作者单位
摘要
山东理工大学 交通与车辆工程学院,山东 淄博 255049
为了便于驱动谐振梁的反对称模态,提高加速度检测灵敏度,该文提出了一种分布式的电极驱动方式,利用分布式电极更易驱动谐振梁的反对称模态并检测信号。设计了弹性梁质量块系统,用作感知外部加速度的敏感质量,并将谐振梁作为测量加速度的敏感元件。建立了谐振梁前两阶动力学方程。实验测量了不同加速度下谐振梁一阶、二阶的频率变化。实验表明,二阶模态检测正向灵敏度比一阶模态检测正向灵敏度提高了49%,负向灵敏度提高了89%,且二阶模态品质因数是一阶模态品质因数的3.19倍。最后分析了偏置直流电压对灵敏度的影响:随着电压提高,正向加速度检测灵敏度提高,负向加速度检测灵敏度降低。
加速度计 灵敏度 谐振传感 反对称模态 MEMS MEMS accelerometer sensitivity resonant sensing antisymmetric mode 
压电与声光
2023, 45(5): 723
作者单位
摘要
山东理工大学 交通与车辆工程学院, 山东 淄博 255049
该文提出了一种基于模态局部化现象来检测外部质量扰动的可调式压电驱动谐振质量传感器, 质量传感器的检测结构由两个不同长度的悬臂梁通过机械耦合梁连接。首先利用哈密顿原理对压电驱动下的非对称谐振元件进行理论建模, 采用伽辽金方法求解, 得到前两阶模态下的振动特性;理论求解所得固有频率与COMSOL仿真分析、实验数据基本一致。实验研究表明, 无调谐质量的谐振器检测范围为2~10 mg, 添加调谐质量后的谐振器检测范围提高至1~13 mg, 质量检测的分辨率也得到优化。此外, 对传感器的结构进行非线性分析研究发现, 超谐振动下的谐振器检测灵敏度提升了80%, 这为非线性谐振传感器的设计提供了基础。
压电驱动 模态局部化 可调谐质量传感器 质量扰动 超谐振动 piezoelectric actuation modal localization tunable mass sensor mass disturbance super harmonic oscillation 
压电与声光
2022, 44(6): 877

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