国外研究现状微机械加速度计的研究始于20世纪70年代初。1977年，美国的Stanford大学、California大学Berkeley分校和Draper实验室开始用MEMS工艺制作硅微机械加速度计[2]。

Draper实验室最早开始对谐振梁加速计进行研究，研究水平处于国际领先地位。该实验室开发的微机械加速度计主要应用于战术导弹，对稳定性的要求一般比较高。

图1.1为其研制成功的平面内（侧向）硅微谐振梁加速度计，采用差分式结构。当外界加速度输入时，该加速度计中的质量块受到轴向载荷作用，谐振梁的刚度发生变化，谐振器的谐振频率也随之改变。由此，加速度计将加速度转化为谐振频率差进行输出。该加速度计采用SOG（Silicon on Glass）工艺制备，其基本性能指标如下：基频为20kHz，标度因数为100Hz/g，标度因数稳定性为3ppm，零偏稳定性为5μg。68295

美国California大学Berkeley分校在加速度计中加入微杠杆力放大装置，于1997年制成双端固定音叉谐振梁加速度计[3]。该设计中，谐振器的零输入谐振频率为68kHz,标度因数为45Hz/g。

2005年，Berkeley分校的研究者研制出了基于两级微杠杆机构的谐振梁微加速度计[4]。这种杠杆机构的总放大倍数为两级杠杆的放大倍数之积，从而起到提高灵敏度的作用。该加速度计采用SOI-MEMS（Silicon-on-Insulator Micromachining Systems）加工工艺，灵敏度达160Hz/g，是目前公开的灵敏度最高的谐振梁加速度计。论文网         

图1.2  音叉式加速度传感器

Berkeley分校研究的双端音叉加速度计传感器，如图1.2所示。该传感器采用Sandia国家实验室的Summit工艺制造，实现了微机械结构和处理电路的集成[5]。音叉的振动频率为145kHz，品质因数为10000，噪声功率在300Hz时为-100dBc/Hz,噪声等效水平位40 。

韩国Seoul National University于2004年制成了一种差分谐振梁加速度计，其标度因数为64Hz/g,谐振频率为24.8kHz,带宽为110Hz，分辨率为5.2μg。2006年又发表了应用硅-玻璃阳极键合和真空封装技术制成的单晶硅加速度计,如图1.3所示。其应用实例为韩国Seoul National University和Samsung公司联合开发的导航级谐振梁加速度传感器DRXL。该传感器的谐振频率为24kHz，灵敏度为128Hz/g，频率稳定度为290，带宽为110Hz，精度为5.2μ g。垂直加速度测量谐振频率为12kHz，灵敏度为70Hz/g，频率稳定度为50×10-9，带宽为100Hz，精度为2.5μg[6]。

Seoul National University设计的加速度计

新加坡国立大学Lin He等人将DETF的两根谐振梁中间连接在一起，以保证两根梁振动相位完全相反。据此制出的谐振梁加速度计灵敏度达140Hz/g，偏置稳定性达4μg，分辨率为20μg/Hz[2]。

1.2.2 国内研究现状

虽然国内在此方面的研究仍处于起步阶段，但多所大学和研究单位不断地取得研究成果。中国工程物理研究所和重庆大学研究的两级杠杆放大装置，放大倍数达102倍，仿真验证的灵敏度为52Hz/g；北京航空航天大学针对采用遗传算法优化杠杆结构参数开展研究，可实现的放大倍数达9.67倍；天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室等单位已研制出灵敏度为2Hz/g的谐振梁加速度计；北京大学微电子实验室采用体硅加工工艺制成的样品，灵敏度达27.3Hz/g，分辨率达167.8μg[7]。

南京理工大学MEMS惯性技术研究中心对谐振梁加速度计的研究也不断取得进步。其基于DDSOG(Deep Dry Silicon on Glass)工艺制作的硅谐振梁加速度计，性能测试结果为量程±50g，标度因数143Hz/g，零偏稳定性1.2mg，零偏重复性0.88mg，阈值170μg[8][9]。另一种基于SOI技术实现的谐振梁加速度计，采用全差分设计和微杠杆系统，利用陶瓷真空包装，其传感元件的示意图如图1.4所示。该加速度计的标称频率为30kHz，灵敏度达82Hz/g，品质因数为100000，分辨率为13.5 ，偏置稳定性达3.6μg[10]