強震觀測臺網(wǎng)中,強震儀的拾震器都是采用的電容式加速度傳感器,它具備著著動態(tài)范圍大、精度高、線性度好等優(yōu)點。但是由于我國幅員遼闊,南北緯度跨越近50度,導致各地氣候與溫度相差十分劇烈,且不同季節(jié)之間溫度變化也異常顯著。這使得電容式加速度傳感器在實際使用過程中,非常容易受到溫度的影響。為此,本課題對于電容式加速度傳感器的溫度特性與補償方法展開了相關研究。本文針對課題組的電容式加速度傳感器系統(tǒng)模型進行了分析,并對電容式加速度傳感器的溫度特性進行了深入探討,通過研究發(fā)現(xiàn)加速度傳感器的彈性元件部分受到的溫度影響最為嚴重,由此將對系統(tǒng)的輸出誤差造成很大影響,極大的降低數(shù)據(jù)質量。為了解決該問題,首先需要得出彈性元件受熱后的變化,因此采用了有限元方法對傳感器的彈性元件部分進行了仿真分析。通過對受力、約束條件進行探討,構建了振動部分的有限元模型,并采用ANSYS的溫度場仿真,對其進行熱耦合仿真,由此獲取到不同溫度下彈性元件的形變云圖。對云圖采用路徑取值的方式,獲取彈性元件在不同溫度下垂直向的偏移量,并結合電容極板與彈性元件關系,得到了溫度變化與電容極板位移的數(shù)學模型。然后,為了校正由于溫度引起的電容極板...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景和研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
    1.4 文章結構安排
第二章 電容式加速度傳感器系統(tǒng)與溫度特性分析
    2.1 系統(tǒng)模型分析
        2.1.1 機械擺體分析
        2.1.2 換能器分析
        2.1.3 反饋電路分析
        2.1.4 系統(tǒng)模型分析
    2.2 溫度影響因素分析
        2.2.1 彈性元件影響
        2.2.2 磁路系統(tǒng)影響
    2.3 有限元與傳熱學基礎
        2.3.1 有限元分析概述
        2.3.2 傳熱學基礎分析
        2.3.3 有限元熱分析
    2.4 本章小結
第三章 電容式加速度傳感器有限元建模仿真
    3.1 懸臂梁靜力分析
    3.2 彈性元件的有限元建模
        3.2.1 彈性元件參數(shù)定義
        3.2.2 網(wǎng)格劃分與約束控制
        3.2.3 有限元模態(tài)分析
    3.3 溫度場仿真
        3.3.1 溫度場仿真步驟
        3.3.2 溫度場數(shù)據(jù)處理
        3.3.3 溫度—電容極板偏移
    3.4 本章小結
第四章 電容式加速度傳感器系統(tǒng)仿真與補償設計
    4.1 反饋補償仿真設計
        4.1.1 反饋模型
        4.1.2 反饋補償設計
    4.2 反饋補償系統(tǒng)仿真
    4.3 仿真實驗結果分析
        4.3.1 系統(tǒng)溫漂
        4.3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性
    4.4 溫度補償電路設計
        4.4.1 STM32F103C8T6 控制核心
        4.4.2 溫度傳感器選型
        4.4.3 濾波電路設計
        4.4.4 輔助電路設計
        4.4.5 補償電路PCB設計
        4.4.6 補償控制程序設計
    4.5 本章小結
第五章 電容式加速度傳感器溫漂實驗分析
    5.1 溫漂實驗方案設計
    5.2 溫漂實驗步驟
    5.3 溫漂實驗結果分析
        5.3.1 加速度溫漂對比
        5.3.2 自然降溫實驗對比
總結與展望
    1.總結
    2.展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術成果
致謝



本文編號：3837268