封装残余应力对MEMS加速度计输出特性影响 认领

1

作者 焦静静 石云波 +3 位作者 赵永祺 张婕 米振国 康强 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第2期24-27,共4页

针对微机械系统(MEMS)加速度计封装过程中引入的残余应力进行测量和分析。采用简支梁模型对有无残余应力下的传感器敏感结构进行挠度计算。最终使用拉曼光谱仪和霍普金森杆进行试验,验证了残余应力会降低加速度计的输出灵敏度,有效的封... 针对微机械系统(MEMS)加速度计封装过程中引入的残余应力进行测量和分析。采用简支梁模型对有无残余应力下的传感器敏感结构进行挠度计算。最终使用拉曼光谱仪和霍普金森杆进行试验,验证了残余应力会降低加速度计的输出灵敏度,有效的封装能抵消部分芯片制作过程中的残余应力,提高传感器的灵敏度的结论。 展开更多

关键词 微机械系统 压阻式加速度计 残余应力 封装 输出特性

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基于SOI的低横向灵敏度压阻式加速度计的设计 认领

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作者 林立娜 梁庭 +3 位作者 李鑫 杨娇燕 李奇思 雷程 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第6期466-472,共7页

提出了一种非同一平面的双弯曲梁的压阻式加速度计,在加速度作用下该结构梁的质心与质量块的质心对齐,从而实现低横向效应。利用SOLIDWORKS软件建立了结构模型,并用Comsol仿真软件和有限元ANSYS仿真软件对其进行静态分析、模态分析和电... 提出了一种非同一平面的双弯曲梁的压阻式加速度计,在加速度作用下该结构梁的质心与质量块的质心对齐,从而实现低横向效应。利用SOLIDWORKS软件建立了结构模型,并用Comsol仿真软件和有限元ANSYS仿真软件对其进行静态分析、模态分析和电学性能分析。分析了影响频率和灵敏度的相关参数,对加速度计的结构参数进行了优化。设计了一套版图以及工艺加工方案,采用微电子机械系统(MEMS)标准工艺完成了加速度计的制备。最后进行精密离心机测试,结果表明该结构的加速度计具有较低的横轴灵敏度,其中X轴的横向灵敏度为0.078%,Y轴的横向灵敏度为0.002%,比较高的主轴灵敏度,Z轴灵敏度为0.64 mV/g。 展开更多

关键词 压阻式加速度计 微电子机械系统(MEMS) 绝缘体上硅(SOI) 低横向灵敏度 有限元仿真

基于压阻式加速度计的金属掩膜层图形化 认领

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作者 任建军 石云波 +2 位作者 孙亚楠 冯恒振 康强 《微纳电子技术》 北大核心 2017年第5期360-363,共4页

干法刻蚀是压阻式加速度传感器制备中的关键工艺,金属掩膜层的图形化对刻蚀结果尤为重要。金属掩膜层图形化的效果影响着压敏电阻条的刻蚀效果,进而影响传感器性能。利用磁控溅射在Si和SiC衬底上分别溅射金属Al和Ni作为金属掩膜层,并对... 干法刻蚀是压阻式加速度传感器制备中的关键工艺,金属掩膜层的图形化对刻蚀结果尤为重要。金属掩膜层图形化的效果影响着压敏电阻条的刻蚀效果,进而影响传感器性能。利用磁控溅射在Si和SiC衬底上分别溅射金属Al和Ni作为金属掩膜层,并对二者的图形化效果进行对比,同时借助激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）观察分析金属腐蚀速率、图形化后结构的形貌、线宽损失等参数。实验证明：对于小结构（线宽小于50μm）而言,金属Al由于致密性不好,图形化后的结构模糊不规则;金属Ni作为掩膜层图形化后的结构形貌清晰、形状规则、线宽损失小。 展开更多

关键词 金属掩膜 金属图形化 磁控溅射 压阻式加速度计 SIC

用于高冲击检测硅基三轴集成压阻式MEMS加速度芯片的建模与仿真 认领 被引量：3

4

作者 刘勐 张威 郝一龙 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期 11-19,共9页

主要讨论硅基单芯片集成的三轴压阻式MEMS加速度计芯片的建模与仿真。通过有限元软件ANSYS建立的结构模型可以较好的理解和分析所要设计的加速度芯片在承受任意不同轴向加速度所产生惯性力时的静态表现。利用有限元软件ANSYS我们详细分... 主要讨论硅基单芯片集成的三轴压阻式MEMS加速度计芯片的建模与仿真。通过有限元软件ANSYS建立的结构模型可以较好的理解和分析所要设计的加速度芯片在承受任意不同轴向加速度所产生惯性力时的静态表现。利用有限元软件ANSYS我们详细分析了各个悬臂梁在承受不同轴向惯性力时的应力变化，确定出敏感电阻的位置。通过LS-DYNA软件对所设计的加速度计芯片进行了不同方向撞击刚性墙时的器件受力分析，分析结果表明所设计的结构在理论上是可行的。 展开更多

