GBT 34898-2017 微机电系统（MEMS）技术 MEMS谐振敏感元件非线性振动测试方法

GBT 34898-2017 微机电系统（MEMS）技术 MEMS谐振敏感元件非线性振动测试方法

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS）技术是现代科技领域的重要分支，其核心在于将机械结构与电子元件集成于微小尺寸的芯片上，广泛应用于传感器、执行器以及通信设备中。在MEMS技术的发展中，谐振敏感元件作为关键部件之一，其性能直接影响到整个系统的精度和可靠性。然而，由于材料特性和制造工艺的限制，这类元件往往表现出一定的非线性特性，这为测试带来了挑战。为此，中国国家标准《GBT 34898-2017》针对MEMS谐振敏感元件的非线性振动测试方法进行了详细规范。

什么是非线性振动测试？

非线性振动测试旨在评估谐振敏感元件在不同频率和幅值下的动态响应行为。与传统的线性测试相比，非线性测试能够更准确地揭示元件在实际工作环境中的表现，从而优化设计并提高系统稳定性。例如，在高精度惯性导航系统中，谐振敏感元件需要在极端条件下保持稳定输出，而这些条件可能引发非线性效应。

• 非线性效应包括但不限于：
  • 几何非线性
  • 材料非线性
  • 耦合效应

GBT 34898-2017的核心内容

该标准提出了基于扫频激励的测试方法，通过逐步增加输入信号的频率和幅值，记录输出信号的变化规律。具体步骤如下：

1. 设置初始测试参数，如频率范围、步长及采样频率。
2. 施加扫频激励信号至待测元件。
3. 采集输出信号，并分析其幅值和相位变化。
4. 利用数学模型拟合实验数据，提取非线性特征参数。

这种测试方法不仅适用于实验室研究，还能够指导工业生产中的质量控制流程。

实际应用案例

以某知名汽车制造商开发的MEMS陀螺仪为例，该产品需满足高速行驶时对角速度测量的高精度要求。在早期测试中发现，当车辆转弯角度较大时，陀螺仪输出存在显著偏差。通过采用GBT 34898-2017推荐的方法进行非线性振动测试后，工程师们确认了元件内部存在的几何非线性问题，并据此调整了设计参数，最终使产品的性能指标达到了行业领先水平。

综上所述，《GBT 34898-2017》为MEMS谐振敏感元件的非线性振动测试提供了科学依据和技术支持，对于推动MEMS技术进步具有重要意义。