研究發現雙模式設計可提高加速度計 MEMS 加速度計的精度

中國科學院空天信息研究所鄒旭東教授領導的研究團隊提出了一種新的解決方案，以解決諧振微機電系統（MEMS）加速度計中兩個長期存在的問題：溫度漂移和死點測量。

通過引入有效分離設備差分光束工作頻率的雙模設計，該團隊實現了傳感器精度和性能的改進。他們的發現最近 發表 V 微系統和納米工程。

研究表明，以第一諧振模式驅動一個梁，以第二諧振模式驅動另一個梁可以改善溫度補償並減輕通常導致測量盲區的模態局部化效應。雙模式設計還保持幾何光束對稱性，這對於最大限度地減少溫度引起的誤差和保持穩定的傳感器性能至關重要。

實驗數據證實了該解決方案的有效性：與傳統方法相比，雙模式方法可將溫度漂移降低280倍以上。具體來說，經過差分補償後，溫度漂移從大約 342 mg 減少到 1.19 mg。此外，艾倫偏差和功率譜密度 (PSD) 分析顯示低頻噪聲顯著降低，從而提高了加速度計的精度和長期穩定性。

此外，該設計消除了兩個差分光束之間的頻率重疊，解決了光束工作頻率交叉時通常出現的死區問題。

研究人員強調，這種雙模式方法提供了一種經濟有效的方法來提高 MEMS 加速度計的性能，使其對於慣性導航和振動監測等應用很有價值。