本文關鍵詞：基于雙梁結構的石英振梁加速度計系統(tǒng)

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【摘要】：石英振梁加速度計自問世以來就是慣導儀表的一個重要發(fā)展方向,它將力敏石英諧振梁作為敏感元件,能直接輸出數(shù)字信號(頻率),在成本、體積、功耗、重量、精度等方面具有突出優(yōu)點,有著非常廣泛的應用前景。本文在對現(xiàn)有加速度計結構充分對比分析的基礎上,設計了一種分體式振梁加速度計。利用雙端固定梁的振動方程,對加速度計的諧振頻率進行簡化求解,借助基于控制變量法的仿真輔助,確定了該分體式加速度計各部分的結構尺寸。為提高靈敏度,根據(jù)有限元分析軟件的仿真結果對底座-質(zhì)量塊結構的尺寸和振梁結構進行了優(yōu)化。根據(jù)振梁的振動模態(tài)和壓電效應的工作原理,為降低振梁諧振時的等效阻抗,結合微加工工藝,優(yōu)化設計了分段式雙面激勵電極圖案。使用基于光刻技術、濕法腐蝕的微加工技術完成了兩個微結構的制備,同時創(chuàng)新性地提出了使用倒裝焊技術實現(xiàn)簡單精確的裝配的方法,克服現(xiàn)有裝配工藝中的錯位問題,實現(xiàn)了高靈敏度的振梁并提高了加速度計的精度。在對稱式石英晶體多諧振蕩器的基礎上,設計了高阻抗石英振梁加速度計的諧振電路——雙反相器-雙共射極串聯(lián)諧振電路,并搭建了系統(tǒng)測試平臺。在常壓環(huán)境下測試,加速度計靈敏度最高為82.356 Hz/g,線性度0.99,偏置穩(wěn)定性為1.19 mg。
【關鍵詞】：石英振梁加速度計 高阻抗諧振電路 高靈敏度 倒裝焊
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH824.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-15
• 第二章 基于雙梁結構的石英振梁加速度計的基礎研究15-33
• 2.1 壓電石英晶體的特性15-17
• 2.1.1 石英晶體的壓電特性16
• 2.1.2 石英諧振梁的振動模式16-17
• 2.1.3 石英晶體切型的選擇17
• 2.2 石英振梁加速度計的結構設計17-22
• 2.2.1 諧振梁結構的設計18-19
• 2.2.2 底座-質(zhì)量塊結構的設計19-21
• 2.2.3 諧振梁結構尺寸的優(yōu)化21
• 2.2.4 底座-質(zhì)量塊結構尺寸的優(yōu)化21-22
• 2.3 有限元仿真結果分析22-29
• 2.3.1 有限元法及其軟件實現(xiàn)22-23
• 2.3.2 石英振梁加速度計振動模態(tài)分析23-24
• 2.3.3 石英振梁加速度計的靈敏度仿真與結果分析24-26
• 2.3.4 石英振梁加速度計模型優(yōu)化后的諧振頻率分析26-27
• 2.3.5 石英振梁加速度計滿量程仿真分析27-29
• 2.4 石英振梁加速度計的微加工工藝29-32
• 2.4.1 底座-質(zhì)量塊結構的制備29-30
• 2.4.2 回流焊工藝30-31
• 2.4.3 石英振梁加速度計的高精度組裝31-32
• 2.5 本章小結32-33
• 第三章 石英諧振梁激勵電極設計33-41
• 3.1 寬度彎曲振動模態(tài)下的電極圖案33-36
• 3.1.1 表面電極圖案的設計33-35
• 3.1.2 四周電極圖案的設計35-36
• 3.2 雙梁振梁的制備36-40
• 3.2.1 鋪設表面電極的振梁制備36-37
• 3.2.2 鋪設四周電極的振梁制備37-40
• 3.3 本章小結40-41
• 第四章 高阻抗石英振梁加速度計的諧振電路設計41-57
• 4.1 石英晶體振蕩器基本原理41-44
• 4.1.1 石英諧振梁特性41-43
• 4.1.2 石英諧振梁等效電阻分析43-44
• 4.2 石英振梁加速度計諧振電路的基本原理44-47
• 4.2.1 石英晶體諧振器振蕩電路基本原理44-45
• 4.2.2 常用石英晶體諧振器振蕩電路模型45-47
• 4.3 高阻抗石英振梁加速度計諧振電路的分析與設計47-55
• 4.3.1 設計要點分析47-48
• 4.3.2 PSpice仿真簡介48
• 4.3.3 普通雙共射極串聯(lián)諧振電路分析48-50
• 4.3.4 對稱式石英晶體多諧振蕩器50-52
• 4.3.5 雙反相器-雙共射極串聯(lián)諧振電路52-55
• 4.4 本章小結55-57
• 第五章 石英振梁加速度計系統(tǒng)的測試與分析57-67
• 5.1 石英振梁加速度計性能測試57-62
• 5.1.1 振梁諧振特性測試57-58
• 5.1.2 常壓下加速度計的靜態(tài)諧振特性測試58-62
• 5.1.3 測試結果分析與討論62
• 5.2 石英振梁加速度計系統(tǒng)性能測試62-65
• 5.2.1 石英振梁加速度計系統(tǒng)測試平臺的搭建63-64
• 5.2.2 測試結果分析與討論64-65
• 5.3 本章小結65-67
• 第六章 總結與展望67-71
• 6.1 總結67-69
• 6.2 展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻73-77
• 作者簡介77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：548210