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电子科技大学硕士学位论文电容式微机械静电伺服加速度计系统分析姓名:陈宇晓申请学位级别:硕士专业:电路与系统指导教师:刘昌孝2002.12.11电容式微机械静电伺服加速度计系统分析作者:陈宇晓学位授予单位:电子科技大学相似文献(6条)1.期刊论文任杰.樊尚春.RENJie.FANShang-chun一种双轴电容式微机械加速度计-传感技术学报2006,19(5)提出一种双轴电容式微机械加速度计的结构形式.采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好,以梳齿电容实现差动的静电驱动、电容检测.利用MATLAB软件对敏感结构参数、性能参数进行了计算、分析,用ANSYS仿真软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性.2.学位论文曹学成电容式微机械加速度计的研究2007与传统加速度计相比,微机械加速度计具有成本低、体积小、重量轻等优点,因而有着广泛的应用前景。本论文工作是针对一种在大气中具有较高灵敏度的变面积式结构的电容式微机械加速度计进行研究,包括器件结构的原理设计、工艺制作以及性能测试等。论文首先介绍了加速度计的基本工作原理、动力学方程,并对其频率特性进行分析。通过对空气阻尼分析可知,在通常的微机械结构中压膜阻尼的阻尼系数要比滑膜阻尼的大得多,为了提高分辨率和线性度,设计了一种变面积式的电容式微机械加速度计。在此基础上,完成电容式微机械加速度计的动力学结构和电学结构设计,采用U形梁结构来减小结构释放时的残余应力,通过在质量块上制作的栅形可动电极与其下面玻璃衬底上制作的叉指形固定电极来构成差分检测电容。设计的微机械加速度计固有频率和Q值分别为1140Hz和575,位移灵敏度和电容灵敏度值分别为1.9×10'-7m·g'-1和1.29×10'-13F·g'-1。通过比较体微机械加工技术、表面微机械加工技术以及LIGA技术的优缺点可知,体微机械加工技术比较适合用来制作电容式微机械加速度计。为此着重对用来制作电容式微机械加速度计的体微机械加工工艺进行了研究,包括单晶硅的各向异性湿法腐蚀、硅一玻璃阳极键合技术和深反应离子刻蚀技术。详细研究了在电容式微机械加速度计制作工艺过程中遇到的深反应离子刻蚀的过刻蚀现象产生机理以及解决方法。在上述研究基础上,利用单晶硅体微机械加工技术结合硅一玻璃阳极键合技术完成了电容式微机械加速度计的制作。完成微机械加速度计在大气环境下的封装,利用自行研制的检测电路,完成加速度计性能测试。测得在大气中的谐振频率为1078Hz,Q值为215.6,灵敏度为52mV/g。分析和测试结果表明,本论文所设计的电容式微机械加速度计在大气中具用较高的灵敏度。3.会议论文任杰.樊尚春一种双轴电容式微机械加速度计2006本文提出一种双轴电容式微机械加速度计的结构形式.采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好,以梳齿电容实现差动的静电驱动、电容检测.利用MATLAB软件对敏感结构参数、性能参数进行了计算、分析,用ANSYS仿真软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性.4.学位论文罗斯建电容式微机械加速度计检测电路研究2007微机械加速度计作为一种重要的惯性器件,在汽车、消费电子、惯性制导等方面有广泛的应用前景。性能指标的提高一直是微机械加速度计领域的重要研究方向。其中,检测电路的性能对加速度计整体性能起着日益重要的决定作用。本文针对变面积电容式微机械加速度计,设计了单路载波调制型检测电路。同时对闭环检测电路进行了初步研究。这些研究内容为微机械加速度计检测电路的合理选择和优化设计提供了理论依据,对微机械加速度计的工程化具有一定参考意义。论文研究工作主要包括以下内容:(1)设计了单路载波调制型检测电路,包括载波发生器、电荷放大器、解调器、末级低通滤波器和放大器。研究了限制加速度计性能的主要因素,指出载波稳定性、两路电荷放大器的一致性将直接影响检测电路的分辨率。本文给出了开环加速度计的性能,分析了各项性能影响因素。(2)分析了单偏置——双反馈和双偏置——单反馈两种反馈施加方案。分析了PID反馈校正模块的频率特性,为实际反馈设计提供理论指导。在此基础上,初步设计了闭环检测电路。(3)参考加速度计性能指标测试规范,制定了测试方案,根据该方案对开环系统性能进行了测试。测试表明,开环加速度计系统灵敏度为45mV/g,非线性为±1.17%,零漂为4.4mg。推算得出所设计的电路分辨率为0.1fF。所设计的开环检测电路在牺牲一定分辨率的基础上,有效扩大了量程,理论上可达到±80g。5.期刊论文郑旭东.曹学成.郑阳明.罗斯建.王跃林.金仲和.ZHENGXu-dong.CAOXue-cheng.ZHENGYang-ming.LUOSi-jian.WANGYue-lin.JINZhong-he一种电容式微机械加速度计的设计-传感技术学报2008,21(2)介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计.该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度.对加速度计进行了结构设计和分析.给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决深反应离子刻蚀过程中的过刻蚀现象的方法.初步测试结果表明,该加速度计的灵敏度比较理想,谐振频率与理论计算相吻合.6.期刊论文吴天准.董景新.刘云峰.WUTianzhun.DONGJingxin.LiuYunfeng电容式微机械加速度计闭环系统的零偏-清华大学学报(自然科学版)2005,45(2)为解释电容式微加速度计闭环系统零点不惟一的特殊现象,对其力学模型和电路特性进行理论分析,推导了闭环输出、零偏、零偏重复性、检测盲区宽度等公式,建立新的静平衡模型.通过零偏与预载的关系实验,定量分析了零偏不重合度、零偏重复性等,并对实验数据进行误差分析.该静平衡模型揭示了动齿的运动规律,证明检测盲区宽度和零偏重复性成正比,成功解释了两个零点问题.指出提高零偏重复性指标的方法,对于微机械结构的设计、预载的选择也具有指导意义.引证文献(6条)1.王卫东.贾建援.樊康旗.李萌萌电容式微加速度计的气膜阻尼分析[期刊论文]-电子科技大学学报2006(2)2.胡雪梅微机械电容式加速度计的系统分析[学位论文]硕士20063.胡雪梅微机械电容式加速度计的系统分析[学位论文]硕士20064.王卫东.贾建援矩形截面电容式微加速度计气膜阻尼研究[期刊论文]-仪器仪表学报2005(z2)5.王卫东.贾建援矩形截面电容式微加速度计气膜阻尼研究[期刊论文]-仪器仪表学报2005(8)6.钟福如硅电容式加速度传感器及其读出电路设计研究[学位论文]硕士2005本文链接::上海海事大学(wflshyxy),授权号:bf8fe982-36fb-461f-8686-9e340168045b下载时间:2010年11月20日
本文标题:电容式微机械静电伺服加速度计系统分析
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