微机械电容式加速度计自动标定及性能参数测试系统的研究

发布时间：2017-05-14 08:11

  本文关键词：微机械电容式加速度计自动标定及性能参数测试系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着微机电系统技术的迅速发展,使得传感器的微型化得到了长足进步，以微机械惯性传感器为代表的微加速度计应用更加广泛，如何对微机械加速度计进行标定和性能测试也是该方面研究的重点内容之一。本文给出一种基于虚拟仪器、数据采集模块和图形化编程语言LabVIEW的微机械电容式加速度计性能测试方案，并提出了自动标定与参数测试的相关算法。系统由计算机、分度台和温箱以及数据采集模块等硬件组成，微加速度计的相关数据经输出电路和数据采集模块传送到计算机，最后利用LabVIEW工具软件进行数据的分析处理、显示、存储以及报表打印，从而最终达到微机械加速度计自动标定及性能测试的目的。 本论文主要工作如下： （1）实现了数据采集模块与信号调理模块之间的通信。通过LabVIEW的SDW功能，利用数据采集模块的数字I/O端口模拟SPI协议，实现与信号调理模块的EEPROM通信，从而实现了对信号调理模块的可编程控制和输出信号的采集。 （2）针对电容式加速度计的偏置电压和标度因数标定，介绍了一种自动标定方法：三点静态标定法。在用户预设完偏置电压和标度因数后，采用三点静态标定法编写的LabVIEW应用软件，实现偏置电压和标度因数的自动标定。结果表明：通过多次自动标定，电容式加速度计标度因数的相对误差达0.79%。 （3）参考加速度计相关测试标准，制定了电容式加速度计性能测试方法，，建立了测试平台。根据该测试方案，对电容式加速度计性能进行了测试。测试结果表明：加速度计的标度因数为-66.489mv/g，零偏稳定性为1.536732mg，标度因数重复性为450ppm，零偏不稳定性为0.361mg，非线性度为0.2945%。
【关键词】：电容式微加速度计 标度因数 自动标定 零偏不稳定性
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH824.4;TP212
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.1 微机械加速度计概述9
• 1.1.2 微机械加速度计的分类9-10
• 1.1.3 微机械加速度计的发展10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 微机械加速度传感器基本工作原理12-14
• 1.4 电容检测式微机械加速度计14-17
• 1.4.1 变间距式电容微机械加速度传感器14-16
• 1.4.2 变面积式电容微机械加速度传感器16-17
• 1.5 论文内容安排17-19
• 第2章 微加速度计性能测试和自动标定方法19-26
• 2.1 微加速度性能指标19-20
• 2.2 加速度计性能测试方法20-24
• 2.2.1 加速度计测量范围20
• 2.2.2 加速度计零偏和零偏稳定性20-21
• 2.2.3 加速度计标度因数和标度因数重复性21-22
• 2.2.4 加速度计零偏不稳定性22
• 2.2.5 -1g～+1g 的非线性度22
• 2.2.6 温度特性22-24
• 2.3 加速度计偏置电压和标度因数自动标定方法24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 微加速度计自动标定和性能测试系统设计26-37
• 3.1 系统设计26-27
• 3.2 基于 DAQmx 的数据采集系统27-28
• 3.3 原始信号的产生28-30
• 3.3.1 程控 720 型多齿分度台28-29
• 3.3.2 小型温度试验箱29-30
• 3.4 信号调理电路的设计30-33
• 3.4.1 调制解调工作方式31-32
• 3.4.2 MS3110 可行性分析32-33
• 3.5 数据采集卡33-36
• 3.5.1 本文所用数据采集卡33-34
• 3.5.2 配置管理软件 MAX34-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 微加速度计偏置电压和标度因数自动标定 LabVIEW 实现37-46
• 4.1 三点静态标定法步骤37-38
• 4.1.1 标定环境37
• 4.1.2 电容差测量37
• 4.1.3 积分电容 CF 测定37-38
• 4.1.4 补偿电容 CS1、CS2 测定38
• 4.1.5 数据存储38
• 4.2 三点静态标定法 LabVIEW 软件实现38-44
• 4.2.1 LabVIEW 软件开发平台38-40
• 4.2.2 自动标定方法的 LabVIEW 实现40-44
• 4.3 实验数据44
• 4.4 本章小结44-46
• 第5章 微加速度计性能及参数测试 LabVIEW 实现46-54
• 5.1 微机械加速度计性能参数测试软件总体设计46-47
• 5.2 微机械加速度计性能自动测试 LabVIEW 程序设计47-53
• 5.3 本章小结53-54
• 第6章 性能测试结果分析54-61
• 6.1 零偏稳定性分析54-55
• 6.2 标度因数和标度因数重复性分析55-56
• 6.3 零偏不稳定性分析56-58
• 6.4 -1g～+1g 的非线性度分析58-59
• 6.5 温度特性分析59-60
• 6.6 本章小结60-61
• 第7章 总结和展望61-63
• 7.1 总结61
• 7.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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中国硕士学位论文全文数据库 前3条

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本文编号：364632