一种具有多轴重力灵敏度的 MEMS 重力仪
应用物理
2021-02-11 v1
摘要
格拉斯哥大学最近研制出一种单轴微机电系统(MEMS)重力仪。该器件的灵敏度与稳定性已通过测量地球潮汐得到验证。该器件的成功部分得益于其极低的谐振频率。这一低频是通过几何反弹簧设计实现的，该设计采用成熟的 photolithography 与干法刻蚀技术制造。解析模型可用于计算这些非线性振荡系统的结果，但有限元分析的能力此前尚未被充分利用以探索参数空间。本文中，首先使用有限元模型复现了先前解析解的结果，随后将相同技术应用于优化重力仪设计。这些计算机模型提供了研究器件制造材料——各向异性 <100> 晶向晶硅——影响的能力。这是一个难以用解析方法研究的参数，但本文证明有限元建模通过考虑各向异性，可准确预测真实重力仪行为。随后利用有限元模型展示了一种三轴重力仪的设计，使重力张量得以测量——这是一种比原始单轴器件功能显著更强的测量工具。
引用
@article{arxiv.2102.05528,
title = {A MEMS gravimeter with multi-axis gravitational sensitivity},
author = {Richard P. Middlemiss and Paul Campsie and William Cunningham and Rebecca Douglas and Victoria McIvor and James Hough and Sheila Rowan and Douglas J. Paul and Abhinav Prasad and G. D. Hammond},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.05528},
year = {2021}
}