[发明专利]可调灵敏度的弱耦合谐振式微加速度计

权利要求书

1.一种可调灵敏度的弱耦合谐振式微加速度计，其特征在于，包括：第一质量块结构、第二质量块结构和谐振结构，其中：谐振结构分别与第一质量块结构和第二质量块结构相连；

所述的谐振结构包括：电压相同的第一敏感谐振器、第二敏感谐振器和耦合谐振器，以及灵敏度调节谐振器，其中：第一敏感谐振器和第二敏感谐振器各自通过第一耦合梁和第二耦合梁与耦合谐振器相连，第一敏感谐振器和第二敏感谐振器对称设置于耦合谐振器两侧，灵敏度调节谐振器设置于第一和第二敏感谐振器之间并设置于耦合谐振器下；

所述的第一敏感谐振器与第一质量块结构之间为通过电势差静电耦合形成的第一负刚度弹簧；所述的第一敏感谐振器与灵敏度调节谐振器之间为通过电势差静电耦合形成的第三负刚度弹簧；

所述的第二敏感谐振器与第二质量块结构之间为通过电势差静电耦合形成的第二负刚度弹簧；所述的第二敏感谐振器与灵敏度调节谐振器之间为通过电势差静电耦合形成的第四负刚度弹簧。

2.根据权利要求1所述的弱耦合谐振式微加速度计，其特征是，所述的第一质量块结构包括：第一质量块、第一固定锚点和第一弹性梁，其中：第一质量块通过第一弹性梁与第一固定锚点相连。

3.根据权利要求1所述的弱耦合谐振式微加速度计，其特征是，所述的第二质量块结构包括：第二质量块、第二固定锚点和第二弹性梁，其中：第二质量块通过第二弹性梁与第二固定锚点相连。

4.根据权利要求1～3中任一所述的弱耦合谐振式微加速度计，其特征是，当无加速度激励时，第一敏感谐振器受激振动的幅值X₁和第二敏感谐振器受激振动的幅值X₂大小接近；

当存在加速度激励时，在同一个模态中振动的能量向单个谐振器传递，发生模态局部化效应，第一敏感谐振器受激振动的幅值X₁和第二敏感谐振器受激振动的幅值X₂的比值产生大幅变化；

当存在偏置的刚度扰动时，设第一敏感谐振器的刚度变为K+ΔK，则第二敏感谐振器的刚度变为K-ΔK，则此时灵敏度为：其中：K为第一敏感谐振器的等效刚度和第二敏感谐振器的等效刚度，K_c为第一敏感谐振器和耦合谐振器之间的耦合刚度与第二敏感谐振器和耦合谐振器之间的耦合刚度，K₂为耦合谐振器的等效刚度。

5.根据权利要求1～3中任一所述的弱耦合谐振式微加速度计，其特征是，第三负刚度弹簧和第四负刚度弹簧均为：其中：ΔV为第一敏感谐振器、第二敏感谐振器和灵敏度调节谐振器之间的电势差，ε₀为真空介电常数，A₀为电容极板间的重叠面积，g为第一敏感谐振器、第二敏感谐振器和灵敏度调节谐振器13之间的间隙大小；

通过调节灵敏度调节谐振器上的电压，从而改变电势差ΔV来改变第三负刚度弹簧和第四负刚度弹簧的大小，以调节加速度计的灵敏度，扩大加速度计的有效量程范围。