叉指式微加速度计的系统仿真分析

发布时间：2017-03-20 12:08

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【摘要】： 叉指式微加速度计是一种典型的微机电系统产品，由于它的高灵敏度、好的直流响应、低噪声、低漂移、对温度的敏感性低、低能耗、结构简单的优点，使其有着广泛的应用前景，也是目前国内外攻关的热点之一。 微加速度计涉及到多学科领域的相互作用，如何用模型来较为准确地反映各个领域间的相互作用关系以及如何实现机电混合系统的接口，是设计的关键，一直是比较难于解决的问题。论文采用了一种新的建模仿真法，即原理级描述仿真法，建立了叉指式微加速度计的参数化机电混合系统模型，，对其进行分析研究。 本文研究了弹性梁参数对加速度计结构谐振频率、灵敏度、交叉耦合误差的影响趋势，在此基础上给出了一组优化了的弹性梁参数；分别研究了开环和闭环系统检测方式下静电力作用对加速度计性能的影响、吸附现象及弹簧的静电软化现象，在此基础上给出了偏置电压、检测激励信号的取值规则；研究了叉指式微加速度计的动态响应特性，在此基础上优化了电路结构及参数。论文的主要研究结论与实验结果一致。
【关键词】：叉指式微加速度计 原理级描述仿真 微机电系统
【学位授予单位】：中国工程物理研究院北京研究生部
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 第一章 引言6-9
• 1.1 选题背景6
• 1.2 研究动态6-7
• 1.3 研究的目的和意义7-8
• 1.4 研究的内容和方法8-9
• 第二章 叉指式微加速度计的工作原理9-14
• 2.1 叉指式微加速度计原理和结构9-11
• 2.2 叉指式微加速度计的检测系统11-14
• 2.2.1 开环检测系统11-12
• 2.2.2 静电反馈系统(力平衡加速度计)12-14
• 第三章 叉指式微加速度计的建模14-24
• 3.1 原理级描述仿真方法和COVENTORWARE软件14-16
• 3.2 用原理级描述仿真法建立叉指式微加速度计结构模型16-24
• 3.2.1 微电容加速度计模型所需元件单元16-21
• 3.2.2 微电容加速度计材料参数和尺寸参数21-22
• 3.2.3 微电容加速度计结构模型22-24
• 第四章 叉指式微加速度计结构分析及结构参数优化24-39
• 4.1 折叠梁参数对表头的影响24-31
• 4.1.1 仿真分析折叠梁尺寸对加速度计模态频率的影响25-27
• 4.1.2 确定折叠梁尺寸参数27-31
• 4.2 静电力对加速度计的影响31-35
• 4.2.1 开环系统31-33
• 4.2.2 闭环系统33-35
• 4.3 弹簧的静电软化35-36
• 4.4 阻尼系数36-37
• 4.5 小结37-39
• 第五章 叉指式微加速度计检测电路分析39-46
• 5.1 加速度计测量方案的确定39-41
• 5.2 伺服反馈电路分析41-45
• 5.2.1 电荷放大器42-43
• 5.2.2 差动运算放大器43-44
• 5.2.3 同步解调器44-45
• 5.2.4 增益放大环节45
• 5.2.5 反馈环节45
• 5.3 小结45-46
• 第六章 叉指式微加速度计系统分析46-57
• 6.1 系统分析理论基础46-50
• 6.1.1 时域性能指标46-49
• 6.1.2 频域性能指标49
• 6.1.3 时域与频域两类性能指标的关系49-50
• 6.2 叉指式微加速度计系统动态特性分析50-55
• 6.2.1 叉指式微加速度计系统建模50-51
• 6.2.2 微电容加速度计的幅频特性分析51-54
• 6.2.3 微电容加速度计的瞬态特性分析54-55
• 6.3 小结55-57
• 第七章 总结与展望57-60
• 7.1 工作总结57-58
• 7.2 工作展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63

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本文编号：257743