光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2014年
6期
1590-1597
,共8页
硅微振梁式加速度计%温度测量%电容测量%闭环控制
硅微振樑式加速度計%溫度測量%電容測量%閉環控製
규미진량식가속도계%온도측량%전용측량%폐배공제
silicon resonant accelerometer%temperature measurement%capacitance detection%close-loop control
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52.0 μg,标度因子稳定性为16.0×10-6,分辨率为34.9 μg.这些结果验证了本文理论的可行性.
為實現硅微振樑式加速度計繫統芯片級溫度測量及繫統閉環,本文針對繫統的非慣性結構部分提齣瞭微機電繫統(MEMS)結構溫度的芯片級測量和閉環控製優化方法.與以溫控罩的溫度作為參攷溫度的方法不同,該方法提齣瞭供芯片級溫度測量的MEMS結構、工藝及配套電路,通過直接測量MEMS結構的溫度完成實時補償,從而提高瞭測量精度.該方法在閉環控製的前置電路中應用瞭二極管電容解調電路,與前期使用的跨阻或者跨導方案相比,對器件的要求從pA級降至nA級.運用時域方法求得二極管電路方案的解析解,提齣參數優化設計方法,保證瞭電容測量輸入與輸齣間的線性關繫.最後,採用二階最優模型對閉環控製的後置電路進行參數優化,控製瞭上電時間.配閤硅微振樑式加速度計原理樣機進行瞭實驗.實驗結果錶明,溫度補償後的零偏穩定性為52.0 μg,標度因子穩定性為16.0×10-6,分辨率為34.9 μg.這些結果驗證瞭本文理論的可行性.
위실현규미진량식가속도계계통심편급온도측량급계통폐배,본문침대계통적비관성결구부분제출료미궤전계통(MEMS)결구온도적심편급측량화폐배공제우화방법.여이온공조적온도작위삼고온도적방법불동,해방법제출료공심편급온도측량적MEMS결구、공예급배투전로,통과직접측량MEMS결구적온도완성실시보상,종이제고료측량정도.해방법재폐배공제적전치전로중응용료이겁관전용해조전로,여전기사용적과조혹자과도방안상비,대기건적요구종pA급강지nA급.운용시역방법구득이겁관전로방안적해석해,제출삼수우화설계방법,보증료전용측량수입여수출간적선성관계.최후,채용이계최우모형대폐배공제적후치전로진행삼수우화,공제료상전시간.배합규미진량식가속도계원리양궤진행료실험.실험결과표명,온도보상후적령편은정성위52.0 μg,표도인자은정성위16.0×10-6,분변솔위34.9 μg.저사결과험증료본문이론적가행성.
