低噪聲電容式微加速度計結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、電容式微加速度計以其獨特的優(yōu)點已經(jīng)開始融入到我們生活中的各個領(lǐng)域，但是目前的電容式微加速度計結(jié)構(gòu)自身較高的機械熱噪聲嚴重的影響了其在實際工作中的檢測精度、工作穩(wěn)定性以及其動態(tài)特性等性能指標(biāo)。
　　本文對電容式微加速度計的機械熱噪聲因素進行了分析，并對機械熱噪聲的來源以及噪聲對微加速度計結(jié)構(gòu)的影響進行了理論分析。在相關(guān)理論的基礎(chǔ)上利用MATLAB軟件對結(jié)構(gòu)的支撐梁、電容結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量塊的大小對微加速度計整體性能的影響進行了分析與研究。

2、在此分析的基礎(chǔ)上建立了一種低噪聲電容式微加速度計結(jié)構(gòu)，并通過ANSYS軟件對結(jié)構(gòu)進行仿真，分析了結(jié)構(gòu)的相關(guān)性能。經(jīng)分析結(jié)構(gòu)的機械靈敏度為0μ.26 g m/，電容靈敏度為1.3pF/g，工作方向的諧振頻率為978Hz，經(jīng)仿真分析結(jié)構(gòu)的機械熱噪聲為2.0μ Hz g/。結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)時間為3.4ms。對結(jié)構(gòu)的固有頻率在溫度變化情況下的漂移進行了分析，并建立模型對結(jié)構(gòu)進行熱分析，分析表明結(jié)構(gòu)的電容極板與支撐梁受溫度影響較大。對機械熱噪聲對微加速

3、度計結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的影響進行了分析，通過分析得知結(jié)構(gòu)的位移越大，噪聲的影響就越大；針對機械熱噪聲對系統(tǒng)輸出造成的影響，提出了改進的措施，在系統(tǒng)中通過對結(jié)構(gòu)輸出信號的調(diào)制與濾波可以有效的降低機械熱噪聲的干擾，并通過仿真驗證了此分析，通過對輸出信號的處理，使得系統(tǒng)的信噪比由原來的120dB提高至135dB，減小了機械熱噪聲對系統(tǒng)輸出的影響。
　　最后搭建了微加速度計的系統(tǒng)模型，閉環(huán)增益為10，對開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)進行比較分析，通過分析可以