硅微振梁式加速度计的温度检测及闭环控制

发布时间：2017-08-04 23:07

  本文关键词：硅微振梁式加速度计的温度检测及闭环控制

  更多相关文章： 硅微振梁式加速度计 温度测量 电容测量 闭环控制

【摘要】：为实现硅微振梁式加速度计系统芯片级温度测量及系统闭环,本文针对系统的非惯性结构部分提出了微机电系统(MEMS)结构温度的芯片级测量和闭环控制优化方法。与以温控罩的温度作为参考温度的方法不同,该方法提出了供芯片级温度测量的MEMS结构、工艺及配套电路,通过直接测量MEMS结构的温度完成实时补偿,从而提高了测量精度。该方法在闭环控制的前置电路中应用了二极管电容解调电路,与前期使用的跨阻或者跨导方案相比,对器件的要求从pA级降至nA级。运用时域方法求得二极管电路方案的解析解,提出参数优化设计方法,保证了电容测量输入与输出间的线性关系。最后,采用二阶最优模型对闭环控制的后置电路进行参数优化,控制了上电时间。配合硅微振梁式加速度计原理样机进行了实验。实验结果表明,温度补偿后的零偏稳定性为52.0μg,标度因子稳定性为16.0×10-6,分辨率为34.9μg。这些结果验证了本文理论的可行性。
【作者单位】： 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室;
【关键词】： 硅微振梁式加速度计 温度测量 电容测量 闭环控制
【基金】：国家预研基金资助项目(No.9140A09023110JW0102)
【分类号】：TH824.4
【正文快照】： 1引言硅微振梁式加速度计(Silicon Resonant Ac-celerometer,SRA)是将敏感轴方向加速度输入转换为频率输出的惯性传感器。与硅微电容式加速度计相比,由于其在谐振状态工作,在系统能量损耗、精度上具有一定优势[1]。与摆式积分陀螺加速度计相比,由于其可以利用MEMS工艺在晶圆上

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 石然;裘安萍;苏岩;;硅微谐振式加速度计的实现及性能测试[J];光学精密工程;2010年12期

2 李晶;樊尚春;;谐振式加速度计模型分析与仿真[J];传感器与微系统;2013年06期

3 裘安萍;董金虎;;硅微谐振式加速度计的温度效应及补偿[J];纳米技术与精密工程;2012年03期

4 王巍;王岩;庄海涵;邢朝洋;;谐振式硅微加速度计闭环控制系统的分析与设计[J];中国惯性技术学报;2012年06期

5 王巍;王岩;庄海涵;邢朝洋;;硅微谐振加速度计的温度特性[J];中国惯性技术学报;2013年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘恒;静电刚度谐振式微加速度计相关技术研究[D];重庆大学;2011年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴剑威;唐立新;;基于根轨迹法与串联PID法的激光操作控制系统设计[J];合肥师范学院学报;2010年03期

2 高林;于扬;贺永珍;;面向21世纪控制理论基础课程的改革与设想[J];北京林业大学学报;1999年S1期

3 王志强;王永红;;直流调速系统电源扰动情况下的最佳调节[J];包头职业技术学院学报;2008年04期

4 徐伟君;邵陆寿;王川;刘后广;;自动包装机机器人手臂系统建模[J];包装与食品机械;2006年06期

5 杜碧华;;工程控制论在机械工业中的应用综述[J];成都纺织高等专科学校学报;1998年03期

6 于海;“W-4H”公式的推广应用(三)[J];长春光学精密机械学院学报;1999年01期

7 童亮,高钟毓;感应同步器数字测角系统的硬件与软件[J];传感器技术;2001年10期

8 马克难;马超;李斌;;非接触式计数器在道路疲劳试验中的应用[J];重庆交通学院学报;2006年01期

9 张文海,郭少平,孟嗣宗;发动机空燃比传输特性的研究[J];车用发动机;1997年05期

10 周X敏;胡少刚;;节流调速系统建模与动态特性研究[J];常州工学院学报;2006年01期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 姜浩;刘衍聪;张彦廷;刘振东;;钻柱升沉补偿试验台控制系统设计[A];2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2011年

2 胡鸣镝;李传志;;变频供水设备能耗分析研究[A];2010年全国给水排水技术信息网年会论文集[C];2010年

3 杨帅;应启戛;张振东;丁毅;姚喜贵;程道来;;柴油机废气再循环系统控制器的设计研究[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

