导读:本文包含了微机械电容论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微机械加速度计,电容检测,温度补偿,PI控制器
微机械电容论文文献综述
杜洁慧[1]（2018）在《高精度微机械电容式加速度计温度补偿与闭环系统优化研究》一文中研究指出微机械加速度计是一种基于硅微加工技术的用于测量加速度信息的惯性传感器,有着尺寸小、功耗低、与集成电路兼容性好、易于批量生产等优点,目前已广泛应用于民用和军用的各种领域。本论文主要围绕高精度电容式微机械加速度计工程化中的实时在线温度补偿与闭环系统参数优化展开研究:针对加速度计零偏随温度漂移的现象,提出了一种基于加速度计谐振频率信息的实时温度补偿方案;以降低加速度计功耗为目标,设计并实现了基于环形二极管电容检测的单板模拟型电路方案;设计了加速度计的幅频和相频特性的自动测试系统,能快速标定加速度计的开环特性,并在此基础上进行闭环系统优化。主要工作内容及成果包括以下几个方面:1)从工程应用的角度,分析并比较了双路载波调制型及环形二极管解调型两种电容检测方案各自的优缺点,并对两种方案分别进行了小型化电路实现以及测试比较。采用环形二极管检测的单板模拟型开环加速度计,与原双路载波调制型开环加速度计相比,电路形式更为简单,功耗降低了 85%以上,目前的噪声和稳定性最优指标为单位带宽噪声等效加速度12.6 μg/√Hz,偏置不稳定性5.9μg;2)提出了 一种基于加速度计谐振频率的实时温度补偿方案,该方案在加速度计环路中加入额外的锁相环实时监测加速度计的谐振频率从而获得加速度计的温度信息,并利用该信息对加速度计的输出零偏进行实时补偿。测试结果表明补偿算法使得加速度计的零偏温度一次项系数从3.54 mg/℃降低至0.05 mg/℃。Allan方差分析显示,补偿方案显着地降低了曲线中的温度斜坡,加速度斜坡分量从补偿前的35 μg降低至2.4μg,且系统的偏置不稳定性低至1.6 μg;3)针对微机械加工误差导致加速度计的动力学参数存在较大波动而使得单个加速度计的力平衡闭环参数需要人工调校的情况,设计了加速度计动力学参数的自动扫频测试方案,快速获得加速度计的开环传递函数特性,为以后加速度计的批量校调与快速闭环打下基础。在扫频测试的基础上,在基于环形二极管检测方案的加速度计系统中进行开环特性分析与闭环研究,理论开环参数与实测特性的吻合度非常高,并据此有针对性地设计出优化开环传递函数零极点的PI控制器进行闭环控制。闭环优化过程中加速度计的闭环带宽设计值为37 Hz,实际的闭环特性同样利用自动扫频方案进行测试,实测带宽37.2 Hz。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-01-05）
周健[2]（2016）在《硅微机械陀螺抗寄生电容干扰接口电路与数字化测控电路设计》一文中研究指出本论文针对实验室目前自主研究的硅微机械陀螺做出研究,设计了低噪声抗干扰的接口电路以及数字化测控电路,主要工作如下:首先介绍了硅微机械陀螺仪机械结构及测控电路工作原理,对陀螺驱动闭环与检测开环的工作机理进行推导,并进行误差分析。建立了陀螺寄生电容拓扑,并对寄生电容进行测量,根据测量结果对寄生电容引起的问题进行分析并提出解决方案。基于陀螺工作机理推导、误差分析以及对寄生电容问题的研究,提出了机电接口电路的设计目标,其必须要达到低噪声与抗干扰的要求。针对目前实验室采用的跨阻式接口所存在的不足,提出了叁种接口电路改进方案:T型网络接口、积分-微分式接口、两级积分式接口,对叁种接口电路的原理进行了介绍,并对其噪声性能与抗干扰性能进行仿真对比。根据对比结果,最终确定采用两级积分式接口,测试结果表明,其等效输入电流噪声为24.3fA/√Hz(@6.4KHz),增益为20.6M,相位误差0.66°,解调相位误差0.44°,并且不受输入杂散电容影响,能够避免高频振荡,满足低噪声与抗干扰要求。然后,对陀螺数字化测控电路进行硬件设计。采用FPGA作为数字平台,通过合理的设计,保证PCB信号完整性。制作完成的电路测试结果表明,模拟部分与数字部分均没有引入额外噪声,保证了接口电路的性能。最后,采用此次设计的接口电路与数字化测控系统对陀螺进行测试,陀螺的标度因数为23.5mV/°/s,标度因数非线性为339.7ppm,角度随机游走为0.011°/√h,零偏不稳定性位0.4°/h,输出速率为10Hz时1σ零偏稳定性为0.78°/h,达到了战术级陀螺的性能要求。(本文来源于《南京理工大学》期刊2016-12-18）
