在實驗室MEMS技術支持下,基于SON結構的電容式氣壓傳感器具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、易于集成等優(yōu)勢,MEMS氣壓傳感器在市場中的應用越來越廣泛。當前,MEMS氣壓傳感器測試系統(tǒng)存在結構復雜,測試技術繁瑣,微觀測試儀器價格昂貴,成本高,檢測過程中硬件補償法難以作到全程有效補償,且存在補償電路硬件漂移等諸多問題。在傳感器實際生產(chǎn)過程中,MEMS電容式氣壓傳感器性能的好壞,需要反映真實數(shù)據(jù)的支撐,即需對其性能進行測試。因此,設計一套集供壓、檢測、采集、分析、顯示于一體的MEMS電容式氣壓傳感器性能測試系統(tǒng)具有重要的理論意義和現(xiàn)實應用價值。本文主要工作為MEMS電容式氣壓傳感器性能測試系統(tǒng)的研究與設計。在研究MEMS電容式氣壓傳感器相關理論的基礎上,結合當前微氣壓傳感器測試系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,明確MEMS電容式氣壓傳感器測試系統(tǒng)的關鍵技術問題,分析氣壓的產(chǎn)生、控制與調(diào)節(jié)以及傳感器輸出信號的檢測、轉(zhuǎn)換與處理。測試系統(tǒng)以STM32F103RCT6作為核心控制器,空氣泵和電氣比例閥為供、調(diào)壓設備,XTR111為U/I轉(zhuǎn)換芯片,以電流作為輸入控制信號對電氣比例閥進行輸出氣壓的控制,在氣壓設定允許誤差范圍內(nèi)... 

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自動控壓技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 微弱電容檢測的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 微氣壓傳感器性能測試的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容和技術路線
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 研究技術路線
        1.3.3 論文的章節(jié)安排
第二章 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試要求與關鍵技術
    2.1 MEMS電容式氣壓傳感器原理及性能指標
        2.1.1 MEMS電容式氣壓傳感器原理
        2.1.2 電容式氣壓傳感器性能指標
    2.2 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試要求
    2.3 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試關鍵技術
        2.3.1 MEMS電容式氣壓傳感器輸出信號線的引出
        2.3.2 微弱電容檢測中的抗干擾技術
        2.3.3 氣壓裝置的氣密性
    2.4 本章小結
第三章 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試系統(tǒng)硬件設計
    3.1 測試系統(tǒng)總體方案
    3.2 主控單元
        3.2.1 微處理器選型
        3.2.2 主控系統(tǒng)外圍電路設計
    3.3 氣壓裝置的設計
        3.3.1 氣壓
        3.3.2 供壓設備
        3.3.3 壓力容器
        3.3.4 過程參數(shù)調(diào)節(jié)方法
    3.4 微型真空泵的啟/停電路設計
    3.5 STM32控制電氣比例閥
        3.5.1 U/I轉(zhuǎn)換
        3.5.2 電氣比例閥的控制
    3.6 MEMS電容式傳感數(shù)據(jù)采集
        3.6.1 微弱電容檢測芯片PCAP01-AD
        3.6.2 MEMS電容式氣壓傳感器輸出信號采集電路設計
    3.7 電源電路設計
    3.8 本章小結
第四章 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試系統(tǒng)軟件設計
    4.1 系統(tǒng)軟件總體設計
    4.2 上位機軟件設計平臺與通訊方法
        4.2.1 設計平臺LabVIEW
        4.2.2 串口通訊方法
    4.3 上位機功能軟件編程
        4.3.1 登錄界面
        4.3.2 上位機主界面
        4.3.3 壓力變送器數(shù)據(jù)采集
        4.3.4 傳感器數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換
        4.3.5 傳感器數(shù)據(jù)分析處理
        4.3.6 傳感器數(shù)據(jù)儲存與查詢
    4.4 下位機功能軟件編程
        4.4.1 微型真空泵的控制
        4.4.2 控制電氣比例閥的輸出信號程序
        4.4.3 微弱電容采集
        4.4.4 STM32與上位機的通訊
    4.5 本章小結
第五章 MEMS氣壓傳感器性能測試系統(tǒng)實驗及數(shù)據(jù)分析
    5.1 MEMS氣壓傳感器性能測試系統(tǒng)實驗裝置
    5.2 MEMS氣壓傳感器性能測試
        5.2.1 MEMS電容式氣壓傳感器測試樣品
        5.2.2 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試實驗過程
        5.2.3 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試數(shù)據(jù)結果
        5.2.4 MEMS電容式氣壓傳感器性能仿真對比
    5.3 MEMS電容式氣壓傳感器性能測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析
        5.3.1 測試系統(tǒng)誤差來源
        5.3.2 穩(wěn)定度實驗
        5.3.3 測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析
    5.4 本章小結
第六章 總結和展望
    6.1 研究總結
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術論文及其他科研成果



本文編號：3726567