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微光機電系統(tǒng)（ＭＯＥＭＳ）三分量加速度地震檢波器主要包括簡諧振子、光波導偏振器、光電探測器和數(shù)字信號處理電路。簡諧振子是整個檢波器的關鍵部位，主要由質量塊、ＬｉＮｂＯ３基底和雙馬赫－曾德爾（Ｍ-Ｚ）干涉儀組成，其設計和制配的優(yōu)劣、靈敏度和性能對整個檢波器有至關重要的作用。高質量的簡諧振子要邊緣棱角清楚，整體上整齊清晰，質量塊和基底的邊緣無花紋和斑點。有限元法是一種求解數(shù)理方程的數(shù)值計算方法，它是一個用于數(shù)值計算功能強大的工程工具。它將計算機軟件、計算數(shù)學和彈性理論有機地結合起來，由于該方法的有效性、快速和靈活，使其迅速發(fā)展為求解各領域數(shù)理方程通用的近似計算方法。
本文采用有限元分析法對簡諧振子的結構進行分析。簡諧振子的工作原理ＭＯＥＭＳ三分量加速度地震檢波器的工作原理是當檢波器受到一外來的地震波時，質量塊由于受到震動產(chǎn)生橫梁的彎曲變化，引起信號臂上的光相位發(fā)生改變，從而分別沿ｘ、ｙ、ｚ３個方向激發(fā)檢波器，干涉光強由 Ｍ－Ｚ干涉儀檢測，并由數(shù)字信號處理電路進行進一步的相位探測，最后從雙 Ｍ－Ｚ干涉儀的輸出光強中提取感應到的加速度信號。
ANSYS是美國 ANSYS公司研制的有限元分析（FEA）軟件，可進行結構、傳熱、流體等問題的耦合分析。用戶可按照幾何畫圖描述、單元選擇及剖分、設定幾何約束及施加外力、選擇算法及運行、觀察計算結果及可視化輸出等步驟這樣非常規(guī)范的流程來執(zhí)行。ANSYS自主建模的方法有自上而下建模和自下而上建模兩種方法。
采用自上而下建模的方法建立簡諧振子中質量塊的實體模型。
考慮到三分量加速度地震檢波器集成化和簡諧振子腐蝕質量的要求，選擇單晶硅作為簡諧振子中質量塊的材料。硅單晶是以純度極高的多晶硅為原料，通常由直拉法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法）和區(qū)熔（Ｆｌｏａｔ－Ｚｏｎｅ）法成長而成。
網(wǎng)格劃分的控制技術主要涉及單元形狀、中間節(jié)點位置和單元大小等方面。首先選擇單元類型為Ｓｏｌｉｄ中的Ｂｒｉｃｋ�。福睿铮洌濉。矗�，它是一種拋物線形實體四面體單元。定義材料屬性，依次設置彈性模量、泊松比和密度。最后采用智能分網(wǎng)的方式劃分網(wǎng)格，為提高計算精度，設置網(wǎng)格尺寸級別為１。
載荷是指在實體模型上的位移、力、溫度等，選擇合適的載荷對分析結果的影響大，施加載荷的關鍵是確定載荷的類型。由于質量塊與基底固聯(lián)，因此對幾何模型兩側的兩個底面施加位移約束，然后對模型右側面上編號為414的結點施加水平方向即沿ｘ方向的力。
靜力分析用于計算在固定不變的載荷作用下結構的效應，不考慮慣性和阻尼效應的載荷作用于結構或部件上引起的位移、應力、應變和力。固定不變的載荷和響應是一種假定，即假定載荷和結構的響應隨時間的變化很緩慢。查看實體模型ｘ、ｙ、ｚ３個分量總位移的應力云圖的顯示結果，如圖所示。由圖可知，實體模型的總位移為0.236×e-19μｍ。
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