MEMS加速度计的1/f噪声分析及滤波技术研究
发布时间：2021-07-05 23:53
21世纪,MEMS加速度计因其可批量生产的优点,已被广泛应用于汽车、智能手机、可穿戴设备等多方面民用产品中,但对于航空、工业机器人等对性能要求极高的应用领域则相对匮乏。究其原因是因为低成本的MEMS加速度计系统中的运放大多是由CMOS工艺制成的,而这样的运放本身存在很大的热噪声与1/f噪声。电路设计人员一般通过设计更大体积的器件或需要更多电流带动的器件来减小1/f噪声,而这样就必然会增加不必要的成本与功耗;另一种减小1/f噪声的方法则是通过各种滤波方法实现,虽然这些滤波方法可以很好去除带外噪声,但对于带内1/f噪声与带内热噪声却是无能为力。为了消除存在于有用信号频带的1/f噪声,本文提出了基于1/f噪声模型与含噪信号小波近似系数的相关性去噪算法。该算法中先对噪声信号与1/f噪声分别进行小波分解,然后将得到的近似系数进行相关性分析,最后通过去除掉相关度高的系数即可将1/f噪声去除掉。进一步扩大上述去噪算法的适用性,本文同样考虑了带内与带外的热噪声去除问题,对于带内热噪声,可将热噪声模型加入到上述去噪算法中1/f噪声模型中;而对于带外热噪声,本文在上述去噪基础上对其小波细节系数采用小波软阈...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究概况
1.2.1 MEMS惯性器件及MEMS加速度计发展概况
1.2.2 噪声滤除算法研究现状
1.2.3 MEMS加速度计 1/f噪声滤除研究现状
1.3 主要工作与内容安排
第二章 MEMS加速度计的噪声分析与模拟仿真
2.1 MEMS电容式加速度计的工作原理
2.2 MEMS电容式加速度计的噪声分析
2.3 1/f噪声模型与合成仿真
2.3.1 分形布朗运动定义
2.3.2 fBm的非平稳性
2.3.3 fBm的统计自相似性
2.3.4 fBm的功率谱
2.4 本章小结
第三章 基于小波分析的去噪方法
3.1 小波分析理论知识
3.1.1 连续小波变换
3.1.2 离散小波变换
3.2 多分辨率分析与Mallat算法
3.2.1 多分辨率分析
3.2.2 Mallat算法
3.3 信号去噪方法
3.3.1 基于相关性分析的去噪方法
3.3.2 基于小波分析的阈值去噪方法
3.3.3 去噪效果评价指标
3.4 本章小结
第四章 噪声模型的参数估计
4.1 最小二乘估计的基本思想
4.2 1/f噪声的小波变换与最小二乘参数估计
4.3 最小二乘参数估计法仿真实验
4.4 本章小结
第五章 MEMS加速度计去噪算法比较
5.1 传统小波阈值去噪仿真实验及分析
5.2 引入小波近似系数相关性分析去噪仿真实验及分析
5.2.1 带内 1/f噪声去除算法
5.2.2 带内热噪声去除算法
5.2.3 带外热噪声去除算法
5.3 MEMS加速度计输出噪声消除实验及分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波分析的MEMS加速度计输出噪声消除[J]. 童姣叶,李荣宽,杜微. 传感技术学报. 2015(10)
[2]加速度计和陀螺仪传感器:原理、检测及应用[J]. Majid Dadafshar. 电子产品世界. 2014(06)
[3]改进的电容式微加速度计中电路噪声模型[J]. 刘云涛,王颖,邵雷. 哈尔滨工程大学学报. 2012(04)
[4]基于改进小波阈值的激光陀螺漂移信号降噪[J]. 张通,张骏,张怡. 仪器仪表学报. 2011(02)
[5]1/f类分形信号的最小二乘法参数估计[J]. 郜峰利,郭树旭,张振国,于思瑶,李雪妍. 电子与信息学报. 2009(07)
[6]电容式微加速度计的噪声分析[J]. 王一桦,李晓莹,蒋庆华. 传感技术学报. 2008(04)
[7]基于小波分析的1/f噪声降噪[J]. 王爱萍,王惠南. 数据采集与处理. 2006(02)
[8]电容式微加速度计的闭环检测技术研究[J]. 吴学忠,肖定邦,李圣怡. 传感技术学报. 2006(04)
[9]基于多尺度Wiener滤波器的分形噪声滤波[J]. 胡英,杨杰,周越. 电子学报. 2003(04)
