微光机械加速度计融合了精密光学测量和微机电系统的优势，是有望实现亚μg片上加速度测量的新形态加速度计，也是高精度惯性导航、相对重力测量等国防应用必不可少的核心惯性器件。针对微光机械加速度计敏感 - 测量单元多物理场耦合机制复杂、设计工具普遍低效且未能很好协同的难题，本团队建立了计算智能驱动的自由几何理性设计方法：通过局部可修自由曲线统一建模，解决了模型复杂度和自由度的矛盾；通过跨体系融合算法驱动的多级优化，平衡了多物理场昂贵问题优化效率和精度；通过不确定性分析和局部修调，实现了设计性能与可靠性的灵巧兼顾。团队通过该理性设计方法设计并制作了基于局部可修自由几何反弹簧柔顺结构和光栅光腔的 ng 级加速度计 / 地震仪，实现了现有报道片上敏感结构中最低的固有频率（~1 加速度 - 位移灵敏度（>80 mm/g）；设计并制作了具有大自由度光强位移响应的多种光腔式位移测量单元，位移测量精度达飞米量级；合作研制了惯性导航用光电加速度计，实现了半年稳定性优于2 μg/5ppm，量程60 g，尺寸小于25 mm3等各项指标，八小时稳定性、半年重复性、环境适应性等指标亦国内领先。自由几何理性设计方法为微纳光机电传感器件和片上系统的设计提供基础理论支撑和设计工具革新，也助力了微小型亚 μg 加速度计的实现，为国防现代化提供了新动能。
卢乾波,王小旭.亚μg微光机械加速度计的自由几何理性设计[J].科研仪器案例成果数据库,2024,(0).
