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地震动加速度传感器的研究

王晓丽  
【摘要】: 论文详细阐述了地震动加速度传感器在石油勘探,地震预测,市政工程以及军事上的重要意义。论文在研究分析了国内外地震动传感器发展的基础上,结合地震动传感器的发展方向,提出一种结构新颖的静电力平衡电容式地震动传感器。 文章重点研究了电容加速度传感器的结构、工作原理、力学、电学特性等。对微惯性器件常用的支撑梁作了分类,推导了各种梁结构Z向的弹性系数模型,进行了仿真比较。同时对电容式加速度计的优化设计提出了一些建议。 利用有限元分析软件ANSYS对地震动电容加速度传感器的结构进行了计算机模拟。通过静力学分析、模态分析和谐响应分析得出了传感器结构尺寸对其位移量、谐振频率及模态振型的影响规律,并通过理论计算验证了仿真结果,最后进行了瞬态动力学分析和耦合场分析。 本文还在加速度传感器力学原理和流体力学基础上,对微结构的气体阻尼及动态特性进行了研究,建立了质量块和盖板间压膜气体模型,确定了影响气体阻尼的结构参数,给出了有关微结构的阻尼优化设计,并对阻尼进行了仿真。 对于地震动加速度计的封装,灌封是必需的步骤,可显著提高封装可靠性。论文仿真分析了灌封对加速度传感器的频域和时域的影响。 最后设计了该加速度计的工艺流程及版图,初步探讨了电容式加速度计的信号检测系统。


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