张义川,缪旻,方孺牛,唐小平,卢会湘[3]（2016）在《基于低温共烧陶瓷的微机械差分电容式加速度计的研究（英文）》一文中研究指出低温共烧陶瓷(LTCC)技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流封装/组装集成技术,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。报道了以LTCC为结构材料设计、制作的一种MEMS差分电容式加速度计。该器件的敏感质量、4根悬臂梁结构都内嵌于LTCC多层基板,质量块和上下盖板之间通过印刷电极组成差分电容对;高精度电容检测芯片表贴于LTCC基板表面,将差分电容信号转化为电压信号。论文讨论了微机械LTCC加速度计的设计与制备、检测电路和性能测试。LTCC的高密度多层布线减小了互连线的长度和相关耦合寄生电容;基于集成芯片的检测电路解决了分立式检测电路的引起噪声大、电路复杂等问题。测试结果表明:该加速度计结构灵敏度较高,小载荷情况下表现出良好的线性关系,灵敏度约为30.3 m V/gn。(本文来源于《传感技术学报》期刊2016年04期）
曾建[4]（2016）在《闭环叉指式电容微机械加速度计动态性能研究及优化》一文中研究指出MEMS (Micoelectromechanical system)加速度计以其优越的性能和应用价值而被各国科学研究机构、各国高校和公司视为重点研究对象。MEMS加速度计在汽车安全气囊、地震监测仪、手机、游戏机等消费领域有广泛的应用。在一些应用中,加速度传感器检测系统中过大的超调量会导致系统的误动作。例如,汽车安全气囊系统中加速度传感器检测系统中过大的超调量会导致安全气囊在错误的时刻打开。因此,对MEMS加速度计动态性能的研究与优化是非常必要的。目前数字电路以其抗干扰能力强,精度高等优点成为了主要的研究热点,而模数转换器是数字电路设计的关键部分,相对于传统Nyquist模数转换器,Sigma-Delta模数转换器在消耗更少硬件资源的同时却获得了更高的精度,将Sigma-Delta技术与二阶微加速度结构相结合可以提高微加速度计的噪声整形能力,从而提高闭环微加速度计系统的精度。因此高阶Sigma-Delta微加速度计的研究具有重要的研究意义。本文基于叉指式电容微加速度计闭环检测电路,提出了一种改善闭环电容式微机械加速度计动态性能的比例积分(Proportional-Integral, PI)补偿模块。与此同时,设计了一种3阶反馈数字Sigma-Delta调制器来实现数字信号与模拟信号的转换。本文主要的研究工作和成果如下：(1)分析了闭环电容式微机械加速度计的工作原理,利用MATLAB的Simulink工具搭建了闭环电容式微机械加速度计的模型。通过仿真研究了不同的比例系数P及积分系数I对闭环加速度计动态性能的影响,分析了PI模块对闭环电容式微机械加速度计阻尼比和固有谐振频率的影响,实验结果与仿真结果相吻合。(2)根据仿真模型搭建PCB检测电路,分析寄生电容、寄生电阻等因素对零偏产生的影响,并提出了采用并联可调电容的方法修正零偏。实验结果表明并联可调电容可将零偏从62.15mV减小到0.5mV。(3)设计数字Sigma-Delta调制器以实现数字信号与模拟信号的转换。利用MATLAB和Modelsim联合仿真对所设计的数字Sigma-Delta调制器进行综合仿真验证,数字电路仿真结果与MATLAB仿真结果相吻合。(4)设计五阶Sigma-Delta微加速度计,提高闭环微加速度计的噪声整形能力。仿真结果表明输入500Hz的正弦波加速度信号时,叉指式电容微加速度计闭环输出信噪比为74.0dB,有效位数为12.0;5阶Sigma-Delta微加速度计闭环输出信噪比为84.8dB,有效位数为13.8。(本文来源于《电子科技大学》期刊2016-04-05）
