基于∑-△M的五阶MFLR数字微加速度计闭环控制系统

为了进一步抑制加速度计信号带宽范围内的噪声,提出并设计了一种基于∑-△M的五阶多反馈谐振式（MFLR）微机械加速度计闭环控制系统,该系统通过增加额外的内部负反馈对量化噪声进行再一次整形.微机械加速度计结构为一种全差分式结构,在结构层厚度为60 μm、基底层厚度为400μm的SOI硅片上,经过光刻、溅射、深度反应离子刻蚀等工艺步骤加工而成.整个闭环控制系统的Matlab/Simulink模型首先被建立,然后采用“单位圆分析法”进行系统参数的设定,系统仿真显示：当输入幅值1gn、频率128Hz的加速度信号时,加速度计的噪声为-136.2 dB,与传统五阶MF结构的∑-△M闭环控制系统相比,在0 ～500 Hz信号带宽范围内的噪声降低了7.9dB.最后整个系统在四层PCB电路板上进行了功能性验证和测试.     

电容式微加速度计的闭环检测技术研究

针对分立元件电路噪声与干扰大的特点,设计了基于调制解调方法的微加速度计闭环检测系统,详细介绍了该闭环检测系统的原理框图及实现方法,讨论了该闭环检测系统的数学模型,并且利用精密转台对该微加速度计的性能进行了测试,测试结果表明,该微加速度计测量线性度为2.5%,量程为±1g,刻度因子为3V/g。     

关于微硅机械加速度计表头设计的几个问题

由于负刚度等特殊问题，使叉齿式微硅机械加速度计的闭环控制区别于常规闭环系统，并且负刚度较大地影响微加速度计工作稳定性，为此对加速度计的表头结构设计方法及理论公式进行了研究，推导出了在给定性能参数下，设计加速度计表头最小分辨率，最大量程的方法和理论计算公式，根据上述方法设计能更好地保证加速度计的工作稳定性。     

电容式微加速度计的噪声特性

电容式微加速度计的噪声包括机械热噪声和电热噪声 ;主要分析了机械热噪声在开环系统和闭环系统中的噪声特性以及开环系统和闭环系统检测的动态范围 ,提出电容式微加速度计的噪声主要由机械热噪声的大小决定 ;同时 ,机械热噪声的大小又主要取决于温度和机械阻尼的大小     

梳齿式微机械加速度计的研制

微机械加速度计作为微机电系统(MEMS)的一个重要产品,目前已经得到了广泛应用.本文首先从整体上提出了微机械加速度计的工作原理和数学模型,并着重讨论了各个部分之间的关系;然后根据敏感元件的特性,对伺服回路的几个关键参数,即预载电压、PID校正参数和反馈增益,进行了分析;本文最后给出了一种加速度计整体性能的测试结果,结果表明:微机械加速度计的量程为±15gn,非线性度为0.041 9%,阈值为0.15 mgn,2 h稳定性误差为0.084 5 mgn,逐次启动重复性误差为0.156 mgn.     

扭摆式微机械加速度计的系统研究

扭摆式微机械加速度计是近年来才开始发展的一种新型加速度计。介绍了这种新型加速度计的机械结构、工作原理,根据其测试特点,对其关键部分进行了探讨。在此基础上,对整个加速度计系统的误差来源进行了分析。     

微机械惯性仪表综述

介绍了当前国外微机械陀螺仪和微机械加速度计的典型方案，并对其工作原理进行了简要的分析。     

差分电容硅微加速度计检测电路研究

针对硅微加速度计中微小差分电容检测,提出了一种基于调制解调方法的闭环检测电路,介绍了该闭环检测系统的原理框图和实现途径。分析了基于单路载波的前置电容-电压( C-V)转换电路,证明了基于相关芯片的解调方法的有效性,其解调效率仅对开环输出有影响;基于双路反馈电路的静电力平衡回路有效提高该检测系统的线性度。结合硅微加速度计参数和电路设计参数,对加速度计系统进行了仿真,仿真结果显示系统稳定,刻度系数为0.9 V/gn 左右,带宽700 Hz左右。结合表头进行的精密转台实验结果表明该加速度计系统刻度系数0.88 V/gn,量程可达±13 gn。     

微机械电容式加速度计结构设计分析

微机械电容式加速度计的基本参数如固有频率、非线性度、分辨率等首先取决于其本身的结构,因此加速度计结构的设计选取至关重要。本文首先综合比较了微机械电容式加速度计的三种常见结构三明治摆式、翘翘板摆式和梳齿式的各自特点,指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点。并以该结构为分析对象,从加速度计的分辨率、量程、稳定性、灵敏度等性能分析比较了多种结构梁,提出了折叠梁的综合性能最好,最后通过分析计算出了折叠梁在检测方向的刚度。     

一种工程化微机电加速度计研制

提出一种"三明治"电容式检测原理的闭环微机电加速度计敏感结构,并对该敏感结构基础电容及微机电加速度计量程、标度因数等主要指标进行了设计,通过模态仿真验证了该结构参数对工作模态和干扰模态之间频率隔离的有效性.设计了分立电路闭环整表双腔封装/组装方案,实现了微机电加速度计整表样机,并对该样机量程和一次通电稳定性指标进行了测...     

