导读:本文包含了谐振武加速度计论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:加速度计,谐振,谐振器,双工,微机,模态,积分器。
谐振武加速度计论文文献综述
胥梓夏[1]（2019）在《关于改善谐振梁加速度计振动特性的方法研究》一文中研究指出惯导系统应用环境往往十分恶劣,主要表现为高强度振动、快速温变等。该环境对加速度计的综合测试性能带来较大影响。针对改善振动性能的问题,对谐振梁加速度计力学模型和压膜阻尼模型进行仿真分析。仿真及试验结果表明减小阻尼间隙可增大压膜阻尼,且压膜阻尼是影响振动性能的主要因素。保持敏感质量与上下阻尼板之间阻尼间隙的一致或减小阻尼间隙可提高振动性能,对改善谐振梁加速度计的环境适应性起到了重要作用。(本文来源于《传感技术学报》期刊2019年09期）
张秀丽,何晓飞,尹永刚,方政翔,韩丰田[2]（2019）在《硅微谐振加速度计的模态分析与实验》一文中研究指出针对硅微谐振加速度计在进行结构设计时,如何根据模态特性选取工作模态这一问题,比较分析了加速度计工作在两种不同振动模态下的性能参数。首先采用刚度法分析了谐振器的振动特性,得出能够反映谐振器振动状态的两种模态即同相振动模态和反相振动模态,结合理论推导和仿真结果得出两种振动模态下谐振频率差值与标度因数差值呈线性关系;其次通过分析两种振动模态下的能量分布情况,得出两种振动模态下谐振器的品质因数与振梁振动幅值之间的关系,同相模态振动一个周期所消耗能量约为反相模态所消耗能量的2倍;最后通过评估硅微谐振加速度计的噪声,阐明了两种振动模态下部分噪声分量不同的原因并进行了实验验证。实验结果表明,在相同驱动电压下,同相模态相比反相模态总体噪声增大25.7%。该研究为设计硅微谐振式加速度计时,确定谐振器的振动模态及驱动方案提供了参考依据。(本文来源于《中国惯性技术学报》期刊2019年05期）
魏宏波,高红卫[3]（2019）在《MEMS谐振式加速度计技术发展的研究》一文中研究指出目的深入了解谐振式加速度计研究过程中的关键技术问题,为后续的研究工作和实践应用提供指导。方法通过收集大量资料及数据分析,论述MEMS谐振式加速度计的国内外技术研究现状,归纳并探讨其在研究中所面临的关键技术问题。结果与结论针对MEMS谐振式加速度计的激励与检测电路、工艺误差和封装技术等关键技术,提出了集成化、石英微加工和新材料将是提高MEMS谐振式加速度计性能的必要途径。(本文来源于《宝鸡文理学院学报(自然科学版)》期刊2019年03期）
丁弘[4]（2019）在《MEMS谐振式加速度计灵敏度提升与量程自适应机制研究》一文中研究指出MEMS加速度计具有体积小,重量轻,功耗低,成本低和性能可靠等优势,作为惯性导航系统的核心元件,MEMS加速度计已被广泛应用于消费电子、医疗设备、航空航天和国防军工等领域,近年来已占据中低端领域并正在逐步进入战略级精度的高端领域。随着我国社会和经济的不断发展,尤其是近年来在物联网、人工智能和大数据等新兴产业的不断投入,未来我国对高性能MEMS加速度计的需求巨大。因此,研发高性能MEMS加速度计具有重大的战略意义。MEMS谐振式加速度计是一种基于MEMS技术加工,以谐振式感应原理检测加速度的惯性传感器,一般由质量块、微杠杆机构和谐振器组成,加速度引起的质量块惯性力经由杠杆放大施加在谐振器上,从而引起谐振器固有频率的偏移,后经外围电路得到加速度值。相比于压阻式、压电式、电容式和隧道电流式等模拟信号输出MEMS加速度计,谐振式加速度计具有准数字信号输出,数字电路兼容性高,抗干扰能力强,稳定性好和精度提高潜力大等优势。除此之外,谐振式加速度计不易出现吸合现象,动态范围大,抗冲击能力强。但是,目前国外实用化的谐振式加速度计产品对我国禁运,而我国的谐振式加速度计研制尚处在实验室阶段。综合分析国内外谐振式加速度计的相关研究可以发现,当前谐振式加速度计仍然存在诸多问题,如:微杠杆机构实现灵敏度提升存在进一步优化的可能性;单纯依靠优化杠杆机构的灵敏度提升有限;结构参数一旦固定则无法实现量程的自适应;基于轴向力敏感机理的传统谐振式加速度计相对灵敏度普遍偏低(不超过1%/g)。