关键词 压阻式加速度计 有限元软件 硅 惯性力 惠斯登电桥

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A novel micro-accelerometer with adjustable sensitivity based on resonant tunnelling diodes 认领 被引量：3

5

作者 熊继军 毛海央 +1 位作者 张文栋 王楷群 《中国物理B：英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第3期1242-1247,共6页

Resonant tunnelling diodes(RTDs) have negative differential resistance effect,and the current-voltage characteristics change as a function of external stress,which is regarded as meso-piezoresistance effect of RTDs.In... Resonant tunnelling diodes(RTDs) have negative differential resistance effect,and the current-voltage characteristics change as a function of external stress,which is regarded as meso-piezoresistance effect of RTDs.In this paper,a novel micro-accelerometer based on AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs RTDs is designed and fabricated to be a four-beam-mass structure,and an RTD-Wheatstone bridge measurement system is established to test the basic properties of this novel accelerometer.According to the experimental results,the sensitivity of the RTD based micro-accelerometer is adjustable within a range of 3 orders when the bias voltage of the sensor changes.The largest sensitivity of this RTD based micro-accelerometer is 560.2025 mV/g which is about 10 times larger than that of silicon based micro piezoresistive accelerometer,while the smallest one is 1.49135 mV/g. 展开更多

关键词 共振隧道二极管 微加速度计 可调范围 灵敏度 压阻式加速度计 RTDS 电流电压特性 惠斯登电桥

一种新型压阻式加速度传感器的设计与加工 认领

6

作者 胡杰 薛晨阳 +2 位作者 张文栋 张斌珍 乔慧 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期 581-584,共4页

提出了一种新型的基于AlAs/InxGa1-xAs/GaAs共振隧穿纳米薄膜结构的压阻式加速度计结构,运用MATLAB软件对敏感结构参数进行了计算,并利用ANSYS软件对加速度计结构进行了静态和模态分析,首次采用空气桥和控制孔加工工艺对共振隧穿二极管... 提出了一种新型的基于AlAs/InxGa1-xAs/GaAs共振隧穿纳米薄膜结构的压阻式加速度计结构,运用MATLAB软件对敏感结构参数进行了计算,并利用ANSYS软件对加速度计结构进行了静态和模态分析,首次采用空气桥和控制孔加工工艺对共振隧穿二极管和悬臂梁-质量块结构进行了加工,并对加工出来的加速度计结构进行了频响特性实验。 展开更多

关键词 共振隧穿纳米薄膜 压阻式加速度计 控制孔工艺

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高gn值微加速度计的设计 认领 被引量：2

7

作者 祁晓瑾 刘俊 石云波 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第10期 60-63,共4页

设计了一种新型四梁压阻式MEMS高gn（gn=9．8m／s^2）值加速度计，其量程为0～150000gn，抗冲击200000gn，横向灵敏度小于6％。根据设计指标及强度条件对结构参数进行了优化设计，并进行应力分析、抗冲击分析、横向效应分析以及灵敏度... 设计了一种新型四梁压阻式MEMS高gn（gn=9．8m／s^2）值加速度计，其量程为0～150000gn，抗冲击200000gn，横向灵敏度小于6％。根据设计指标及强度条件对结构参数进行了优化设计，并进行应力分析、抗冲击分析、横向效应分析以及灵敏度分析。同时，利用有限元分析软件，对模型进行了静态应力分析和模态分析，给出了具体的分析结果，并与理论值加以比较，从而使该高gn值加速度计的结构分析和设计更加合理。 展开更多

关键词 压阻式加速度计 高gn值 有限元分析

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用MAX1457实现对硅压阻式加速度计的温度补偿 认领

8

作者 李慧敏 袁丽冬 《计量与测试技术》 2005年第4期 6-7,共2页

本文介绍了传感器信号处理器MAX1457的主要功能及其用于对硅压阻式加速度计进行温度补偿的系统组成、补偿方法等.并通过实际补偿结果表明,利用MAX1457对硅压阻式加速度计进行热零点漂移补偿和热灵敏度漂移补偿,有效提高了压阻式加速度... 本文介绍了传感器信号处理器MAX1457的主要功能及其用于对硅压阻式加速度计进行温度补偿的系统组成、补偿方法等.并通过实际补偿结果表明,利用MAX1457对硅压阻式加速度计进行热零点漂移补偿和热灵敏度漂移补偿,有效提高了压阻式加速度计的温度稳定性. 展开更多

