电容式微机械陀螺调理电路

电容式微机械陀螺的驱动电压比敏感信号大4个数量级以上,而且敏感电容很小,敏感电容与驱动电容之间的杂散耦合电容往往只比敏感电容小2个数量级,因此产生驱动电压严重干扰敏感信号问题。电容式微陀螺有2个振动自由度,2个振动自由度的机械耦合也严重干扰敏感信号。本文提出一种调理电路方案,该方案利用电容式微陀螺振动的惯性,对其进行不连续驱动,在敏感信号达到最大值时进行积分采样,并且在采样时关闭驱动电压的方法,有效地减少了干扰。在往复运动的固定相位点进行信号采样,也有利于减缓机械耦合干扰,此方法比常规连续波相敏检测的方法的信噪比有了明显的改善。     

硅微陀螺机械热噪声研究

振动式硅微陀螺仪要在各种噪声干扰下,检测出极其微弱的有用信号.随着硅微陀螺性能的不断提高,机械热噪声对微陀螺的影响愈加显著,决定了振动式硅微陀螺的极限分辨率.本文给出了机械热噪声的产生机理,推导得出机械热噪声等效角速率表达式.分析表明,提高微陀螺的品质因数、增大质量和谐振频率可减小机械热噪声.     

一种抑制低频噪声的微机械陀螺C／V转换电路

目前一般均采用电荷放大器作为微机械陀螺前置接口电路,实现电容变化信号C／V转换提取。文章设计了一种能够抑制低频噪声的微机械陀螺前置C／V转换电路,分析了低噪声前置C／V转换电路的工作原理,用Saber软件对传统电荷放大器和低噪声前置C／V转换电路从时域及频域方面进行了仿真对比,最后通过实验验证仿真结果的可靠性。仿真及实验结果表明,设计的前置C／V转换电路能更好地抑制低频噪声。     

微机械陀螺的动力学特性研究

有关微机械振动式陀螺的动力学特性测试的结果很多,而与微机械振动式陀螺设计相关的动力学特性的定量结果却很少见.文中基于拉格朗日方程建立微机械振动式陀螺的动力学方程,分析其动力学特性,推导其灵敏度与非线性度的计算公式,考虑输入角加速度影响的情况下,分析其带宽特性,并对其带宽特性进行模拟.所得结论对微机械振动式陀螺的设计提供一定的理论依据.     

一种栅型结构微机械陀螺的研究

介绍了一种新型结构微机械陀螺的设计及制作。新型陀螺的驱动振动和敏感检测振动的阻尼均为滑膜阻尼，且几乎相同，惯性质量块为栅型结构，由弹性悬臂梁支撑，驱动固定电极和敏感检测固定电极位于惯性质量块下方。分析了新型陀螺的工作特性，说明了陀螺结构参数对陀螺灵敏度的影响，实验结果表明，大气状态下，新型栅结构微机械陀螺的驱动和敏感检测品质因子Q均可达到66。     

温度对无驱动结构硅微机械陀螺信号相位差的影响

在旋转载体用硅微机械陀螺的信号解调中,陀螺与加速度计信号的相位差起到至关重要的作用,必须考虑温度对陀螺与加速度计信号相位差的影响,以及温度对陀螺输出的影响.通过测试加速度计温度特性及陀螺温度特性,并将二者进行比较,研究了温度对陀螺与加速度信号的相位差的影响,证实温度对陀螺输出影响很小,温度对硅微机械陀螺的信号相位差影响很小.     

解耦z轴微机械陀螺的研制

提出了一种检测模态解耦的z轴微机械陀螺,其检测模态被约束为1自由度振动,可抑制驱动模态的影响,降低不期望的检测模态偏置,并使用双质量结构在降低模态耦合的同时获得了较好的模态频率匹配.为满足驱动和检测模态自由度约束要求,使用了U形支撑梁.采用反应离子深刻蚀工艺制作了高深宽比结构层,获得了较大的验证质量,抑制了器件的机械热...     

基于子结构模型的音叉振动式微机械陀螺的检测电容解析方法

为建立加工缺陷对微机械陀螺性能影响的机理性模型,解决高精度微机械结构优化设计的计算时间问题,以微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为研究对象,利用多自由度动态有限元解析理论,提出基于子结构模型的检测电容解析法,实现微陀螺实际工作状态的模拟,并对模拟结果进行试验验证。从实例解析出发,发现微陀螺加工缺陷和工艺误差虽然对其结构固频特性影响不大,但是对其最终输出的电容检测特性具有较大影响这一重要现象。解析方法和结果在提高微机械陀螺解析精度和解析效率的基础上,对多物理场耦合工作环境下音叉振动式微机械陀螺健壮性能的解析和评价具有重要的参考价值。     

重力加速度计在硅微机械陀螺信号解调中的应用

硅微机械陀螺的一个重要应用是获取旋转载体的偏转方向,获取准确的旋转载体的自旋频率可以提高其解算精度.由于陀螺自身信号耦合了旋转载体做圆锥运动的频率,用其测得的自旋频率就包含了圆锥运动的频率.试验仿真了旋转载体在空间中做圆锥运动时不会对重力加速度计信号的频率产生调制作用,因此可以用重力加速度计测旋转载体的自旋频率,相对误差仅为1.25%;以地面作为参考坐标系,重力加速度计信号为参照信号,比较陀螺信号和重力加速度计信号的相位差,再减去相位差中含有的滞后值,进而可以计算旋转载体在空间中实际偏转方向.重力加速度计信号还可以确定旋转载体的舵相对地面坐标系的旋转角度.     