4 胡鸣镝;李传志;;高压细水雾系统在武汉市民之家中的应用[A];全国第一届细水雾灭火系统学术会议论文集[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王存磊;混合动力发动机电控管理系统开发及排放控制研究[D];上海交通大学;2012年

2 郭钟华;节能型洁具真空吸排系统的研究[D];南京理工大学;2012年

3 贾宏光;基于变比模型的压电驱动微位移工作台控制方法研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年

4 孙鑫;造纸过程的分层递阶智能控制系统[D];浙江大学;2001年

5 尹增山;混杂系统优化控制理论研究[D];浙江大学;2001年

6 谢雪康;双向空间交会对接激光搜索跟踪技术研究[D];电子科技大学;2003年

7 韩邦成;单轴飞轮储能/姿态控制系统的仿真及其实验研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2004年

8 周亚军;导管架海洋平台结构振动智能主动控制研究[D];大连理工大学;2004年

9 陈宁;液体粘性传动（HVD）技术的研究[D];浙江大学;2003年

10 沈海阔;基于能量调节的电液变转速控制系统研究[D];浙江大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐丽娟;汽车主动悬架振动控制方法的研究与效果分析[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 田小龙;直流无刷伺服电机DSP控制系统研究及其在自动变量施肥器中的应用[D];昆明理工大学;2008年

3 吕振军;插装式三通比例减压阀研究[D];浙江大学;2011年

4 张t$t$;连铸结晶器液压振动系统研究[D];兰州理工大学;2011年

5 岑海洪;电动注塑机曲柄滑块射胶伺服系统的研究[D];华南理工大学;2011年

6 李晓波;面向自动变速器再制造的电磁阀数据采集系统开发[D];华南理工大学;2011年

7 李鹏;晶圆升降机构关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 陈智明;中空电液伺服马达低速特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 徐俊;柴油机测试仪表校验仪及综合信息管理系统研究[D];华中科技大学;2011年

10 柯陆萍;商场电气承包工程项目进度计划与控制研究[D];上海交通大学;2012年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贾玉斌,郝一龙,钟莹,张嵘;基于谐振原理的硅微机械加速度计[J];微纳电子技术;2003年Z1期

2 任杰;樊尚春;;硅基双轴谐振式微机械加速度计的设计与仿真[J];微纳电子技术;2007年10期

3 何高法;唐一科;何晓平;刘世明;;一种新型谐振式微加速度计设计和分析[J];微纳电子技术;2007年Z1期

4 贾玉斌,郝一龙,张嵘;一种新型体硅谐振加速度计(英文)[J];半导体学报;2005年02期

5 于威威;管克英;;基于描述函数法确定极限环个数问题的研究[J];北京交通大学学报;2006年03期

6 李海娟,周浩敏;硅谐振式压力微传感器闭环系统[J];北京航空航天大学学报;2005年03期

7 沈浩;夏群力;祁载康;王娟利;;速度追踪制导控制系统描述函数法设计[J];北京理工大学学报;2007年07期

8 吴学忠;肖定邦;李圣怡;;自动增益控制在振动式微陀螺驱动中的应用[J];传感技术学报;2006年03期

9 李芊;李晓莹;常洪龙;蒋庆华;;振动式微机械陀螺驱动控制电路研究[J];传感技术学报;2006年05期

10 陈健;陈德勇;王军波;杨苗苗;毋正伟;陈李;;微谐振梁的激振与拾振研究(英文)[J];传感技术学报;2006年06期

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 钟莹;微机电系统谐振器面内运动检测的激光多普勒方法[D];天津大学;2005年

2 李锦明;高信噪比电容式微机械陀螺的研究[D];中北大学;2005年

3 施芹;提高硅微陀螺仪性能若干关键技术研究[D];东南大学;2006年

4 谢勇君;MEMS微结构动态测试方法及关键技术研究[D];华中科技大学;2006年

5 周敬然;加速度传感器ICP关键制作工艺及检测电路的研究[D];吉林大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 程保罗;新型体微机械工艺制造高性能加速度传感器的研究[D];浙江大学;2004年

2 周铭;谐振式传感器的理论与设计[D];华中科技大学;2004年

3 刘显学;微机械音叉陀螺接口电路研究[D];中国工程物理研究院;2006年

4 李元元;变面积差分电容式微机械加速度传感器的建模仿真[D];吉林大学;2007年

5 庄瑞芬;硅微谐振式加速度计结构设计技术研究[D];南京理工大学;2009年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐涛,罗武胜,吕海宝,董文娟;微硅加速度计在定向钻进角度测量中的应用[J];国防科技大学学报;2004年02期

2 熊V，

本文编号：622133