关键词 压阻式加速度计 MAX1457 温度补偿 硅 漂移补偿 信号处理器 温度稳定性 主要功能 补偿方法 热灵敏度 传感器

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具有横向加速度补偿功能的硅微型加速度计 认领

9

作者 B39 W02 《国外传感技术》 2004年第1期 27-31,共5页

本文介绍一种量程为100g的压阻式加速度计，用硅材料制作，适于批量生产。这种新型加速度计的工作原理与原有的加速度计有所不同，检测质量块由两端支承的挠性梁支撑，利用梁上8个电阻构成的桥路来检测加速度。这一新型设计，不仅增添... 本文介绍一种量程为100g的压阻式加速度计，用硅材料制作，适于批量生产。这种新型加速度计的工作原理与原有的加速度计有所不同，检测质量块由两端支承的挠性梁支撑，利用梁上8个电阻构成的桥路来检测加速度。这一新型设计，不仅增添了横向加速度补偿功能，而且带宽、灵敏度高。加速度灵敏度为20mV／V F．S．O．，谐振基波频率为3．65kHz，检测质量块重量为4．1mg。 展开更多

关键词 压阻式加速度计 硅 工作原理 横向加速度补偿功能 灵敏度 检测质量

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压阻式加速度计双端固支梁结构的设计与分析 认领 被引量：5

10

作者 王伟 郝雁 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第10期 30-32,共3页

介绍一种压阻式加速度计双端固支梁的结构,并建立其三维实体有限元模型.分析了在惯性载荷作用下的弹性梁的应力及应变,并对弹性结构进行了模态分析.讨论影响灵敏度、固有频率等主要指标的因素,用有限元方法进行分析、模拟,以达到优化设... 介绍一种压阻式加速度计双端固支梁的结构,并建立其三维实体有限元模型.分析了在惯性载荷作用下的弹性梁的应力及应变,并对弹性结构进行了模态分析.讨论影响灵敏度、固有频率等主要指标的因素,用有限元方法进行分析、模拟,以达到优化设计的目的. 展开更多

关键词 压阻式加速度计 弹性粱 双端固支梁 有限元分析 应力 弹性结构

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压阻加速度计的Au—Si共晶键合 认领 被引量：13

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作者 王翔 张大成 等 《半导体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期 332-336,共5页

通过将压阻加速度计上帽与结构片的键合（365℃保温10min），再进行下帽与结构片的键合（380±10℃保温20min），成功进行了三层键合。测得的键合强度约为230Mpa，硅片-基体/SiO2/Cr/Au层和硅片之间键合时，SiO2溶解而形成CrSi2硅... 通过将压阻加速度计上帽与结构片的键合（365℃保温10min），再进行下帽与结构片的键合（380±10℃保温20min），成功进行了三层键合。测得的键合强度约为230Mpa，硅片-基体/SiO2/Cr/Au层和硅片之间键合时，SiO2溶解而形成CrSi2硅化物。共晶反应因Cr层而被推迟，键合温度高出共晶温度20℃左右，从而避免了由于Au元素向硅中扩入而造成的污染，进而避免可能造成的对集成微电子器件性能的影响。试验还证明硅基体-SiO2/Cr/Au/Poly-Si/Au键合层结构设计模型也遵循这一键合过程中的原子扩散理论。 展开更多

关键词 金 硅 共晶键合 压阻式加速度计 封装

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一种高量程压阻式加速度计的静态测试方法 认领

12

作者 黄全平 陆德仁 《功能材料与器件学报》 CAS CSCD 2002年第3期 289-292,共4页

介绍了一种简单而有效的天平方法来检测高量程微机械加速度传感器芯片的静态特性。设计了和种新结构，上面带有压敏电阻，用该方法测量到的静态特性和理论结果比较，两者基本一致，芯片的静态输出特性在测量限20000g(g为重力加速度）内... 介绍了一种简单而有效的天平方法来检测高量程微机械加速度传感器芯片的静态特性。设计了和种新结构，上面带有压敏电阻，用该方法测量到的静态特性和理论结果比较，两者基本一致，芯片的静态输出特性在测量限20000g(g为重力加速度）内呈直线，非线性为1%左右，合于平板型高量程压阻式加速度传感器芯片封装前进行抽样检测。 展开更多

关键词 静态特性 压阻式加速度计 薄板

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高g_n值悬臂梁式硅微加速度传感器的结构设计 认领 被引量：2