具有自检自标定功能的高负载电容式金属微加速度计的研究

提出一种由圆形板和大量扇形梁构成活动部件的新型高负载电容式微加速度计。通过将固定电极分为检测电极与驱动电极,可实现自检自标定功能。该微加速度计以金属为核心部件材料,并采用UV-LIGA微工艺进行加工。虽然活动部件因全柔性而具有复杂变形、器件内存在复杂机电耦合,但该传感器所建立的计算模型具有精确、快速的特点。采用AD77...     

谐振式微加速度传感器的有限元分析

有限元分析用来评估一种新颖的谐振微加速度传感器,仔细分析新结构的几个主要振动模态,优化结构参数,证实这种硅基谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1 000 Hz/gn.而且在有限元分析的基础上对实际制造的非完全匹配的双端固定音叉的特点和对于测量的不良影响进行分析.     

硅微加速度计多孔方板阻尼特性的数值分析

本文根据电容式微加速度计阻尼特性数学模型。完成了实践中常用的多孔方板结构电容式微加速度计阻尼特性的数值分析。     

压阻式高量程微加速度计的冲击校准

采用体硅微机械加工技术和扩散技术,制作压阻式高量程微加速度计,设计量程为50000gn。芯片材料为单晶硅,采用双列扁平陶瓷封装。为了测量其动态灵敏度,使用Hopkinson杆在约40000gn的加速度水平下进行了冲击校准。在电桥电压为6.33V的情况下,被测微加速度计的灵敏度为1.26μV/gn。     

电容式MEMS器件模态频率的电学测试方法研究

针对电容式MEMS器件,提出了一种基于调制解调原理的模态频率测试方法,详细介绍了该测试方法的测试原理和测试系统的组成。利用Ansys对某插齿式微加速度计进行了模态仿真分析,分析得到的模态频率为3 941 Hz,利用该测试方法对该微加速度计进行模态频率测试,得到的测试结果为3 440Hz。仿真与测试得到的结果接近,验证了该测试方法的有效性,产生偏差的主要原因可能是制造过程中的加工误差。     

叉指式微结构加速度传感器刚度的力法求解

采用结构力学的力法,建立了求解叉指式微结构加速度传感器刚度的力学模型。与材料力学方法相比,简化了推导过程,得到了便于微机计算的结论。     

非硅MEMS电容式微加速度计的测控电路设计

为了提高MEMS微加速度计的量程和抗过载能力,设计了基于UV-LIGA技术的非硅MEMS电容式微加速度计。针对该加速度计,设计了基于相敏解调的差分电容测控电路。检测通道主要由前置级电荷积分放大电路、带通滤波电路、相敏解调器、低通滤波以及电平转换电路组成,反馈通道由低通滤波和加法电路组成。完成了微加速度计测控电路的调试和检测通道的标定实验,实验表明:检测通道的量程约为±6 pF,灵敏度为89.3 mV/pF,线性度为2.59%,满足加速度计检测通道的要求。     

多轴微加速度传感器的进展

微加速度传感器是微型惯性组合测量系统的核心器件。随着MEMS技术的不断发展,单轴微加速度传感器的技术已日趋成熟,多轴微加速度传感器的研究正成为MEMS领域的热点。基于多轴微加速度传感器典型实例的介绍,评述了近年来该领域的进展,并就其未来的发展作了展望。     

基于三梁结构的电热驱动谐振式微加速度传感器研究

为了提高电热激励/压阻拾振谐振式微加速度传感器的品质因数和消除交叉灵敏度,提出一种基于三梁结构的新设计.依据有限元模拟得到的固有振型来选择三梁结构参数,以减少能量耗散,提高品质因数.分析本设计消除交叉灵敏度的机制和独特的三梁结构的激振方式并对其进行有限元模拟.模拟结果证实这种谐振式微加速度传感器的灵敏度高于1000 Hz/g.     

一种压阻式三轴高g值加速度传感器的冲击校准

介绍了基于Hopkinson杆技术的激光光栅干涉法这种冲击加速度计的绝对校准方法,给出了加速度传感器灵敏度系数的两种标定公式。使用Hopkinson杆在约12000gn的加速度水平下应用上述校准方法对一种三轴压阻式高冲击微型加速度传感器的灵敏度进行了冲击校准。通过对校准结果的分析比较了两种灵敏度标定公式的优缺点,并对传感器的横向响应作了讨论。