基于宽带噪声激励的MEMS模态局域化传感方法

摘要

模态局域化因其对结构微扰高度敏感的特性,在微机电系统(MEMS)传感器领域展现出独特优势.然而,传统模态局域化谐振器多依赖扫频激励,只能激发单一模态,且受限于开环幅值稳定性差与双闭环驱动易失稳的问题,导致传感器难以实现实时测量与快速响应.针对这一瓶颈,本文以双梁耦合谐振器为研究对象,提出了一种基于宽带噪声激励的模态局域化传感方法.该方法利用宽带噪声激发系统多个模态,并通过功率谱密度分析提取模态能量分布变化特征,实现高效、灵敏的扰动检测.本文建立了宽带噪声激励下双梁MEMS谐振器耦合动力学模型,结合数值仿真与实验研究,对比分析了扫频激励与噪声激励下的模态响应特性.结果表明,宽带噪声激励下的模态局域化效应与谐波激励具有高度一致性,验证了该方法的可行性与有效性.

关键词

MEMS传感器 / 模态局域化 / 噪声激励 / 功率谱密度 / 频域分析