本文關(guān)鍵詞：真空微電子加速度傳感器控制與檢測電路設(shè)計與實驗

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【摘要】：高精度微型加速度傳感器是近年來加速度傳感器研究的熱點,加速度傳感器的控制與信號檢測電路是高精度微型加速度計不可或缺的核心技術(shù)。論文在分析國內(nèi)外加速度傳感器信號處理電路研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)深入的重慶大學微系統(tǒng)中心研制的真空微電子加速度傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理,以及在靈敏度、噪聲以及穩(wěn)定性等方面存在的問題,建立了真空微電子加速度傳感器的PID閉環(huán)控制模型;在系統(tǒng)分析真空微電子加速度傳感器的噪聲基礎(chǔ)上,基于微弱信號檢測理論,提出了基于調(diào)制和相干解調(diào)算法的信號檢測新方法;基于真空微電子加速度傳感器專用ASIC電路,完成了控制與檢測電路設(shè)計與裝調(diào),研制出真空微電子加速度傳感器的控制與檢測電路。測試結(jié)果表明:研制的真空微電子加速度計閾值電壓為0.7v,發(fā)射電流達到100uA,靈敏度為1.06206V/g,非線性度為0.9%,工作帶寬約為120Hz,穩(wěn)定性得到了顯著改善。論文的主要研究工作是:(1)深入分析了真空微電子加速度傳感器存在的靈敏度、噪聲以及穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)問題,確定了真空微電子加速度傳感器控制與檢測系統(tǒng)的總體方案;(2)分析了真空微電子加速度傳感器敏感結(jié)構(gòu)的力學特性,建立了敏感結(jié)構(gòu)的理論模型。根據(jù)真空微電子加速度傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理,建立了加速度傳感器的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)模型,提出了加速度傳感器的控制電路方案;(3)系統(tǒng)分析了真空微電子加速度傳感器的信號特點、噪聲特性以及來源,基于微弱信號檢測原理,提出了基于調(diào)制和相干解調(diào)算法的傳感器信號檢測和處理方法,并確定了檢測電路方案;(4)基于真空微電子加速度傳感器專用ASIC電路,完成了控制與檢測電路設(shè)計及裝調(diào);(5)搭建了測試平臺,完成了真空微電子加速度計的閾值電壓、發(fā)射電流、靈敏度、非線性度、工作帶寬、零偏穩(wěn)定性以及溫度響應(yīng)測試與分析。
【關(guān)鍵詞】：真空微電子加速度傳感器 控制模型 微弱信號 檢測電路
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 研究背景8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 真空微電子加速度傳感器及信號處理電路9-11
• 1.2.2 隧道式加速度傳感器信號處理電路11-13
• 1.2.3 小結(jié)13-14
• 1.3 研究目標與研究內(nèi)容14-15
• 1.3.1 研究目標14
• 1.3.2 研究內(nèi)容14-15
• 1.4 小結(jié)15-16
• 2 真空微電子加速度傳感器控制與檢測理論及方法16-32
• 2.1 場致發(fā)射理論16-17
• 2.2 真空微電子加速度傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理17-18
• 2.3 真空微電子加速度傳感器系統(tǒng)控制模型與方法18-24
• 2.3.1 控制系統(tǒng)模型18-19
• 2.3.2 敏感結(jié)構(gòu)與控制電路模型19-24
• 2.4 真空微電子加速度傳感器信號檢測與處理方法24-30
• 2.4.1 真空微電子加速度傳感器噪聲分析25-27
• 2.4.2 微弱信號檢測方法27-30
• 2.5 小結(jié)30-32
• 3 真空微電子加速度傳感器控制與檢測電路設(shè)計與實現(xiàn)32-52
• 3.1 控制與檢測電路系統(tǒng)方案設(shè)計32-33
• 3.2 控制與檢測模塊電路優(yōu)化設(shè)計及仿真33-49
• 3.2.1 ASIC電路33-35
• 3.2.2 信號檢測電路35-46
• 3.2.3 反饋控制電路46-49
• 3.3 控制與檢測電路總體電路設(shè)計49-51
• 3.4 小結(jié)51-52
• 4 真空微電子加速度計測試與實驗52-66
• 4.1 測試參數(shù)52
• 4.2 測試方法與結(jié)果52-64
• 4.2.1 閾值電壓與發(fā)射電流測試52-54
• 4.2.2 靈敏度與非線性度測試54-57
• 4.2.3 工作帶寬測試57-59
• 4.2.4 零偏穩(wěn)定性測試59-62
• 4.2.5 工作溫度測試62-64
• 4.3 真空微電子加速度計測試結(jié)果與分析64
• 4.4 小結(jié)64-66
• 5 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66
• 5.2 展望66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻70-74
• 附錄74
• A.作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄：74

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本文編號：858234