本文關(guān)鍵詞：基于雙梁結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(yīng)用前景。本文在對現(xiàn)有加速度計結(jié)構(gòu)充分對比分析的基礎(chǔ)上,設(shè)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(jié)構(gòu)尺寸。為提高靈敏度,根據(jù)有限元分析軟件的仿真結(jié)果對底座-質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的尺寸和振梁結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。根據(jù)振梁的振動模態(tài)和壓電效應(yīng)的工作原理,為降低振梁諧振時的等效阻抗,結(jié)合微加工工藝,優(yōu)化設(shè)計了分段式雙面激勵電極圖案。使用基于光刻技術(shù)、濕法腐蝕的微加工技術(shù)完成了兩個微結(jié)構(gòu)的制備,同時創(chuàng)新性地提出了使用倒裝焊技術(shù)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(chǔ)上,設(shè)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(guān)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(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jié)構(gòu)的石英振梁加速度計的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)設(shè)計17-22
• 2.2.1 諧振梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計18-19
• 2.2.2 底座-質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計19-21
• 2.2.3 諧振梁結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化21
• 2.2.4 底座-質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化21-22
• 2.3 有限元仿真結(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)32-33
• 第三章 石英諧振梁激勵電極設(shè)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(shè)計33-35
• 3.1.2 四周電極圖案的設(shè)計35-36
• 3.2 雙梁振梁的制備36-40
• 3.2.1 鋪設(shè)表面電極的振梁制備36-37
• 3.2.2 鋪設(shè)四周電極的振梁制備37-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第四章 高阻抗石英振梁加速度計的諧振電路設(shè)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(shè)計47-55
• 4.3.1 設(shè)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(jié)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(jié)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(jié)果分析與討論64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-71
• 6.1 總結(jié)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

1 林丙濤;周倩;曾小珊;唐光慶;滿欣;周本清;李海;;高靈敏度QVBA限位結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J];壓電與聲光;2014年04期

2 王巍;;慣性技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];自動化學(xué)報;2013年06期

3 馮麗爽;王文璞;周震;楊功流;;石英振梁加速度計諧振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];中國慣性技術(shù)學(xué)報;2013年01期

4 謝立強;邢建春;王浩旭;董培濤;吳學(xué)忠;;各向異性濕法刻蝕z切石英后結(jié)構(gòu)側(cè)壁形貌的預(yù)測[J];光學(xué)精密工程;2012年02期

5 趙君轍;邢馨婷;楊中柳;;線加速度計的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J];計測技術(shù);2007年05期

6 裴榮;周百令;李宏生;李坤宇;;基于諧振原理的高精度石英加速度計設(shè)計技術(shù)[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年05期

7 岳書彬,孫秀英,秦自楷,劉迎春,丁福玲;雙端石英音叉力敏傳感器的原理與設(shè)計[J];山東大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年03期

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本文編號：548210