13

作者 席占稳 赖百坛 《东南大学学报：自然科学版》 EI CAS CSCD 2000年第6期 39-43,共5页

针对高冲击加速度测量，分别就硅微加速度传感器等载面和变载面悬臂枯不同结构尺寸下的应力状及固有频率进行了有限元数值模拟；对等截面和变截面悬臂梁结构的灵敏度进行了分析比较和数值计算，结果都说明了采用变截面悬臂梁结构，灵敏... 针对高冲击加速度测量，分别就硅微加速度传感器等载面和变载面悬臂枯不同结构尺寸下的应力状及固有频率进行了有限元数值模拟；对等截面和变截面悬臂梁结构的灵敏度进行了分析比较和数值计算，结果都说明了采用变截面悬臂梁结构，灵敏度可提高近30％；对选择的变截面悬臂梁结构的加速度传感器其量程为10000gn，有足够的抗过载能力，且横向灵敏度足够小。 展开更多

关键词 悬臂梁式 压阻式加速度计 结构设计 硅微边速度传感器

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增大跑速对着地时小腿峰值制动的影响 认领

14

作者 T.E.Clarke L.B.Cooper +2 位作者 D.E.ClarK C.L.Hamill 严波涛 《天津体育学院学报》 CAS 1986年第2期15-17,共3页

【正】 医务工作者常说:快跑有时会增大受伤的可能性。逻辑似乎就是这样:在快跑中骨胳肌的应力随之增大。本实验的目的就是测定跑速增加对每一步肌应力的影响。方法: 十名受过良好训练的短跑运动员在跑台上做下面四种不同跑速的测试:3.... 【正】 医务工作者常说:快跑有时会增大受伤的可能性。逻辑似乎就是这样:在快跑中骨胳肌的应力随之增大。本实验的目的就是测定跑速增加对每一步肌应力的影响。方法: 十名受过良好训练的短跑运动员在跑台上做下面四种不同跑速的测试:3.35,3.83,4.47,5.36m/s(8,7,6,5分/英里),所有受试者都已熟练掌握了跑台跑技术,并且在采集数据前,受试者先做一些四种跑速的练习。小腿制动的数据采集使用了Kulite微型压阻式加速度计。使用时,用巴沙木包裹后紧紧 展开更多

关键词 角速度 运动速度 受试者 垂直方向 跑速 不同速度 压阻式加速度计 曲线斜率 短跑运动员 制动

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基于MEMS压阻传感器的低功耗高过载测试系统设计 认领 被引量：3

15

作者 韩帅 马游春 +2 位作者 秦丽 王悦凯 丁宁 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期721-727,共7页

为了检验弹体在高冲击环境下的工作情况,提出了一种基于压阻传感器的高过载、低功耗的测试系统设计方案。该系统可承受2×10^5 g的过载冲击测试,且具有采样率高、体积小、功耗低的特点。通过打靶实验验证：在过载测试过程中该系统... 为了检验弹体在高冲击环境下的工作情况,提出了一种基于压阻传感器的高过载、低功耗的测试系统设计方案。该系统可承受2×10^5 g的过载冲击测试,且具有采样率高、体积小、功耗低的特点。通过打靶实验验证：在过载测试过程中该系统具有承受高冲击的能力,并能精确地采集到信号微弱变化,保证了弹体在飞行中记录数据的准确性。 展开更多

关键词 爆炸力学 低功耗随弹测试系统 高冲击 压阻式微加速度计

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一种新型压阻式微加速度计的研究与设计 认领 被引量：1

16

作者 杨江涛 马喜宏 邬琦 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第1期142-146,共5页

对于广泛采用的压阻式微加速度计,在传统工艺下,提高量程和固有频率意味着增加梁厚,减小应力,而提高灵敏度又要求减小梁厚,这是相互矛盾的。设计了一种4边4梁结构的高过载压阻式微加速度计,在传统梁-岛结构微加速度计的基础上进行了改进... 对于广泛采用的压阻式微加速度计,在传统工艺下,提高量程和固有频率意味着增加梁厚,减小应力,而提高灵敏度又要求减小梁厚,这是相互矛盾的。设计了一种4边4梁结构的高过载压阻式微加速度计,在传统梁-岛结构微加速度计的基础上进行了改进,采用主梁和微梁相结合的设计思想,在提高固有频率、量程的同时提高了灵敏度。在梁的末端采用了新式的延伸梁结构设计,有效地消除了集中应力的现象,提高了结构的抗过载能力。对其进行了阻尼分析和压阻元件的设计,并给出了可行的版图设计方案。仿真结果表明,该微加速度计的各项指标均满足设计要求,具有明显的优越性。 展开更多

