《表1 复合八梁结构传感器前四阶模态的固有频率》

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《低侧向效应MEMS压阻式加速度传感器》

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k Hz

本小节将采用有限元分析中的模态分析和静态分析等方法分别对传感器敏感梁上最大应力以及固有频率进行仿真，验证传感器尺寸设计的合理性。仿真分析过程中的参数设置为:材料弹性模量设置为1.66×1011N/m2（硅材料的弹性系数），材料密度设置为2 331 kg/m3（硅材料的密度），材料泊松比设置为0.278（硅材料的泊松比），建模和分析过程均采用全命令流（APDL）的方式实现[12]，分析过程主要为静态分析和动态分析。静态分析主要分析结构在受到一定加速度作用下敏感梁上的应力分布，图4为z向100 g加速度作用下复合八梁结构传感器芯片的应力分布图。由图4可以看出，复合八梁结构敏感梁上最大应力为21.1 MPa，未超出硅材料屈服极限。有限元分析软件中的模态分析可有效地对传感器敏感结构的动态特性进行评估，表1为传感器敏感结构的前四阶固有频率。其中一阶固有频率为15.004 kHz。