张义川[5]（2015）在《LTCC微机械差分电容式加速度计关键技术研究》一文中研究指出加速度计是测量载体运动过载或振动加速度的仪表,是导航、制导以及运动状态监测系统中最基本的敏感元件之一,在航空航天、武器装备、钻探设备、高端民用消费类、汽车电子等相关领域中有着重要的应用。低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,简称LTCC)技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流封装/组装集成技术,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。本文研究了以LTCC为结构材料设计、制作的微机械差分电容式加速度计,该器件是微惯性器件/力学传感器技术、系统级封装基板技术相结合的产物,可叁维集成。本文对LTCC微加速度计的关键技术进行了重点研究,包括LTCC差分电容式加速度计的结构设计、仿真分析、加工工艺和高精度电容检测等。在结构设计上利用各种数值仿真工具,探索了影响加速度计敏感性、非线性、动/静态响应特性等性能参数的各种因素。在LTCC工艺上开发了完整的加工流程,创新性的采用先烧结后键合的方法攻克LTCC大面积空腔结构制作难题,突破了技术瓶颈。在电信号互连方面利用LTCC的高密度多层布线优势减小了互连线的长度和削弱了相关耦合寄生电容。在电容检测方面采用传感器与电容检测集成芯片二次集成的方式解决了分立式检测电路所引起的噪声大、电路复杂等问题。本文搭建了加速度计传感器测试平台,对所制作的Z型LTCC差分电容式加速度计进行性能测试和地面环境试验。该加速度计精度达2mg,量程为±10g,标度因数为30.65mV/g,零偏值2.0065(g),二阶非线性系数4 28.97 10(g g)-?。因此基于LTCC的微加工及其MEMS技术,有望成为现有主流硅基技术的重要补充,在某些特殊应用中甚至可望取代硅基技术,而且具备在同一条LTCC封装线上同时完成微加工、微组装和叁维集成的潜力,相应的微器件或组件可以方便地集成智能电路和通信功能,构成物联网的传感节点,服务于从制造业、航空航天到智能家居、消费类电子等广阔的应用与市场空间。(本文来源于《北京信息科技大学》期刊2015-12-03）
陶永康,刘云峰,董景新[6]（2014）在《一种电容式高量程微机械加速度计的设计分析》一文中研究指出针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明:该加速度计量程200 000 g,固有频率266.2 k Hz,模态分离比大于2.5,0~10 k Hz通频带内加速度分辨率优于60 g.基于硅-玻璃微机械工艺进行了加速度计微结构的流片加工、镜检测试和传感器的初步冲击实验验证。相比已有的高量程微机械加速度计,该设计具有线性度好、横向效应小、加速度灵敏度高和抗高过载能力强等特点。(本文来源于《兵工学报》期刊2014年11期）
沈文清,胡芳菲[7]（2014）在《微机械双轴电容式加速度传感器设计》一文中研究指出设计一款机械噪声较小、灵敏度较高的双轴电容式加速度传感器,其具有4个水平检测单元,X、Y轴向的检测单元各有两组,且水平对称,有效地消除了轴间的交叉干扰;结构中的保护限位装置避免了结构因加速度值过大而断裂失效和结构测量的不准确。该加速度敏感质量块的大小为3 250μm×3 250μm×5μm;栅型条的尺寸大小为1 575μm×35μm×5μm;间距为35μm,利用Ansys软件对加速度传感器进行性能仿真,得出加速度传感器X和Y轴向的静态灵敏度为0.253μm/g;电容灵敏度为1.533 pF/g;X和Y轴向的谐振频率为949 Hz,阻尼比为0.83。(本文来源于《电子科技》期刊2014年09期）
陶永康,刘云峰,董景新[8]（2014）在《电容式高过载微机械加速度计的设计与实验》一文中研究指出针对某些高过载应用场合对微机械加速度计抗冲击能力的要求,设计了一种叁轴向抗冲击的梳齿电容式闭环微机械加速度计。通过分析带止档的闭环加速度计冲击响应过程,提出在敏感方向使用悬臂梳齿结构作为柔性缓冲止档可以缓冲冲击过程中微结构间的接触碰撞;在非敏感方向采用结构模态和阻尼分离的设计可减小冲击变形,耗散冲击能量。马歇特锤冲击实验表明,该加速度计能够分别承受3个轴向幅值为13 200g,脉宽约102μs的的加速度冲击,冲击前后偏置漂移在5mV以内。该闭环加速度计在±10g的非线性优于500×10-6,1.5h偏置稳定性为0.27mg。设计的样机基本满足高过载环境下惯性测量的要求。(本文来源于《光学精密工程》期刊2014年04期）