[10]基于平移不变的小波去噪方法及应用[J]. 汤宝平,杨昌棋,谭善文,秦树人. 重庆大学学报(自然科学版). 2002(03)
博士论文
[1]光纤陀螺的信号分析及滤波技术研究[D]. 党淑雯.上海交通大学 2010
[2]基于自适应提升小波的信号去噪技术研究[D]. 孙轶.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]微机械电容式加速度计的系统分析[D]. 胡雪梅.西安电子科技大学 2006
本文编号：3267084
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究概况
1.2.1 MEMS惯性器件及MEMS加速度计发展概况
1.2.2 噪声滤除算法研究现状
1.2.3 MEMS加速度计 1/f噪声滤除研究现状
1.3 主要工作与内容安排
第二章 MEMS加速度计的噪声分析与模拟仿真
2.1 MEMS电容式加速度计的工作原理
2.2 MEMS电容式加速度计的噪声分析
2.3 1/f噪声模型与合成仿真
2.3.1 分形布朗运动定义
2.3.2 fBm的非平稳性
2.3.3 fBm的统计自相似性
2.3.4 fBm的功率谱
2.4 本章小结
第三章 基于小波分析的去噪方法
3.1 小波分析理论知识
3.1.1 连续小波变换
3.1.2 离散小波变换
3.2 多分辨率分析与Mallat算法
3.2.1 多分辨率分析
3.2.2 Mallat算法
3.3 信号去噪方法
3.3.1 基于相关性分析的去噪方法
3.3.2 基于小波分析的阈值去噪方法
3.3.3 去噪效果评价指标
3.4 本章小结
第四章 噪声模型的参数估计
4.1 最小二乘估计的基本思想
4.2 1/f噪声的小波变换与最小二乘参数估计
4.3 最小二乘参数估计法仿真实验
4.4 本章小结
第五章 MEMS加速度计去噪算法比较
5.1 传统小波阈值去噪仿真实验及分析
5.2 引入小波近似系数相关性分析去噪仿真实验及分析
5.2.1 带内 1/f噪声去除算法
5.2.2 带内热噪声去除算法
5.2.3 带外热噪声去除算法
5.3 MEMS加速度计输出噪声消除实验及分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波分析的MEMS加速度计输出噪声消除[J]. 童姣叶,李荣宽,杜微. 传感技术学报. 2015(10)
[2]加速度计和陀螺仪传感器:原理、检测及应用[J]. Majid Dadafshar. 电子产品世界. 2014(06)
[3]改进的电容式微加速度计中电路噪声模型[J]. 刘云涛,王颖,邵雷. 哈尔滨工程大学学报. 2012(04)
[4]基于改进小波阈值的激光陀螺漂移信号降噪[J]. 张通,张骏,张怡. 仪器仪表学报. 2011(02)
[5]1/f类分形信号的最小二乘法参数估计[J]. 郜峰利,郭树旭,张振国,于思瑶,李雪妍. 电子与信息学报. 2009(07)
[6]电容式微加速度计的噪声分析[J]. 王一桦,李晓莹,蒋庆华. 传感技术学报. 2008(04)
[7]基于小波分析的1/f噪声降噪[J]. 王爱萍,王惠南. 数据采集与处理. 2006(02)
[8]电容式微加速度计的闭环检测技术研究[J]. 吴学忠,肖定邦,李圣怡. 传感技术学报. 2006(04)
[9]基于多尺度Wiener滤波器的分形噪声滤波[J]. 胡英,杨杰,周越. 电子学报. 2003(04)
[10]基于平移不变的小波去噪方法及应用[J]. 汤宝平,杨昌棋,谭善文,秦树人. 重庆大学学报(自然科学版). 2002(03)
博士论文
[1]光纤陀螺的信号分析及滤波技术研究[D]. 党淑雯.上海交通大学 2010
[2]基于自适应提升小波的信号去噪技术研究[D]. 孙轶.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]微机械电容式加速度计的系统分析[D]. 胡雪梅.西安电子科技大学 2006
本文编号：3267084
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