电容式微加速度计敏感元件中非理想因素的检测与研究

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目电容纖加速度计敏感元件中_____非理想因素的检测与研究学科专业机械电子工程学号201221080223作者姓名丁子乔~~指导教师彭倍教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明

2、并表示谢意。作者签名："T日期：如(5年6月/日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）日期：年g月（日分类号密级注1UDC学位论文电容式微加速度计敏感元件中非理想因素的检测与研究（题名和副题名）丁子乔（作者姓名）指导教师彭倍教授机械电子工程学院电子科技大学（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业机械电

3、子工程提交论文日期2015.5.2论文答辩日期2015.5.13学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEDETECTANDRESEARCHOFNON-IDEALFACTORSINCAPACITIVEMICROACCELEROMETERAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MechatronicalEngineeringAuthor:DingZiQiaoAdvisor:PengBeiSchoo

4、l:SchoolofMechatronicsEngineering摘要微加速度计的应用已经渗透到日常生活中的方方面面，大到航天、汽车、工业设备，小到手机、游戏机中都能看到它的身影。叉指式微加速度计具有体积小、成本低、线性度好等优点，是新兴传感器中的代表。随着MEMS技术的不断发展微加速度计的性能也在不断提高但仍存在许多不足之处，为了满足航天航空等高端领域的应用要求，需要不断的提高传感器的精度和稳定性。如何提高加速度计的分辨率、灵敏度以及抑制零偏和漂移成为了微加速度计研究中的重点。在理想情况下叉指式微加速度计被等效为一对初值相等的差分电容，它们的电容差与输入的加速度线性相关。但是在设计

5、和加工的过程中由于结构、工艺以及封装的影响会导致一些非理想因素的产生，如有效梳齿电容失配、寄生电容、接触电阻以及电容漏电等，它们的存在会对系统的噪声和零偏等关键性能产生不可忽略的影响。因此，有必要对微加速度计中的各非理想因素进行研究分析。论文主要研究成果包括：1.分析了叉指电容式微加速度计的检测原理并设计了相应的高性能开环检测电路，为研究微加速度计系统中非理想因素的具体影响形式和影响程度提供了电路模型基础。2.根据电路模型，理论分析了微加速度计敏感元件中各非理想因素产生的原因以及它们对系统的具体影响形式，为研究提供了理论基础。3.针对不同的非理想因素设计了不同的检测方法，实现了各非理

6、想因素的精确检测，为精确量化各非理想因素的影响以及微加速度计的优化研究提供了数据基础。4.根据实验数据建立了精确的微加速度计表芯等效电气模型，根据实际的模型参数计算分析了各非理想因素度对开环微加速度计系统噪声性能、零偏性能的影响，并进行了初步的噪声和零偏测试。最后文中还提出了相应的优化目标和优化方案。关键词：微加速度计，非理想因素，系统噪声，零偏IABSTRACTMicroaccelerometerhavepenetratedintoourdailylives,itsapplicationscanbefoundfromaerospace,automotive,industrialeq

7、uipment,cellphonesandgameconsoles.Duetothesmallsize,lowcostandgoodlinearity,comb-typemicroaccelerometerbecometherepresentativeofthenewsensor.WiththedevelopmentofMEMStechnology,theperformanceofmicroaccelerometerisimproved,buttherea