硅微加速度计的特性及应用研究

发布时间：2017-03-17 08:01

  本文关键词：硅微加速度计的特性及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：集成电路及MEMS技术的高速发展，极大地促进了硅微惯性传感器的开发与应用。目前在各个领域，硅微惯性传感器正呈现商业化、产业化的应用前景。硅微惯性传感器的主要优点是：微型化、集成化、低成本、低功耗、可靠性高等。但是，目前国内外研制出来的硅微惯性传感器大都精度较低，这在很大程度上限制了硅微惯性传感器的应用。同时，在许多实际应用中，希望通过对加速度的测量来估计速度及位移。鉴此，本论文以美国ADI公司研制的双轴硅微加速度测量器件ADXL202作为主要研究对象，通过它测量运动物体的线加速度，进而运用一定的算法(主要是卡尔曼滤波)滤除噪声并估计出运动物体的速度和位移。其主要内容有： 1．对ADXL202的工作原理、一般特性进行详细地论述，对ADXL202的应用电路设计及校准进行探讨，并详细地阐述了本课题的实验系统，，对ADXL202的静态特性和动态特性进行分析和研究； 2．介绍一种建立加速度计状态空间模型的方法，并在此基础上，重点阐述标准卡尔曼滤波算法和Sage Husa自适应卡尔曼滤波算法及其应用，这是本论文重点论述的内容； 3．巴特沃思(Butterworth)数字滤波器的设计和应用，以及滤波后加速度信号的积分运算，以估计出运动平台的速度及位移。
【关键词】：硅微加速度计 标准卡尔曼滤波器 自适应卡尔曼滤波器 状态估计 巴特沃思滤波器
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH824
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 第一章 绪论8-16
• §1．1 引言8-9
• §1．2 微加速度计综述9-14
• §1．2．1 概述9-10
• §1．2．2 微加速度计的模型10-11
• §1．2．3 微加速度计的类型11-14
• §1．3 课题来源及其研究意义14-15
• §1．4 本课题主要的研究内容15-16
• 第二章 ADXL202硅微加速度计的特性研究及校准16-29
• §2．1 ADXL202介绍16-18
• §2．1．1 ADXL202的工作原理16-18
• §2．1．2 ADXL202的引脚配置与功能特点18
• §2．2 ADXL202硅微加速度计的应用设计18-20
• §2．3 实验系统设计及ADXL202的校准20-23
• §2．3．1 实验系统设计20-22
• §2．3．2 ADXL202的校准22-23
• §2．4 ADXL202的静态和动态特性分析与研究23-28
• §2．4．1 ADXL202的静态特性23-26
• §2．4．2 ADXL202的动态特性26-28
• §2．5 本章小结28-29
• 第三章 卡尔曼滤波在硅微加速度计中的应用29-47
• §3．1 引言29-30
• §3．2 实验系统中运动系统部分的模型30-31
• §3．3 硅微加速度计状态空间模型的建立31-35
• §3．3．1 随机离散系统的状态空间描述31-32
• §3．3．2 建立加速度计的状态空间模型32-35
• §3．4 动态噪声和观测噪声统计特性的获得及系统初态的选择35-37
• §3．4．1 动态噪声和观测噪声统计特性的获得35-36
• §3．4．2 初始状态的选择36-37
• §3．5 标准卡尔曼滤波算法及其应用37-40
• §3．5．1 线性最小方差估计37-38
• §3．5．2 随机离散系统的卡尔曼滤波算法38-39
• §3．5．3 Matlab程序的流程图及结果显示39-40
• §3．6 Sage ＆ Husa自适应卡尔曼滤波算法及其应用40-44
• §3．6．1 Sage & Husa自适应卡尔曼滤波算法41-42
• §3．6．2 Sage & Husa自适应卡尔曼滤波算法的应用42-44
• §3．7 磁栅数据的微分及与滤波估计值的比较44-45
• §3．8 本章小结45-47
• 第四章 数字滤波在硅微加速度计中的应用47-55
• §4．1 数字滤波器简介47-48
• §4．2 IIR滤波器设计48-53
• §4．2．1 常用的IIR滤波器48-49
• §4．2．2 确定Butteworth滤波器的性能要求49-51
• §4．2．3 Butteworth滤波器的设计51-53
• §4．3 速度位移的积分求解53-54
• §4．4 本章小结54-55
• 第五章 结论与展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 附录 A 标准卡尔曼滤波算法流程图62-63
• 附录 B Sage & Husa自适应卡尔曼滤波算法流程图63

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵军荣;水银微电容式加速度计的特性及测试研究[D];中北大学;2011年

2 李永杰;新型栅结构双向MEMS惯性传感器研究[D];杭州电子科技大学;2010年

3 韩立锋;压电薄膜微机电加速度传感器的力学分析[D];暨南大学;2006年

4 王录涛;基于MEMS与可编程ASIC技术的智能引信系统设计[D];电子科技大学;2007年

5 周军;高温超导磁悬浮车运行速度检测仪的研制[D];西南交通大学;2007年

6 李彬;旋转状态下加速度计横向输出特性研究[D];中北大学;2007年

7 李静;基于动态传感技术的车辆制动性能检测技术的研究与应用[D];山东理工大学;2007年

8 刘佳钰;加速度计横向输出特性研究及其对惯性组合的影响[D];中北大学;2008年

9 丁金玲;差分式双轴加速度传感器的系统仿真及分析[D];哈尔滨工业大学;2007年

10 张娅;中低速高温超导磁悬浮车运行参数测试系统的设计与实现[D];西南交通大学;2009年

  本文关键词：硅微加速度计的特性及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252556