邢维巍,谷姗姗,王炜明,章建军,樊尚春[9]（2013）在《微机械谐振子单端口电容检测方法研究》一文中研究指出针对微机械谐振子电容信号难以检测的问题,本文采用基于频域分离的单端口静电激励/电容检测方案,并配合以隔离变压器应用技术。这种检测方式时域连续,除此,单端口检测既简化了谐振器结构,又避免了双端口检测中激励信号与检测信号存在耦合干扰的问题。实验结果表明:所设计的方案可以有效观测到梁的谐振现象并解算出谐振子的振动信息,为下一步实现单端口谐振子的闭环奠定了基础。(本文来源于《计测技术》期刊2013年06期）
耿赛柳[10]（2013）在《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》一文中研究指出近年来,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：叁点静态标定法。在用户预设完偏置电压和标度因数后，采用叁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%。(本文来源于《苏州大学》期刊2013-04-01）
微机械电容论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本论文针对实验室目前自主研究的硅微机械陀螺做出研究,设计了低噪声抗干扰的接口电路以及数字化测控电路,主要工作如下:首先介绍了硅微机械陀螺仪机械结构及测控电路工作原理,对陀螺驱动闭环与检测开环的工作机理进行推导,并进行误差分析。建立了陀螺寄生电容拓扑,并对寄生电容进行测量,根据测量结果对寄生电容引起的问题进行分析并提出解决方案。基于陀螺工作机理推导、误差分析以及对寄生电容问题的研究,提出了机电接口电路的设计目标,其必须要达到低噪声与抗干扰的要求。针对目前实验室采用的跨阻式接口所存在的不足,提出了叁种接口电路改进方案:T型网络接口、积分-微分式接口、两级积分式接口,对叁种接口电路的原理进行了介绍,并对其噪声性能与抗干扰性能进行仿真对比。根据对比结果,最终确定采用两级积分式接口,测试结果表明,其等效输入电流噪声为24.3fA/√Hz(@6.4KHz),增益为20.6M,相位误差0.66°,解调相位误差0.44°,并且不受输入杂散电容影响,能够避免高频振荡,满足低噪声与抗干扰要求。然后,对陀螺数字化测控电路进行硬件设计。采用FPGA作为数字平台,通过合理的设计,保证PCB信号完整性。制作完成的电路测试结果表明,模拟部分与数字部分均没有引入额外噪声,保证了接口电路的性能。最后,采用此次设计的接口电路与数字化测控系统对陀螺进行测试,陀螺的标度因数为23.5mV/°/s,标度因数非线性为339.7ppm,角度随机游走为0.011°/√h,零偏不稳定性位0.4°/h,输出速率为10Hz时1σ零偏稳定性为0.78°/h,达到了战术级陀螺的性能要求。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微机械电容论文参考文献
[1].杜洁慧.高精度微机械电容式加速度计温度补偿与闭环系统优化研究[D].浙江大学.2018
[2].周健.硅微机械陀螺抗寄生电容干扰接口电路与数字化测控电路设计[D].南京理工大学.2016
[3].张义川,缪旻,方孺牛,唐小平,卢会湘.基于低温共烧陶瓷的微机械差分电容式加速度计的研究（英文）[J].传感技术学报.2016
[4].曾建.闭环叉指式电容微机械加速度计动态性能研究及优化[D].电子科技大学.2016
[5].张义川.LTCC微机械差分电容式加速度计关键技术研究[D].北京信息科技大学.2015
[6].陶永康,刘云峰,董景新.一种电容式高量程微机械加速度计的设计分析[J].兵工学报.2014
[7].沈文清,胡芳菲.微机械双轴电容式加速度传感器设计[J].电子科技.2014
[8].陶永康,刘云峰,董景新.电容式高过载微机械加速度计的设计与实验[J].光学精密工程.2014
[9].邢维巍,谷姗姗,王炜明,章建军,樊尚春.微机械谐振子单端口电容检测方法研究[J].计测技术.2013
[10].耿赛柳.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[D].苏州大学.2013