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     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器.利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计.通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数.并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果.     

石英挠性加速度计表头力矩器噪声模型研究

石英挠性加速度计的内部力矩器噪声对于高精度的加速度计应用系统的影响是不可忽视的,但很少引起高度重视.针对高精度加速度计电路应用需要,研究了力矩器机械热噪声和力矩器线圈谐振的影响,建立了表头内部力矩器噪声电路模型,设计了测试电路,并对噪声电路模型进行了测试与验证.理论和实验结果均表明:机械热噪声产生的等效加速度对系统影响较小,力矩器线圈影响的谐振与驱动方式及驱动频率有关,脉宽调制(PWM)波驱动方式较正弦波驱动方式产生的谐振影响更大,当驱动频率靠近谐振点时,产生毫安(mA)级的谐振电流.模型的建立对石英挠性加速度计应用具有较好的参考价值.     

传感器Q值对加速度计量化噪声的影响

高品质因数（Q）的加速度计因其具有较低的机械热噪声而适合高性能的振动检测,但Q值过高会带来接口电路的不稳定。为了充分利用传感器的特性优化Sigma．Delta（∑△）数字接口电路设计,通过分析加速度计的数字接口电路模型,验证了Q值的变化对数字量化噪声的影响,并且适当的Q值能降低数字接口电路基带内的量化噪声。设计和测试了基于三明治加速度计的PCB板级电路,测试结果表明：传感器的高Q特性会在基带引入一对共轭零点,抑制了基带内的量化噪声。     

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。     

微位移电容传感电路的噪声分析与实验研究

扭杆弹簧倾斜仪是一种结构简单的小型化倾斜仪,可监测地面微小倾斜,广泛应用于工程实践、地球物理和科学实验等诸多领域。本文描述了扭杆弹簧倾斜仪中电容传感电路的原理与构造,理论分析了电容传感电路的热噪声,对电容传感电路的噪声和慢漂特性进行了实验研究。实验结果表明电容传感电路的噪声水平约为0.6mV,折算位移测量的分辨率优于10-10m量级。     

硅微机械二维加速度计的结构设计

提出了一种新型的双轴电容式微机械加速度计的结构形式。采用1个质量块敏感2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。详细讨论了该加速度计的工作原理,并利用有限元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。     

差分电容电压转换电路噪声性能分析及测试

本文对电容检测式加速度计系统中广泛采用的差分电容电压转换电路建立了电容电压转换电路的等效噪声模型,并对双运放集成电路芯片所构成的差分电容电压转换电路的本底噪声以及仪表放大器输出端的噪声进行了测试,将电容电压转换电路本底噪声中的差模噪声分量和共模噪声分量进行了分离.测试结果表明影响加速度计系统噪声性能的差模噪声分量占电容...     

MEMS加速度计信号光电检测与电容检测的噪声分析

在高精度MEMS扭摆式加速度计电容检测和光电检测实现原理的基础上,分析了该加速度计热机械噪声和电学噪声特性.该加速度计结构在品质因数Q=1和Q=85时,热机械噪声分别为2.4μgn/根号Hz和0.28 μgn/根号Hz.对于电学噪声,电容检测的电学噪声为3.27 μgn/根号Hz,光电检测在只考虑电学噪声时能分辨的最小加速度可达0.05 μgn.对比得出对于扭摆式加速度计结构,光电检测具有比电容检测更小的系统总噪声.     

一种双轴电容式微机械加速度计

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.     

一种低噪声MEMS加速度计设计与制作

为了提高微加速度计的噪声性能,研究了一种基于绝缘体上硅(SOI)技术的单轴MEMS加速度计的设计和加工方案。该微加速度计采用大面积质量块的电容式检测结构,通过增加检测质量,在保证灵敏度的前提下,有效地降低了微加速度计的机械布朗噪声,增强了信噪比。另外,该微加速度计采用一种基于Al保护层的MEMS SOI工艺技术制造,有利于提高微加速度计的整体精度水平。测试结果表明:微加速度计的本底噪声为20μgn/√Hz,灵敏度为2.5 V/gn。     

