高精度微光学加速度计信号处理系统

发布时间：2017-04-15 20:10

  本文关键词：高精度微光学加速度计信号处理系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文提出了一种高精度微加速度计的信号处理系统。光学加速度计高精度、高灵敏度和不易受电磁干扰特性使得它成为惯性导航应用中潜力比较大的技术。微制造尤其是MEMS的技术进步很好的促进了光学加速度计的发展,使得光学加速度计不但具有光学测量的优点,还具有了微型传感器体积小、可靠性高、易于制造、长期稳定性好、可批量生产、价格低等特点。因此微光学加速度计非常具有研究和应用价值。 本文主要研究内容包括以下几个方面： 1.全面了解和研究了加速度传感器的相关基础知识,对传感器的发展历史和分类进行了简单介绍。结合MEMS和MOEMS的概念,分析了目前一些典型的MEMS和MEEMS加速度传感器的工作原理及各自的优缺点。 2.研究了加速度传感器的各种检测系统,从理论模型对其进行了分析,尤其是基于相位载波解调技术,为本文信号处理系统奠定了坚实的基础。 3.提出了高精度、低噪声、抗干扰的高精度微加速度计信号处理系统,包括高精度微加速度计的整体系统设计和基本原理,光电探测器的选择、差分放大电路和带通滤波器的设计,电路板的制作,使用PZT和锁相放大器调制与解调过程,以及DSP数据采集、数据处理。该部分是是本课题研究的核心内容。 4.详细介绍了实验平台的搭建,并分析了1g翻滚测试、静态漂移实验和噪声分析实验数据,由实验结果可得该高精度微光学加速度信号处理系统的灵敏度达到0.1μg,根据数据分析,该系统的分辨率还有很大的提升空间。 最后对本文所涉及的研究工作进行了总结,并对未来的主要工作方向提出了展望。
【关键词】：高精度 微加速度计 相位生成载波调制 信号处理系统
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN911.7;TH824.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 加速度传感器10-11
• 1.2 加速度计分类11-12
• 1.2.1 加速度计发展现状12
• 1.3 MEMS和MOEMS12-15
• 1.3.1 MEMS12-13
• 1.3.2 MEMS加速度传感器13
• 1.3.3 MOEMS及MOEMS加速度传感器发展现状13-15
• 1.4 光电检测15-17
• 1.4.1 光电检测的定义15
• 1.4.2 光电检测的重要性15-16
• 1.4.3 光电检测的发展16-17
• 第2章 微加速度计及信号处理系统17-32
• 2.1 常见MEMS和MOEMS加速度计17-22
• 2.1.1 微加速度计(MEMS)17-18
• 2.1.2 MOEMS微加速度计原理介绍及研究现状18-22
• 2.2 信号处理系统理论模型22-29
• 2.2.1 相位生成载波调制的形成22-23
• 2.2.2 典型的相位生成载波解调方法23-29
• 2.3 微加速度计主要性能参数29-32
• 2.3.1 灵敏度29-30
• 2.3.2 噪声30
• 2.3.3 分辨率30
• 2.3.4 频率响应30-31
• 2.3.5 动态范围31-32
• 第3章 高精度微光学加速度计信号系统32-40
• 3.1 系统结构总体设计32-34
• 3.2 信号系统理论分析及程序实现34-37
• 3.2.1 光强信号34-35
• 3.2.2 PZT调制信号35-37
• 3.3 调制与解调过程37-38
• 3.4 相敏检波电路解调38-39
• 3.5 数字采集系统39-40
• 第4章 加速度计系统的制备与装配40-54
• 4.1 MOEMS结构40-41
• 4.2 光电检测系统41-53
• 4.2.1 光电探测器和前置放大电路41-46
• 4.2.2 差分放大电路噪声分析和放大器选择46-48
• 4.2.3 电压跟随器48-49
• 4.2.4 滤波电路的设计49-52
• 4.2.5 整体电路板52-53
• 4.3 信号系统中为了减小噪声所做的工作53-54
• 第5章 实验测试与噪声分析54-63
• 5.1 光强和加速度的归一化曲线54
• 5.2 验证试验54-57
• 5.2.1 1g静态翻滚实验55-56
• 5.2.2 静态漂移实验56-57
• 5.3 噪声测试57-63
• 5.3.1 噪声和噪声测试原则57-58
• 5.3.2 数据分析58-62
• 5.3.3 系统噪声62-63
• 第6章 总结与展望63-65
• 6.1 总结63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-67

【参考文献】

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本文编号：309152