关键词 压阻式微加速度计 延伸梁 阻尼 压阻元件 版图设计

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压阻式微加速度计灵敏度的温度特性研究 认领 被引量：5

17

作者 王楷群 张文栋 毛海央 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期 1536-1540,共5页

以压阻式微加速度计为研究对象，定量研究了环境温度对其灵敏度的影响。理论研究结果表明，压阻式微加速度计灵敏度的相对误差随着温度偏差绝对值的增大而增大；其中灵敏度误差在温度偏差为＋20℃时达到-4．943%，在温度偏差为-20℃时达... 以压阻式微加速度计为研究对象，定量研究了环境温度对其灵敏度的影响。理论研究结果表明，压阻式微加速度计灵敏度的相对误差随着温度偏差绝对值的增大而增大；其中灵敏度误差在温度偏差为＋20℃时达到-4．943%，在温度偏差为-20℃时达到4．982％。设计了压阻式微加速度计压敏电阻的温度特性测试系统，测试结果表明，在温度偏差为＋20℃时，灵敏度误差为-4．303％，温度偏差为-20℃时，实验值为4．251％。理论计算值与实验测试值相吻合。 展开更多

关键词 相对误差 温度偏差 迁移率 灵敏度 压阻式微加速度计

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压阻式微加速度计动态特性与阻尼的关系研究 认领 被引量：3

18

作者 毛海央 熊继军 +2 位作者 张文栋 徐栋 范波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期 1594-1599,共6页

采用微机械加工工艺制作的压阻式微加速度计在测试过程中经常出现动态特性欠佳甚至于结构损坏的现象，在压阻式微加速度计中，合理设计阻尼参数有助于改善传感器的动态特性。将压阻式微加速度计简化为二阶模型，定性分析了系统动态特性... 采用微机械加工工艺制作的压阻式微加速度计在测试过程中经常出现动态特性欠佳甚至于结构损坏的现象，在压阻式微加速度计中，合理设计阻尼参数有助于改善传感器的动态特性。将压阻式微加速度计简化为二阶模型，定性分析了系统动态特性与阻尼之间的关系，研究了压阻式微加速度计结构中阻尼的设计和控制方法，仿真、比较了带不同阻尼参数传感器系统的动态特性，并通过实验验证了仿真分析的正确性。 展开更多

关键词 阻尼 压阻式微加速度计 二阶系统 动态特性

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高g值压阻式微加速度计设计 认领 被引量：3

19

作者 刘凤丽 郝永平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期 1442-1447,共6页

利用加速度计的机械变形导致电阻的变化，没讣了一种测量高g值的加速度计。在CoventorWare软件下建立了加速度计的加工工岂流程和实体模型。利用压阻分析模块MemPZR，采用FEM分析方法，通过改变压阻块在悬臂梁上的位置，得到压阻块位置... 利用加速度计的机械变形导致电阻的变化，没讣了一种测量高g值的加速度计。在CoventorWare软件下建立了加速度计的加工工岂流程和实体模型。利用压阻分析模块MemPZR，采用FEM分析方法，通过改变压阻块在悬臂梁上的位置，得到压阻块位置与器件输出电流之间的关系，找到了压阻块在悬臂梁上的最优放置位置。改变压阻块的电导率，验证了器件的灵敏度变化与压阻率变化的趋势是一致的。在20kg加速度的输入下，得到了压阻块应力的分布，以及电流的大小及分布，和悬臂梁的应力大小及分布，验证厂加速度计的抗过载能力。 展开更多

关键词 微机电系统 压阻加速度计

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复合梁加速度计的设计 认领 被引量：4

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作者 孟美玉 刘俊 石云波 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期 443-445,共3页

为了解决现有侵彻环境下高g加速度传感器因过载失效的问题,提出了一种复合梁双框架结构的高g压阻加速度计。对复合梁结构和传统结构的频率、应力、位移进行了分析和比较,复合梁加速度计具有更宽的频率响应范围和更好的抗冲击性能。根据... 为了解决现有侵彻环境下高g加速度传感器因过载失效的问题,提出了一种复合梁双框架结构的高g压阻加速度计。对复合梁结构和传统结构的频率、应力、位移进行了分析和比较,复合梁加速度计具有更宽的频率响应范围和更好的抗冲击性能。根据设计的结构对复合梁加速度计的加工工艺进行了研究,为进一步的结构设计优化以及后续的加工提供了有价值的参考依据。 展开更多

关键词 压阻加速度计 复合梁 过载 工艺

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