针对以上问题,本文分别对放大机构、敏感元件和敏感机理等关键部分进行了研究,完成了可行性的论证、加速度计的加工和测试平台的搭建,并获得了初步可靠的实验结果。相关研究主要为:基于微杠杆机构的灵敏度提升机制研究,包括微杠杆机构修正模型(指导谐振式加速度计的设计)、集成双级杠杆机构的双轴谐振式加速度计及其双工模式倾角测量应用(实现高集成度和高灵敏度的双轴加速度测量和双工模式倾角测量);基于高阶模态谐振器的灵敏度提升与量程自适应机制研究,包括鱼骨形结构谐振器和多分段电极式谐振器(作为谐振式加速度计的敏感元件实现灵敏度的提升和量程的自适应);基于扰动力敏感机理的灵敏度提升与量程自适应机制研究,主要通过静电耦合扰动力的方式使加速度作用于谐振器实现高灵敏度加速度检测以及电压控制量程自适应。本文的主要研究内容包括:1.介绍了MEMS加速度计的分类和各类加速度计的工作原理以及优缺点。回顾和总结了谐振式加速度计的发展历程和研究现状,针对现有谐振式加速度计存在的问题和实际应用需求,提出了本文的研究目标、技术手段、主要研究内容和创新点。2.针对现有微杠杆机构力学模型误差较大的问题,提出了一种修正理论模型,并通过有限元仿真验证了其有效性和准确性。建立了常用单级微杠杆机构的修正模型,并在此基础上推导了双级杠杆机构的修正模型以及放大倍数的计算过程。相比于现有模型,修正模型具有更高的精度,能够更好地指导谐振式加速度计的设计,为后续章节的研究提供理论基础。3.首次提出了一种集成双级杠杆机构的双轴谐振式加速度计。对核心敏感元件——静电式DETF谐振器的工作原理、各项性能参数和等效电路学模型进行了详细的叙述。通过解耦梁结构的轴向和横向刚度差异,使该器件实现了单质量块双轴加速度检测功能。基于双级杠杆机构修正模型计算了加速度计的灵敏度,并通过系统级有限元仿真进行了验证和参数优化。基于真空开环频率响应试验台测试了谐振器的电机械特性和温度特性并进行了加速度计校准;基于闭环自激振荡电路,实现了谐振器串联谐振频率的实时追踪和加速度计分辨率的测量。双级杠杆机构最大程度地优化了微杠杆机构的性能,使加速度计具有高灵敏度的优点,而解耦梁的使用使加速度计结构紧凑,集成度高,交叉灵敏度低,具备了高灵敏度双轴加速度检测的应用潜力。4.基于高灵敏度双轴谐振式加速度计,首次在单一器件上实现了双工模式高灵敏度倾角测量应用,即小角度范围双轴倾角测量和大角度范围单轴倾角测量,从而更能够满足不同的应用需求。将器件应用于小角度范围双轴倾角测量时,由于解耦梁隔离了正交感应轴的串扰,实现了单质量块双轴倾角测量,但受限于重力分量与倾角之间的非线性,角度范围较小(±40°);将器件应用于大角度范围单轴倾角测量时,利用各谐振器频率偏移的相位差,合理选择谐振器作为敏感元件进行分段测量,即可实现单轴±90°范围的倾角测量,大大拓展了谐振式倾角计的测量范围。5.针对目前谐振式加速度计单纯依靠优化杠杆机构实现灵敏度提升的效果仍然有限以及量程不可调的问题,根据谐振器在高阶模态下力敏感性上升这一理论基础,基于鱼骨形结构和多分段电极两种设计,分别提出了鱼骨形结构高阶模态谐振器和多分段电极式高阶模谐振器,实现了谐振器一至叁阶模态的激振、检测和自由切换,首次将模态可调高阶模态谐振器应用于谐振式加速度计中,通过高阶模态实现灵敏度的提升,通过模态可调实现量程的自适应。6.针对传统轴向力敏感谐振式加速度计相对灵敏度偏低的问题,首次提出基于扰动力敏感机理的高灵敏度谐振式加速度计。不同于传统谐振式加速度计,在该器件中,质量块通过静电耦合将扰动力施加在谐振器上,进而改变谐振器的固有频率,从而测量加速度,而通过调节静电耦合的电压大小即可调节灵敏度从而实现量程的自适应。此外,在设计过程中优化了质量块的感应轴方向固有频率,使器件能够满足消费应用软件的带宽需求,优化了谐振器的尺寸,使其刚度降低便于在大气压下工作,降低了由真空封装带来的高成本。最后,对本文所做的主要研究工作和取得的研究成果进行总结,根据本文的研究进展和仍然存在的问题,提出了未来工作的主要方向,并对谐振式加速度计的长远发展进行了规划和展望。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-04-01）
