| 题名 | MEMS电容式微加速度传感器Q值测试与力反馈接口电路研究 |
| 作者 | 张灵霖 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-06-26 |
| 授予单位 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
| 授予地点 | 上海微系统与信息技术研究所 |
| 导师 | 车录锋 |
| 关键词 | 电容式加速度传感器 阶跃响应测试 等效刚度 闭环力反馈 带宽 |
| 其他题名 | Study on a testing method for the Quality Factor and feedback interfacing circuit for MEMS capacitive accelerometer |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 中文摘要 | 基于MEMS加速度传感器的地震检波器在频带、动态范围和轴向抗干扰性等性能指标上优于传统动圈式检波器。针对高分辨率、高保真、高精度地震勘探这一应用需求，需要进一步提高MEMS加速度传感器的性能。本论文针对微机械电容式加速度传感器相关测试和力反馈闭环检测技术进行了深入研究。 首先，鉴于我们研制的高Q值加速度传感器关键参数测试的重要性，提出了一种简单有效的品质因子测试方法——阶跃响应测试法，详细分析了其测试原理及测试结果，与传统的静电激励扫频测试法进行了对比。对两种方法中等效电刚度进行了分析，结果表明：两种测试方法中等效电刚度的不同，造成了测试结果的差异，在对等效刚度进行修正后，可将谐振频率降到最小。 其次，分析了力反馈闭环系统的实现原理，并针对我们研制的传感器参数计算电路的补偿参数，分析了闭环力反馈系统的优点。最后利用MATLAB/SIMULINK进行了系统级建模仿真，为电路设计提供了优化条件。通过理论分析与仿真验证，证明了对于我们所研制的高灵敏度高Q值的传感器，力反馈闭环系统能够有效的增加系统等效刚度和等效阻尼，从而使闭环系统的线性度、最大量程、带宽、稳定时间和动态范围等性能都优于开环系统。 再次，提出了一种实现力反馈的机制——基于开关电容的数字PID型反馈电路。分析了电路原理及工作流程，并通过PSPICE建立了传感器与闭环力反馈电路的电学模型进行闭环性能的仿真验证。通过测试表明，电路在一定的加速度范围内具有很好的线性度，其有效带宽也大于开环检测系统。通过电路的设计与测试，验证了闭环力反馈理论针对我们研制的电容式加速度传感器而言的正确性与可行性。 最后通过分析电路的不足，提出了下一步工作的展望。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-06 |
| 页码 | 89 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sim.ac.cn/handle/331004/83453]  |
| 专题 | 上海微系统与信息技术研究所_微系统、冶金所学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张灵霖. MEMS电容式微加速度传感器Q值测试与力反馈接口电路研究[D]. 上海微系统与信息技术研究所. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所. 2009. |
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