专利汇可以提供微型惯性传感器件的芯核建模方法及芯核库专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种微型惯性 传感器 件的芯核建模方法及其芯核库,属于微 机电系统 的设计领域。技术特征在于:根据机械和电学两个 能量 域,以机械行为建模方法和 力 电耦合行为建模方法建立机械和电学的微结构行为模型,再根据芯核模型定义方法形成微惯性传感器件的可重用芯核。以及根据上述建模方法建立的芯核库:在三维空间内建立MEMS惯性器件的典型功能结构部件的参数化芯核模型,芯核模型的集合形成芯核库。本发明的提出对建立MEMS惯性器件的功能结构部件的芯核模型具有普遍的理论指导意义,为MEMS惯性传感器件的系统级建模方法的工具化奠定 基础 。可重用芯核库为微陀螺、微 加速 度计 ,研究开发先进的微机械陀螺及加速度计等提供 支撑 。,下面是微型惯性传感器件的芯核建模方法及芯核库专利的具体信息内容。
1.一种微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:根据机械和电学两个能量域,以机械行为建模方法和力电耦合行为建模方法建立机械和力电耦合微结构行为模型,再根据芯核模型定义方法形成微惯性传感器件的可重用芯核。
2.根据权利要求1所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:所述的机械行为建模方法是:在不同的坐标系中考查功能结构部件的行为,建立惯性MEMS功能结构部件行为模型;先建立局部坐标系中的行为模型,然后将该行为模型通过坐标转换得到总体坐标系中的行为模型。
3.根据权利要求2所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:所述的局部坐标系中的行为模型是:F1′=f1′(r1′,r·1′,r··1′,···ri′,r·i′,r··i′,···,rn′,r·n′,r··n′)]]>F2′=f2′(r1′,r·1′,r··1′,···ri′,r·i′,r··i′,···,rn′,r·n′,r··n′).]]>……Fn′=fn′(r1′,r·1′,r··1′,···ri′,r·i′,r··i′,···,rn′,r·n′,r··n′)]]>
4.根据权利要求2所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:所述的总体坐标系中的行为模型是:F1=f1(r1,r·1,r··1,···ri,r·i,r··i,···,rn,r·n,r··n)]]>F2=f2(r1,r·1,r··1,···ri,r·i,r··i,···,rn,r·n,r··n).]]>……Fn=fn(r1,r·1,r··1,···ri,r·i,r··i,···,rn,r·n,r··n)]]>
5.根据权利要求2所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:所述的行为模型转换矩阵是:Ω=TT.]]>
6.根据权利要求4所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:在惯性坐标系中,当总体坐标系做平动和转动时,以芯片内可动部件的绝对线加速度和绝对角加速度:a=r··R+r··r+ω·R×r+ωR×(ωR×r)+2ωR×r·]]>α=ω·R+ωR×ωr+ω·r;]]>对总体坐标系中的行为模型进行修正,得到可动部件在非惯性总体坐标系中的行为模型;总体坐标系做非惯性运动时,功能结构部件的端点的绝对加速度为:r··i=aiaiT(i=1,...,n).]]>
7.根据权利要求1所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:所述的力电耦合微结构行为建模方法是:根据能量守恒定律,由两导电结构形成系统的能量关系可表示为:dWe′(q,x)=q·dV+Fe·dx,作为能量保守系统,则有:We′=∫0xFe(x′,V=0)dx′+∫0Vq(x,V′)dV′]]>=∫0VC(x)V′dV′=12C(x)V2]]>可得力电耦合微结构的行为模型是:Fe=∂We′∂x-q∂V∂x=12∂C(x)∂xV2.]]>
8.根据权利要求1所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:所述的芯核模型定义是:把功能结构部件离散化,离散化的点称为端点;在每个端点上都设置七个端口,每一个端口有两个端口变量:一个是通量,另一个是跨量;在芯核模型中附加六个描述芯片运动自由度的端口,这些端口为全局输入端口。
9.根据权利要求1或8所述的微型惯性传感器件的芯核建模方法,其特征在于:芯片运动芯核模型即环境变量定义是:该芯核的左边有6个端口描述芯片运动的六个自由度,该端口为信号流端口,每个端口只有一个端口变量;右边的六个端口为全局输出端口,与左边的六个端口相对应。
10.一种根据上述建模方法建立的芯核库,其特征在于:该芯核库由微机械芯核、力电耦合芯核和辅助建模芯核模型组成;微机械芯核包括锚点、空间梁、质量块、杆联结件,其行为模型通过微结构的机械行为建模方法获取;力电耦合芯核包括梳状可变电容器和平板式可变电容器,其机械行为由微结构的机械行为建模方法获取,力电耦合行为模型由力电耦合微结构的行为建模方法获取;环境变量描述MEMS芯片的运动,是惯性MEMS器件的辅助建模芯核。
所属技术领域
:本发明涉及一种微型惯性传感器件的芯核建模方法及其芯核库,属于微机电系统的设计领域。是针对惯性微机电系统以及典型静电微执行器和静电检测微传感器的计算机辅助设计。
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