基于低温共烧陶瓷的微机械差分电容式加速度计的研究

低温共烧陶瓷（LTCC）技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流封装/组装集成技术,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。报道了以LTCC为结构材料设计、制作的一种MEMS差分电容式加速度计。该器件的敏感质量、4根悬臂梁结构都内嵌于LTCC多层基板,质量块和上下盖板之间通过印刷电极组成差分电容对;高精度电容检测芯片表贴于LTCC基板表面,将差分电容信号转化为电压信号。论文讨论了微机械LTCC加速度计的设计与制备、检测电路和性能测试。LTCC的高密度多层布线减小了互连线的长度和相关耦合寄生电容;基于集成芯片的检测电路解决了分立式检测电路的引起噪声大、电路复杂等问题。测试结果表明：该加速度计结构灵敏度较高,小载荷情况下表现出良好的线性关系,灵敏度约为30.3 mV/gn。     

一种电容式微加速度计的结构设计和工艺仿真

微硅电容式加速度计是目前微硅加速度传感器发展的主流,本文在硅-玻璃阳极键合工艺同深槽刻蚀工艺相结合的加工技术基础之上设计了一种电容式微加速度计,该结构将两种改变平行板电容量的方式有效的结合在一起,提高了结构的灵敏度并具有较好的线性度.最后,对所设计的结构进行了工艺仿真,通过虚拟工艺仿真结果与设计进行比较,论证了结构的基本可行性.     

中国微米纳米-基于低温共烧陶瓷的微机械差分电容式加速度计的研究

低温共烧陶瓷（LTCC）技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流封装/组装集成技术,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。本文报道了以LTCC为结构材料设计、制作的一种MEMS差分电容式加速度计。该器件的敏感质量、四根悬臂梁结构都内嵌于LTCC多层基板,质量块和上下盖板之间通过印刷电极组成差分电容对;高精度电容检测芯片表贴于LTCC基板表面,将差分电容信号转化为电压信号。论文讨论了微机械LTCC加速度计的设计与制备、检测电路和性能测试。LTCC的高密度多层布线减小了互连线的长度和相关耦合寄生电容;基于集成芯片的检测电路解决了分立式检测电路的引起噪声大、电路复杂等问题。测试结果表明：该加速度计结构灵敏度较高,小载荷情况下表现出良好的线性关系,灵敏度约为30.3mV/g。     

A micro-accelerometer MDO benchmark problem

Many optimization and coordination methods for multidisciplinary design optimization (MDO) have been proposed in the last three decades. Suitable MDO benchmark problems for testing and comparing these methods are few however. This article presents a new MDO benchmark problem based on the design optimization of an ADXL150 type lateral capacitive micro-accelerometer. The behavioral models describe structural and dynamic effects, as well as electrostatic and amplification circuit contributions. Models for important performance indicators such as sensitivity, range, noise, and footprint area are presented. Geometric and functional constraints are included in these models to enforce proper functioning of the device. The developed models are analytical, and therefore highly suitable for benchmark and educational purposes. Four different problem decompositions are suggested for four design cases, each of which can be used for testing MDO coordination algorithms. As a reference, results for an all-in-one implementation, and a number of augmented Lagrangian coordination algorithms are given.     

微型电容式压力传感器中的温度效应

主要介绍了利用硅-硅键合技术制作的微型电容式温度传感器的温度效应,给出了详细的制作工艺.文中对测试装置进行了详细介绍和深入分析.最后对制作的传感器器件进行了测试,并对测试结果进行分析.结果表明这种微传感器的温度影响需要校正,否则影响传感器的的线性工作范围.     

基于容性耦合电极的可穿戴心电信号检测及其去噪算法研究

针对传统心电检测系统存在佩戴电极不方便和电极导电膏易脱水等问题,在研究分析电容耦合工作原理的基础上,设计了一种可穿戴容性耦合电极。针对这种可穿戴容性耦合电极,提出了一种改进小波阈值去噪算法,该算法结合心电信号与噪声小波系数分布特性,采用改进阈值函数对分解后小波系数量化处理并重构心电信号。利用MIT￣BIH数据库验证,该算法能有效消除心电信号中的噪声干扰,相比平滑滤波、数学形态滤波和经验模式分解信噪比提高了10.72％,均方误差减小了27.29％。心电检测实验表明可穿戴容性耦合心电信号检测系统能够准确检测出人体心电信号主要特征。     

隧道式硅微加速度计的设计和制作

针对隧道效应对位移具有极高灵敏度的特点,设计了一种隧道式硅微加速度计。在介绍其结构和工作原理的基础上,提出了一种新的加工工艺,由该工艺制作的第一批器件成功地观测到隧道效应。