitivity of the prototype is 46.10AR/g under the linear range of 0.22 g. Moreover, the noise floor decreases from 4.39μg/Hz to 1.71μg/Hz within 10 Hz bandwidth, and the bias-instability decreases from 4.27 μg to 1.6 μg.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
披着羊皮的狼应助sda采纳,获得10
3秒前
benyu完成签到,获得积分10
7秒前
尹小青完成签到,获得积分10
11秒前
浅浅殇完成签到,获得积分10
11秒前
cccui完成签到,获得积分10
12秒前
student完成签到,获得积分10
16秒前
所所应助科研通管家采纳,获得30
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
19秒前
20秒前
gglp完成签到 ,获得积分10
20秒前
20秒前
livra1058完成签到,获得积分10
21秒前
数乱了梨花完成签到 ,获得积分10
21秒前
JOY完成签到 ,获得积分10
21秒前
黑猫老师完成签到 ,获得积分10
23秒前
student发布了新的文献求助10
24秒前
应樱完成签到 ,获得积分10
29秒前
29秒前
英子完成签到 ,获得积分10
31秒前
金鑫完成签到,获得积分10
36秒前
LILLIAN完成签到 ,获得积分10
37秒前
zgaolei完成签到,获得积分10
38秒前
42秒前
sdbz001完成签到,获得积分0
50秒前
hanlixuan完成签到 ,获得积分10
51秒前
cccjjjhhh完成签到,获得积分10
53秒前
欣喜的涵柏完成签到 ,获得积分10
56秒前
58秒前
小洁完成签到 ,获得积分10
59秒前
小黄豆完成签到,获得积分10
1分钟前
博弈完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
PEIfq完成签到 ,获得积分10
1分钟前
花誓lydia完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6444815
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8258611
关于积分的说明 17591643
捐赠科研通 5504502
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2901561
邀请新用户注册赠送积分活动 1878538
关于科研通互助平台的介绍 1718121