本文關(guān)鍵詞：硅微陀螺接口分布參數(shù)建模及測控電路優(yōu)化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 硅微陀螺 分布參數(shù) 電學(xué)模型 電路優(yōu)化

【摘要】：硅微陀螺是一種以哥氏效應(yīng)為基礎(chǔ)結(jié)合MEMS技術(shù)的慣性傳感器件,其具有功耗低、體積小、重量輕、抗過載能力強(qiáng)、能適應(yīng)惡劣環(huán)境條件等一系列優(yōu)點(diǎn)。與國外相比,國內(nèi)的硅微陀螺仍然存在測控電路性能有待提高,陀螺標(biāo)度因子以及零偏穩(wěn)定性較差的劣勢(shì)。為此,本文以優(yōu)化測控電路,實(shí)現(xiàn)硅微陀螺性能提高為目的,做了以下工作。首先,在硅微陀螺內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理分析的基礎(chǔ)上,對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了并聯(lián)RLC電學(xué)等效；對(duì)硅微陀螺的接口分布參數(shù)進(jìn)行精確建模,并對(duì)其進(jìn)行了測量、分析與驗(yàn)證；基于Cadence軟件構(gòu)建了包含機(jī)械結(jié)構(gòu)、接口分布參數(shù)以及信號(hào)調(diào)理的系統(tǒng)級(jí)模型,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；深入分析了接口分布參數(shù)對(duì)硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電壓以及其輸出特性的影響。其次,研究了硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電路,采用Cadence軟件構(gòu)建了現(xiàn)有基于分立器件的驅(qū)動(dòng)電路模型,并與硅微陀螺電學(xué)等效模型進(jìn)行了系統(tǒng)仿真�；诜抡娼Y(jié)果,對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),采用新型接口電路替代原有的跨阻式接口電路,并進(jìn)行了理論、仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果發(fā)現(xiàn),工作頻帶內(nèi)新型接口電路的噪聲譜密度降為原接口電路的36%；提出了運(yùn)用自穩(wěn)零運(yùn)算放大器AD8629代替?zhèn)鹘y(tǒng)放大器AD8642的優(yōu)化方案,有效降低了1／f噪聲,提高了AGC電路對(duì)驅(qū)動(dòng)交流電壓Vac的控制精度。第三,對(duì)硅微陀螺的檢測及解調(diào)電路進(jìn)行了研究,采用Cadence軟件構(gòu)建了現(xiàn)有基于分立器件的檢測及解調(diào)電路的電學(xué)模型,并與硅微陀螺電學(xué)等效模型進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。結(jié)合仿真結(jié)果對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),采用新型接口電路替代了原有的跨阻式接口電路,提高了電路的信噪比；采用開關(guān)相敏解調(diào)替代乘法解調(diào),在提高硅微陀螺標(biāo)度因子的同時(shí),又使得其零偏穩(wěn)定性達(dá)到了乘法解調(diào)的理論精度。最后,完成了硅微陀螺測控電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,硅微陀螺驅(qū)動(dòng)檢測電壓、驅(qū)動(dòng)交流電壓、零偏以及標(biāo)度因子的電學(xué)模型仿真結(jié)果與實(shí)際測量結(jié)果的相對(duì)誤差小于7%。并對(duì)搭載同一只硅微陀螺改進(jìn)前后的測控電路進(jìn)行了性能比對(duì),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),標(biāo)度因子由原先的0.0057V/°/s增大至0.0302V/°/s,零偏穩(wěn)定性由原先的57.1980/hr提升至7.6380/hr。
【關(guān)鍵詞】：硅微陀螺 分布參數(shù) 電學(xué)模型 電路優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212;TH-39
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 硅微陀螺簡介8
• 1.2 硅微陀螺國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 硅微陀螺等效模型研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 硅微陀螺測控電路研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀13
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 研究目的與意義14
• 1.6 論文研究內(nèi)容14-16
• 2 硅微陀螺電學(xué)等效模型16-34
• 2.1 硅微陀螺工作原理16-19
• 2.1.1 硅微陀螺結(jié)構(gòu)16
• 2.1.2 硅微陀螺測控電路原理16-17
• 2.1.3 硅微陀螺動(dòng)力學(xué)模型17-19
• 2.2 硅微陀螺理想電學(xué)等效模型19-27
• 2.2.1 并聯(lián)RLC等效原理19-20
• 2.2.2 模型參數(shù)R,L,C的計(jì)算20-21
• 2.2.3 傳遞系數(shù)計(jì)算21-25
• 2.2.4 理想電學(xué)等效模型25-26
• 2.2.5 諧振頻率仿真26-27
• 2.3 硅微陀螺分布參數(shù)研究27-33
• 2.3.1 硅微陀螺接口模型27-28
• 2.3.2 硅微陀螺接口參數(shù)測量28-30
• 2.3.3 硅微陀螺電學(xué)等效模型(帶有接口分布參數(shù))30-31
• 2.3.4 硅微陀螺分布參數(shù)仿真31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電路研究34-50
• 3.1 硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電路原理34-36
• 3.2 硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)仿真分析36-38
• 3.2.1 硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電路模型構(gòu)建36-37
• 3.2.2 驅(qū)動(dòng)電路仿真分析37-38
• 3.3 硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)38-47
• 3.3.1 驅(qū)動(dòng)接口電路優(yōu)化38-44
• 3.3.2 AGC電路優(yōu)化44-47
• 3.4 硅微陀螺驅(qū)動(dòng)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證47-49
• 3.4.1 驅(qū)動(dòng)接口電路優(yōu)化實(shí)驗(yàn)47-48
• 3.4.2 AGC電路優(yōu)化實(shí)驗(yàn)48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 4 硅微陀螺檢測及解調(diào)電路研究50-58
• 4.1 硅微陀螺檢測電路系統(tǒng)仿真分析50-51
• 4.1.1 硅微陀螺檢測電路模型構(gòu)建50
• 4.1.2 檢測電路仿真分析50-51
• 4.2 硅微陀螺檢測電路優(yōu)化設(shè)計(jì)51-52
• 4.3 硅微陀螺解調(diào)電路系統(tǒng)仿真分析52-53
• 4.3.1 硅微陀螺解調(diào)電路模型構(gòu)建52
• 4.3.2 解調(diào)電路仿真分析52-53
• 4.4 硅微陀螺解調(diào)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)53-57
• 4.4.1 乘法解調(diào)54-56
• 4.4.2 開關(guān)相敏解調(diào)56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 仿真與實(shí)驗(yàn)58-66
• 5.1 硅微陀螺電學(xué)等效模型仿真58-63
• 5.1.1 測控電路模型搭建58-59
• 5.1.2 仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比59-62
• 5.1.3 結(jié)論62-63
• 5.2 原測控電路與改進(jìn)電路對(duì)比實(shí)驗(yàn)63-65
• 5.2.1 標(biāo)度因子63-64
• 5.2.2 零偏穩(wěn)定性64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 6 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 附錄72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 姜劭棟;裘安萍;施芹;蘇巖;;硅微陀螺儀正交耦合系數(shù)的計(jì)算及驗(yàn)證[J];光學(xué)精密工程;2013年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 趙幸娟;電容式微機(jī)械陀螺外圍接口電路的設(shè)計(jì)與測試[D];中北大學(xué);2012年

2 付盛榮;電磁驅(qū)動(dòng)電容式振動(dòng)微機(jī)械陀螺接口電路研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所）;2003年

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本文編號(hào)：750708