于亚云[5]（2019）在《硅微谐振加速度计的研究现状分析及发展趋势探讨》一文中研究指出从当前的国际科技发展形势来看,硅微谐振加速度计是一种十分具有潜力的高精度的MEMS惯性仪表。同时又因为硅微谐振加速度计具有体积相对比较小,而且消耗的功率很低,并且它的准数字输出和精度提升的提升空间大等不同的有点。结合一段时间内国内外对于硅微谐振加速度计的研究报告,发现硅微谐振加速度计的发展前景在于对其结构改造、工艺改进以及技术测量等不同的方面。本文将在硅微谐振加速度计工作原理的基础上,对硅微谐振加速度计的发展现状做出分析以及对硅微谐振加速度计的发展前景展开展望。(本文来源于《科学技术创新》期刊2019年04期）
黄力弘[6]（2018）在《硅微谐振加速度计数字锁相驱动与检测技术研究》一文中研究指出硅微谐振加速度计是一种新型加速度传感器,与传统机电加速度计相比,具有体积小、成本低、功耗低等优点;与硅微电容式加速度计相比,具有更高精度潜力,因而在军事和民用领域具有重要的应用价值。本文以实验室自主设计的硅微谐振加速度计为研究对象,针对其现有模拟测控电路易受干扰、参数调试灵活性差、频率信号读出需要测频设备等问题,提出硅微谐振加速度计数字锁相驱动与检测方法。本文的研究工作包括:(1)分析硅微谐振加速度计基本原理,推导了梳齿电容驱动模型和谐振器动力模型,阐述了敏感电容检测电路的特性,设计了加速度计数字锁相驱动闭环系统的整体架构。(2)分析硅微谐振加速度计锁相环相位控制原理,详细讨论锁相环性能的影响因素,根据加速度计信号特点设计了数字锁相环。利用Matlab/simulink工具对数字锁相环和闭环系统进行了仿真,验证设计的正确性。(3)提出一种同步积分器用于加速度计检测信号的鉴相和检幅。分析了积分器阶数提高有利于提升抑噪性能,并且降低对采样速率的要求。设计增量式数字PI控制器以状态机的形式实现,对数控振荡器的输出信噪情况进行了研究。完成硅微谐振加速度计FPGA数字器件选型和硬件设计,完成加速度计整表的研制,实现频率信号数字读出。(4)简要论述硅微谐振加速度计常用的温度补偿方法。根据加速度计硅材料的杨氏模量温度敏感特性,在FPGA片内建立一种双梁频率平方和的温度补偿算法,实现输出频率信号的实时温度补偿。实验结果表明温度补偿后的加速度计零偏稳定性明显提高。(5)对同步积分器和数控振荡器稳定性进行测试,测试结果表明稳定性达到基本要求;对频率控制字与实际频率一致性测试,结果表明频率控制字可用于表示实际信号频率。对本文加速度计整表的标度因数、零偏和速度随机游走相关指标进行测试,整表的静态性能良好,高频噪声有明显改善。本文提出的硅微谐振加速度计数字锁相驱动电路,在单片FPGA中实现环路控制、频率测量和温度补偿,对于提高硅微谐振加速度计性能,促进其测控电路数字化有重要意义。(本文来源于《东南大学》期刊2018-06-30）
李文祥,黄丽斌,王淞立[7]（2018）在《硅微谐振式加速度计相位控制环路优化研究》一文中研究指出硅微谐振式加速度计(MSRA)凭借其潜在的高精度特点成为微加速度传感器领域的重点研究方向之一。相位环路的控制精度直接决定了MSRA的测量精度。在对MSRA工作机理进行简要分析的基础上,着重研究了现实验室加速度计样机的相位控制环路,分析了其相位误差的来源,并在原有环路滤波器的基础上增加了一种带参考电压的PI校正控制环节。实验结果表明,增加PI校正环节后,组成的四阶二型锁相环路可以使差分频率输出与温度线性拟合的相关系数从0.96291提高至0.98863,在±20 g量程围内,非线性度从430 ppm降低至154 ppm,硅微谐振式加速度计的零偏稳定性在常温下达到8.64μg。(本文来源于《测控技术》期刊2018年06期）