微机械振动环陀螺

为了减小振动环驱动模态和检测模态的频率差从而提高陀螺性能,提出了一种采用电磁驱动、电磁检测的全对称振动环陀螺结构。采用MEMS体硅工艺完成该微机械振动环陀螺的加工,其结构在保持镜像对称的同时,还保持了中心对称,因此整个结构高度对称,有利于减小模态频率差。为有效跟踪陀螺驱动模态的谐振频率并稳定驱动模态的幅值,设计了闭环驱动控制电路。该电路由低噪声前置放大器、相位调整环节以及自动增益放大器(VGA)组成。测试结果表明,该陀螺两个模态频率差为0.27 Hz,实现了频率较好的匹配。在±200 °/s,测得陀螺灵敏度为8.9 mV/(°/s),分辨力为0.05 °/s,非线性度为0.23%。     

电容式微机械惯性传感器信号检测技术研究

针对具有差分电容接口的微机械惯性传感器提出了一种基于电荷放大器和相关检测技术的接口电路方案.采用电荷放大器作为电容-电压转换电路,来去除传感器本身以及传输导线引起的寄生电容的干扰.利用PSPICE模拟了桥路的不对称性对电路输出的影响,经过比较采用单载波差分电桥结构以进一步增大电容检测的灵敏度.采用相关检测技术进行解调,通过解调电路对前置输出电压和载波信号进行相关运算从而消除电路的宽频噪声;给出了包括布线、接地、去耦等电路工艺的设计原则.采用一组标定电容作为传感器的模型进行了实验,实验电路灵敏度可以达到195V/pF,最小分辨率为1fF.采用该方案能够满足对普通精度的电容式微机械惯性传感器信号的检测.     

高精度硅电容压力传感器的研究

本文介绍了一种采用微机械技术形成的电容压力传感器。在设计上采用完全对称的三层结构，从而较好地消除由温度特性不匹配造成的漂移。利用Ｄｉｏｄｅ－ｑｕａｄ接口电路的输出增益反馈方式基本消除了器材固有的非线性，使传感器的精度大大提高。     

水下探测微电容超声波换能器线阵设计与封装

提出一种应用于水下探测的低频微电容超声波换能器阵列。在分析微电容超声波换能器阵列复合结构和工作原理的基础上,建立了换能器阵元和一维线阵的指向性表达式,并通过分析结构参数对指向性的影响,确定了阵列几何参数。针对微电容超声波换能器水下应用需求,研究了阵列水下封装方法,通过封装结构设计和封装材料的选取,完成了换能器阵列水密封装。同时,制定了换能器阵列性能测试方案,并搭建了相应的测试、探测系统,经测试换能器线阵-3dB主瓣宽度为5°,最大旁瓣级为-13.5dB,可实现水下1m范围内的目标清晰探测。实验表明,提出的微电容超声波换能器阵列设计和封装方法合理,为改善微电容超声波换能器阵列水下探测性能提供了设计依据。     

微机械电容式加速度计静力分析

本文根据微加速度计的结构特点,分析了单晶硅的力学特性,并且利用有限元方法对微电容式加速度计敏感芯片弹性梁的刚度、应力、应变进行了分析。     

传感器信号检测电路的设计

介绍一种新型ＬＶＤＴ信号处理芯片－－ＡＤ５９８的差动变压器式位移感器信号检测电路的原理及相应单片机前向通道的设计。并其对电路的稳定性、线性度作了分析。     

ACFM检测系统的信号调理电路

根据交流电磁场检测(简称ACFM)的信号特征,设计了一种用于ACFM检测系统的信号调理电路.该电路由低噪声的程控放大、自适应带通滤波、后级可调放大和真有效值转换四部分组成.经试验验证,该信号调理电路适用范围宽、检测精度高、可获得理想的检测信号特征曲线,且工作稳定可靠,可用于高性价比的ACFM检测仪器中.     

基于厚膜电容传感的微位移信号处理电路设计

设计了一种基于电容数字转换芯片AD7745和单片机C8051F040微位移检测信号处理电路,给出了电容式微位移传感器的设计制备原理、C8051F040软硬件设计、输出转换电路的设计, 阐述了微位移检测电路信号提取及转换过程.实验结果表明:设计的微位移信号处理电路提高了厚膜微位移电容传感器的稳定性及抗干扰能力,并使传感器在量程100 μm的范围内线性度由6.10%提高到0.67%.     

一种真空微电子加速度传感器及其信号检测电路

结合真空微电子技术、MEMS技术和传感器技术,依据冷阴极场致发射的原理,设计了一种带过载保护功能的新型真空微电子加速度传感器.介绍了传感器的工作原理,设计了传感器的信号检测电路,并通过OrCAD软件进行了模拟.初步实验结果表明该传感器的研制是完全可行的,而且比其他传感器具有更好的性能.     

高精度小信号峰值检测电路的设计

在工业自动化过程中往往要将某些过程量如温度、压力等转换成相应电信号的最大值保留下来以供记录、分析。峰值检测技术就是一种能跟随输入信号变化并能将最大值记忆下来的电路。通过理论分析、Multisim仿真和实际电路制作逐步比较了各峰值采样保持电路的优缺点,并不断改进电路,克服了管压降、部分信号丢失、采样频率低等诸多弊端,最后设计的峰值检测电路能够满足一般电路对峰值检测技术的要求。     

微弱光电信号检测电路设计

光电信号检测与采集电路的性能优劣,直接关系到粉尘浓度测量系统的准确度和精确度。在分析研究了光电检测基本原理和微弱信号检测影响因素的基础上,针对粉尘浓度测量系统中光信号的特点,通过采用差分式测量结构,提高光电探测器供电电源的稳定度,选用低噪声、响应快的运算放大器等措施,设计了一种噪声低、反应快、简单实用的微弱光信号检测电路,成功应用到了某粉尘浓度测量系统上。