本文關(guān)鍵詞：小型化高精度數(shù)字式微機(jī)械加速度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái)高精度電容式微機(jī)械加速度計(jì)成為微機(jī)械領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),成果也層出不窮。本論文旨在設(shè)計(jì)一款小型化高精度的數(shù)字式三軸加速度計(jì),以滿足導(dǎo)航、航空航天等高端領(lǐng)域的應(yīng)用需求。 論文首先調(diào)研了電容式微機(jī)械加速度計(jì)的研究進(jìn)展,介紹了電容式微機(jī)械加速度計(jì)的理論模型。然后對(duì)單路載波調(diào)制型電容檢測(cè)電路的噪聲、溫漂以及不對(duì)稱性進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明,檢測(cè)電路的噪聲主要來(lái)源于電容電壓轉(zhuǎn)換電路,電路的不對(duì)稱性不會(huì)影響系統(tǒng)線性度,但是增加了額外輸出偏置,并且當(dāng)不對(duì)稱性較大時(shí)會(huì)影響輸出噪聲。 論文還對(duì)敏感元件的非理想特性進(jìn)行了分析,包括鋁電極間寄生電容對(duì)噪聲的惡化,非歐姆接觸對(duì)溫漂的惡化以及交叉耦合效應(yīng)對(duì)加速度檢測(cè)和電容和檢測(cè)的影響。 在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了小型化高精度數(shù)字式三軸加速度計(jì)。分析了降低采樣率的影響；優(yōu)化了數(shù)字解調(diào)方法；對(duì)四種溫度補(bǔ)償電路進(jìn)行了比較,并且設(shè)計(jì)了基于體電阻的溫度補(bǔ)償方案。對(duì)小型化加速度計(jì)的測(cè)試表明,整機(jī)功耗小于400mW,1.5小時(shí)零偏穩(wěn)定性(輸出帶寬200Hz)為0.06mg,本底噪聲5μg/(?)Hz,±lg內(nèi)非線性度0.336%,二階非線性系數(shù)5ppm,溫度補(bǔ)償后零偏溫漂0.3mg/℃。
【關(guān)鍵詞】：微機(jī)電系統(tǒng) 加速度計(jì) 電容檢測(cè) 溫度補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH824.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目次7-9
• 1. 緒論9-21
• 1.1. 微機(jī)械傳感器概述9-10
• 1.2. 微機(jī)械加速度計(jì)的分類和應(yīng)用10-13
• 1.2.1. 微機(jī)械加速度計(jì)的分類10-11
• 1.2.2. 微機(jī)械加速度計(jì)的應(yīng)用11-13
• 1.3. 電容式微機(jī)械加速度計(jì)的理論模型13-19
• 1.3.1. 典型的加速度計(jì)理論模型13-14
• 1.3.2. 電容式微機(jī)械加速度計(jì)理論模型14-17
• 1.3.3. 電容式微機(jī)械加速度計(jì)研究進(jìn)展17-19
• 1.4. 論文的主要工作和意義19-21
• 2. 電容檢測(cè)電路的原理與分析21-32
• 2.1. 電容檢測(cè)電路的分類21-24
• 2.1.1. 開(kāi)關(guān)型電容檢測(cè)電路21-22
• 2.1.2. 調(diào)制解調(diào)型電容檢測(cè)電路22-24
• 2.2. 單路載波調(diào)制型電容檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)與分析24-31
• 2.2.1. 數(shù)字式單路載波調(diào)制型電容檢測(cè)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案24-26
• 2.2.2. 數(shù)字式單路載波調(diào)制型電容檢測(cè)電路的噪聲分析26-27
• 2.2.3. 數(shù)字式單路載波調(diào)制型電容檢測(cè)電路的溫漂分析27-30
• 2.2.4. 檢測(cè)電路的不對(duì)稱性對(duì)系統(tǒng)性能的影響30-31
• 2.3. 小結(jié)31-32
• 3. 加速度敏感元件的非理想特性對(duì)系統(tǒng)性能的影響32-43
• 3.1. 鋁電極間寄生電容的影響32-36
• 3.1.1. 寄生電容仿真分析32-34
• 3.1.2. 寄生電容對(duì)噪聲的影響34-36
• 3.2. 非歐姆接觸的影響36-40
• 3.2.1. 非歐姆接觸對(duì)溫漂的影響36-39
• 3.2.2. 改善歐姆接觸后溫漂測(cè)試39-40
• 3.3. 交叉耦合的影響40-42
• 3.3.1. 交叉耦合對(duì)差分敏感電容對(duì)電容差的影響40-42
• 3.3.2. 交叉耦合對(duì)差分敏感電容對(duì)電容和的影響42
• 3.4. 小結(jié)42-43
• 4. 小型化高精度數(shù)字式電容檢測(cè)電路設(shè)計(jì)43-61
• 4.1. 小型化高精度數(shù)字式三軸加速度計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)43-44
• 4.2. 電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44-45
• 4.3. FPGA及數(shù)字電路設(shè)計(jì)45-50
• 4.3.1. 系統(tǒng)工作頻率的選取45-47
• 4.3.2. 解調(diào)方法優(yōu)化47-49
• 4.3.3. 數(shù)字電路資源使用量和功耗估算49-50
• 4.4. CV電路設(shè)計(jì)50-52
• 4.5. 溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)52-57
• 4.5.1. 幾種溫度補(bǔ)償電路的比較53-55
• 4.5.2. 基于質(zhì)量塊體電阻的溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)55-57
• 4.6. 電源管理模塊設(shè)計(jì)57-58
• 4.7. AD\DA模塊設(shè)計(jì)58-59
• 4.8. 小型化數(shù)字式加速度計(jì)原理樣機(jī)實(shí)物圖59-60
• 4.9. 小結(jié)60-61
• 5. 小型化高精度數(shù)字式加速度計(jì)指標(biāo)測(cè)試61-65
• 5.1. 測(cè)試環(huán)境的影響61-62
• 5.2. 穩(wěn)定性測(cè)試62-63
• 5.3. 非線性度測(cè)試63-64
• 5.4. 小結(jié)64-65
• 6. 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 作者簡(jiǎn)歷及在學(xué)期間所取得的科研成果70

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本文編號(hào)：375886