牛文举[8]（2018）在《谐振-力平衡电容式叁轴加速度计结构仿真与封装工艺研究》一文中研究指出叁轴微型加速度计具有体积小、低功耗和易批量生产等优点,广泛应用于汽车导航、航空航天等领域。随着微细加工技术的不断进步以及民用和国防等领域日益增长的需求,叁轴微型加速度计的研究逐渐成为加速度计重要的发展方向。针对目前叁轴加速度计检测方法单一的缺点,课题组提出一种基于谐振-力平衡电容式复合检测机理的叁轴体微机械加速度计。由质量块、蟹腿型支撑梁和谐振梁组成的谐振检测系统敏感面内X和Y轴加速度。由上盖板、质量块和下盖板组成的差动电容检测系统敏感面外Z轴加速度。质量块的重心位于支撑梁的中性面内,减小了面内加速度引起质量块的翻转,从而使加速度计具有较小的交叉轴灵敏度。论文对该谐振-力平衡电容式叁轴加速度计进行了理论分析。利用Ansys Workbench 15.0软件对加速度计进行建模并对振动模态、灵敏度、交叉灵敏度、量程进行了仿真模拟。通过仿真谐振梁的厚度对叁轴加速度计的灵敏度和交叉轴灵敏度的影响,对谐振梁厚度进行了优化设计,获得了叁轴轴向的灵敏度、交叉轴灵敏度以及测量量程。其次,论文对加速度计的封装工艺进行了研究,采用金-非晶硅共晶键合工艺将主芯片、上盖板和下盖板键合在一起,采用金-锡共晶键合工艺对键合完成的芯片与管壳进行封装。初步的性能测试结果表明叁轴加速度计在X、Y和Z轴向的灵敏度分别为23.39Hz/g和12.11Hz/g和19.92mV/g(1.867×10~(-14)F/g),X轴交叉轴灵敏度为2.52%,Y轴交叉轴灵敏度为2.12%。(本文来源于《中国计量大学》期刊2018-06-01）
黄荣玉[9]（2018）在《谐振—力平衡电容式叁轴加速度计检测电路研制》一文中研究指出微机械加速度计具有体积小、重量轻、低成本、批量生产等优点,在汽车、通信、生物医学、航空、航天等领域具有十分广阔的应用前景。高性能微机械加速度计已经成为微传感器领域研究热点之一。针对目前微型叁轴加速度计检测机理单一的现状,课题组提出一种基于谐振-力平衡电容复合检测机理的体微机械单质量块叁轴加速度计结构。采用谐振梁检测面内X/Y轴加速度,采用力平衡模式的差动电容检测机理检测Z轴加速度。质量块的重心位于支撑梁的中性面内,减小了面内加速度引起的质量块翻转,从而使加速度计具有较小的交叉轴灵敏度。本论文主要工作是研制该叁轴加速度计的检测电路、建立加速度计的检测系统,并测试性能参数。在之前的工作基础上重点开展下述两个方面的研究工作:(1)为了实现对谐振梁谐振频率的精确检测,设计一种基于FPGA的周期自调整频率计,并使用角度旋转台和标准振动台测试了面内加速度检测的灵敏度和交叉灵敏度。(2)采用PI校正方法优化系统的频率特性,通过力反馈环节将电信号转换为力信号加载到质量块上,使电容检测系统工作在闭环力平衡状态。在此基础上建立了Z轴加速度的电容检测系统的数学模型,使用Simulink软件对系统的开环特性与闭环特性进行了仿真分析。研制出Z轴加速度的电容检测电路。使用重力场翻转法测试了开环和闭环状态下电容检测系统的灵敏度。(本文来源于《中国计量大学》期刊2018-06-01）
雷强[10]（2018）在《AlN DETF谐振式加速度计设计》一文中研究指出微机械谐振式加速度计(Micromechanical Resonant Accelerometer,MMRA)将被测加速度信号转换为谐振器的频率变化量,通过检测电路直接输出数字信号,避免了传统MEMS(Micro-electromechanical Systems)加速度计输出模拟信号易受干扰的缺点,具有高的灵敏度和分辨率。氮化铝(Aluminum Nitride,AlN)与CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺兼容,并且在一些极端环境下能够保持稳定的压电特性。因此,基于AlN的压电谐振式加速度计在国民经济和国防军事等领域有着重要的使用价值和广阔的应用前景。论文围绕AlN谐振式加速度计的结构设计展开,从理论分析出发,借助COMSOL有限元分析软件,设计了一种高性能AlN DETF谐振式加速度计。