文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
高g值加速度计及其检测电路的设计
姓名:鲍路路
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:孔德义
20090501
摘要高量程、耐冲击的高倒栉⒓铀俣燃圃诘己健⒐馈⒊寤鞑饬康攘煊蚓哂选择了适用于高冲击环境、有较高抗过载性能的扭摆电容式加速度计作为研究对象。对其工作原理和数学模型进行了阐述和研究。综合考虑了高导铀俣法,对计算得到的高导铀俣燃平辛司擦ρШ投ρУ姆抡妫匝橹じ媒又考虑了该结构的工艺流程,并绘制版图、投片制造。本文最后又给出了该加重要的应用背景。与常规的低量程加速度计不同,高导铀俣燃频纳杓坪头装存在许多难题,有必要进行深入的研究。本文在对各种硅微传感器特点进行比较的基础上,结合现有的工艺条件,计的功能参数后,设计计算了加速度计的结构尺寸。并且利用有限元的分析方构的量程和抗高过载能力。阻尼特性是加速度计的另一项重要指标,本文采用理论分析的方法,通过阻尼孔给加速度计设计了合理的阻尼器。结构确定以后,速度计微小电容的检测电路,初步搭建了测试平台。关键词:、电容式加速度计、读出电路
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导师签名:型重苎签字日期:上诙校签字日期:趟:兰:丛作者签名:缸连注作者签名:纽渔渔签字日期:也狠溃豪脊中国科学技术大学学位论文授权使用声明中国科学技术大学学位论文原创性声明酣公开口保密!D成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有保密的学位论文在解密后也遵守此规定。●
第一章绪论硅微加速度计以及国内外的研究状况⒌缱踊迪低的缩写。硅微加速度计能够感知外界加速度的变化,广泛应用在惯性导航、冲击测量等领域。微机械加速度计是一种在硅片上用占庸ぶ瞥傻募铀俣却ǜ器,基本上有三个部分组成:①敏感质量块,用来感知外界加速度的变化;②弹性梁或弹性支撑结构,将质量块的运动转化为功;③配套的检测电路;同一般加速度计相比较,硅微加速度计有以下特点:寤。,极大地减小了加速度计表头的体积。例如美国模拟仪器公司研制的梳齿电容式加速度计Ⅲ,封装后整体表头的尺寸也?煽啃愿撸杭铀俣燃颇诓棵挥懈咚僭硕淖W樱墒游9烫爸茫豢刹用冗余配置方案,在设计硅微加速度计时留有余量。本乜珹公司生产的单轴加速度计仅售涝#唬胰绻咝圆饬康ピ5哪瓴量能达到万个,其成本可低于美元/只。压火炮的研究中,膛压可高达,并伴随着上万母叱寤骷铀俣取这就促使加速度测量技术的相应发展,研制量程更大、更耐冲击的加速度传感只椭悄芑捍ǜ衅鞯氖涑鼋峁梢灾苯邮只捎谖⒌缱拥姆展可以把某些电路乃至微处理器做成一体,而使传感器具有放大、校正、判断是系统通常指的是特征尺度大于侮∮趌,结合了电子和机械部件并用微机械加工技术加工的装置。的研究主要集中在三个方向:微型传感器,微型执行器和相关电路。仅为:鄹窀停河捎诓捎肕ひ战猩ù蠼档土说テ铀俣燃频某砍谭段Ц涌砉悖何L岣呋鹋诘纳涑毯蜕浠骶ǘ龋龃笸Γ诟咛器以及配套的加速度动态标定装置。和一定的信号处理能力,组成所谓的“智能传感器”。
微机械加速计有多种分类方法口喊垂咝约觳庵柿康脑硕绞椒掷啵煞治微型线加速度计和微行摆式加速度计;按测量的维度分类,可分为单轴微机械加速度计、双轴微机械加速度计、和三轴微机械加速度计;按加工工艺分类,还将加速度计分为有源传感器和无源传感器两大类,有源传感器能将非电功率偏置及标度因数稳定性比较差。在年代后半期,人们开始研究各种闭环力平衡式硅微加速度计,并且取得了巨大进展。美国年开始微硅梳齿电容式加速度计的研究,年与德国西门子公司合作开产,现已形成系列产品。德国狙兄频募铀俣燃频陌谄捎盟拇嗡掩膜,在氢氧化钾溶液中控制硅片刻蚀时间的工艺,电子线路采用脉冲调宽、合成,用于车辆导航。瑞士某大学的研制目标是用于空间飞行器,因此它构技术研究所年在原子能研究中心采用技术加工出一种高精度的加速度计。后来在年又加了温度补偿电极。该加速度计采用交流电容电桥测式电容加速度计,这是市场上第一种成功的非硅材料产品。该加速度计采用管脚的陶瓷片式无引线载体封装,是混合集成产品【。年左右,就有科研人员利用机械梁或膜的谐振特性研制出了谐振式传感器。这种传感器的优点是高稳