MEMS扭转式传感器ANSYS有限元建模及性能计算开题报告

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1. 研究目的与意义

汽车传感器是汽车重要的组成部分，是汽车的感应元件，汽车各个系统的有效工作都需要传感器。本课题旨在考虑扭转式MEMS谐振器件，利用ANSYS软件建立扭转式MEMS谐振器件的三维模型，并用有限元方法计算该类器件的动力学特性以及热弹性能量耗散。在扭转弯曲耦合运动状态下，分析该类器件的振动频率、模态等振动特性，以及品质因数。此研究能够说明扭转弯曲耦合运动状态如何影响微机械谐振器件的性能，有利于设计制造应用于车辆的高性能MEMS器件。

2. 国内外研究现状分析

国外研究现状：

国外的微传感器起步较早，1987年,美国ucberkeley大学发明了基于表面牺牲层技术的微马达后,引起国际学术界的轰动,人们看到了电路与执行部件集成制作的可能性,是mems技术的开端。美国国家科学基金会nsf、先进研究计划、国防部等投资1.4亿美元进行微机电系统研究。美国的大学、国家实验室和公司已有大量的微机电系统研究小组,到目前为止美国科学家不仅已经制作出各种整体尺寸只有几百个微米数量级的微机械部件,如膜片、连接轴、曲柄、齿轮、弹簧等,还将它们应用到各类传感器的制作中,如压力传感器,气体流量传感器,温度传感器和加速度传感器等。在对微电机的研制过程中,科学家们不断对微机电的设计原理、工艺与材料做出改进,不仅提高了原有静电微机的性能,而且还开发了其它类型的微电机,技术指标有了很大的提高。如德雷珀实验室的微机械振动陀螺仪，bei公司的压电陀螺仪等。

1989年日本成立了微机械研究会，1992年正式启动一项为期10年、耗资1.9亿美元的微机械研究计划，该研究协会正在向具有信号处理功能的微传感器芯片方向发展；20世纪90年代初，德国卡尔斯鲁厄原子核研究中心开发的liga技术，是微型机械加工技术中最有前途的高新技术；欧洲其他经济发达国家也十分注重微型机械的研究工作，并取得积极的进展。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

①研究并确定mems扭转传感器的功能与要求；

②运用ansys软件对传感器进行建模与分析计算；

4. 研究创新点

运用有限元ANSYS软件对MEMS扭转传感器进行仿真分析，探讨结构、尺寸等因素对其性能的影响。