【摘 要】
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加速度传感是一种重要的惯性传感方式,无论是在惯性制导、航空航海等军事领域,还是在车辆控制、可穿戴设备等民用领域,都发挥着至关重要的作用。随着微光学传感的不断突破,以及微机电系统（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System）工艺的不断成熟,微光机电系统（MOEMS,Micro-Opto-Electro-Mechanical System）加速度传感方法应运而生。MOEM
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加速度传感是一种重要的惯性传感方式,无论是在惯性制导、航空航海等军事领域,还是在车辆控制、可穿戴设备等民用领域,都发挥着至关重要的作用。随着微光学传感的不断突破,以及微机电系统（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System）工艺的不断成熟,微光机电系统（MOEMS,Micro-Opto-Electro-Mechanical System）加速度传感方法应运而生。MOEMS加速度传感既保留了MEMS加速度传感的微型化、高可靠性、结构多样化等优点,又结合了光学传感的高灵敏度、高精度等特性,使其成为了国内外加速度传感研究的热点方向之一,同时也促进了MOEMS加速度传感方案的多样性。通过研究磁致旋光效应的机理,建立了加速度信号与磁致旋光角的耦合传感模型,创新性的提出并验证了一种基于磁致旋光效应的MOEMS加速度传感方法。通过对系统指标和方案的设计,开展了基于磁致旋光效应的加速度传感结构的设计建模、仿真优化及工艺制备研究,完成了加速度传感芯片及原理样机的制备,并进行了结构表征与效应测试。主要的研究内容包括以下几个方面:（1）研究了磁致旋光效应的机理,分析了磁致旋光角的产生条件与影响因素,建立了加速度信号与磁致旋光效应的耦合传感模型:通过测量由加速度信号引起的法拉第磁致旋光角,从而实现加速度信息的传感。并以此建立了二者之间的数学解算模型,同时研究了一种基于弹光调制的高精度旋光角检测机理。（2）制定了基于磁致旋光效应的MOEMS加速度传感结构的指标与方案,由此进行了加速度传感芯片结构的设计,并结合有限元仿真分析对结构展开了参数优化和力学分析,保证芯片结构设计的合理可靠。（3）开展了基于磁致旋光效应的MOEMS加速度传感结构的制备与测试研究。通过设计微纳工艺流程,完成了包括钕铁硼薄膜与悬臂梁-质量块结构在内的加速度传感芯片结构的制备,并对制备的芯片结构进行了表征测试。搭建了基于弹光调制的旋光角检测光路,对磁光晶体的维尔德常数进行了测试。通过设计壳体,将各模块以微组装的方式固定在壳体结构中,完成原理样机的制备。针对原理样机搭建检测平台,完成了对传感结构的效应测试,测试结果显示该加速度传感结构的灵敏度为314.3m V/g,噪声谱密度为8.3μg/√Hz,零偏不稳定性为29.1μg,表现出了较高加速度传感性能。
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