系统地分析了MMRA的工作原理,为后续AlN双端固支音叉(Double-ended Tuning Fork,DETF)谐振式加速度计的结构设计提供指导。建立了加速度计的力学模型;推导了振梁频率灵敏度的计算公式;设计了激励电极的图案。基于理论模型,通过有限元方法对AlN DETF谐振器的振梁结构参数进行优化设计。仿真分析结果表明信号功率与相对灵敏度的变化趋势相反,在确定振梁的结构参数时,需要综合考虑谐振器的性能和结构稳定性。优化谐振器的品质因数(Q)时,主要考虑寄生损耗和机械损耗。仿真优化端部的长度,隔离工作模态与干扰模态,减小寄生损耗。振梁间距与机械损耗(压膜阻尼)相关,AlN DETF谐振器的压膜阻尼系数非常小,所造成的机械损耗基本上可以忽略不计。优化后AlN谐振器的灵敏度、信号功率和Q值分别为56 Hz/μN,6.8e-04 nW和958。根据AlN DETF谐振式加速度计的工艺条件和性能指标,对加速度计的整体结构进行设计与仿真。理论推导了微杠杆结构的力放大系数,选取两级微杠杆结构,并仿真优化了两级微杠杆的结构参数;在此基础上,引入了一种新型的折迭梁结构-“I”形支撑梁,进一步增强加速度计的抗干扰能力,降低交叉灵敏度(cross sensitivity);最后对AlN DETF谐振式加速度计整体结构进行一系列的仿真分析(量程,灵敏度和热应力等),以验证结构的可行性。结果表明:加速度计的基频约为373.3 kHz,灵敏度为64.6 Hz/g(交叉灵敏度为0.0033 Hz/g),线性度为0.148%,带宽为6663.8 Hz。设计了一套AlN DETF谐振式加速度计的工艺流程,并在此基础上使用L-edit软件绘制了加速度计的光刻掩膜版图。(本文来源于《西南科技大学》期刊2018-05-24）
谐振武加速度计论文开题报告
（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：
针对硅微谐振加速度计在进行结构设计时,如何根据模态特性选取工作模态这一问题,比较分析了加速度计工作在两种不同振动模态下的性能参数。首先采用刚度法分析了谐振器的振动特性,得出能够反映谐振器振动状态的两种模态即同相振动模态和反相振动模态,结合理论推导和仿真结果得出两种振动模态下谐振频率差值与标度因数差值呈线性关系;其次通过分析两种振动模态下的能量分布情况,得出两种振动模态下谐振器的品质因数与振梁振动幅值之间的关系,同相模态振动一个周期所消耗能量约为反相模态所消耗能量的2倍;最后通过评估硅微谐振加速度计的噪声,阐明了两种振动模态下部分噪声分量不同的原因并进行了实验验证。实验结果表明,在相同驱动电压下,同相模态相比反相模态总体噪声增大25.7%。该研究为设计硅微谐振式加速度计时,确定谐振器的振动模态及驱动方案提供了参考依据。
（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。
谐振武加速度计论文参考文献
[1].胥梓夏.关于改善谐振梁加速度计振动特性的方法研究[J].传感技术学报.2019
[2].张秀丽,何晓飞,尹永刚,方政翔,韩丰田.硅微谐振加速度计的模态分析与实验[J].中国惯性技术学报.2019
[3].魏宏波,高红卫.MEMS谐振式加速度计技术发展的研究[J].宝鸡文理学院学报(自然科学版).2019
[4].丁弘.MEMS谐振式加速度计灵敏度提升与量程自适应机制研究[D].浙江大学.2019
[5].于亚云.硅微谐振加速度计的研究现状分析及发展趋势探讨[J].科学技术创新.2019
[6].黄力弘.硅微谐振加速度计数字锁相驱动与检测技术研究[D].东南大学.2018
[7].李文祥,黄丽斌,王淞立.硅微谐振式加速度计相位控制环路优化研究[J].测控技术.2018
[8].牛文举.谐振-力平衡电容式叁轴加速度计结构仿真与封装工艺研究[D].中国计量大学.2018
[9].黄荣玉.谐振—力平衡电容式叁轴加速度计检测电路研制[D].中国计量大学.2018
[10].雷强.AlNDETF谐振式加速度计设计[D].西南科技大学.2018