水银微电容式加速度计的特性及测试研究.pdf

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1、分类号：TP212单位代码：10110学号：S20080322中北大学硕硕士士学学位位论论文文水银微电容式加速度计的特性及测试研究硕士研究生赵军荣指导教师刘双峰副教授学科专业测试计量技术及仪器2011年5月25日图书分类号TP212密级非密UDC620硕士学位论文水银微电容式加速度计的特性及测试研究赵军荣指导教师（姓名、职称）刘双峰副教授申请学位级别工学硕士专业名称测试计量技术及仪器论文提交日期2011年5月25日论文答辩日期2011年5月28日学位授予日期2011年7月1日论文评阅人答辩委员会主席2011年5月25日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进

2、行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。也不包含为获得中北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并表示谢意。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文

3、在解密后遵守此规定）。论文作者签名：日期：指导老师签名：日期：中北大学学位论文水银微电容式加速度计的特性及测试研究摘要随着MEMS技术和集成电路的高速发展，微惯性传感器的开发与应用得到了极大地促进。目前在各个领域，微惯性传感器正呈现出商业化、产业化的应用前景。微惯性传感器具有集成化、微型化、低成本、低功耗、稳定性高等诸多优点。但是，目前国内外研制出来的微惯性传感器弹性结构大都采用固态结构，存在着高灵敏度与抗高过载之间的矛盾，这在很大程度上限制了抗高过载加速度计的应用。鉴于此，本文提出了一种水银微电容加速度传感器。并以美国MicroSensor公司生产的一款微小电容的测量芯片MS3110作为主

4、要研究对象，通过它测量运动物体的加速度，进而运用一定的算法(卡尔曼滤波算法)滤除噪声并估计出加速度准确的值。其主要内容有：1.对MS3110的工作原理、一般特性进行详细地论述，对MS3110的应用电路设计及校准进行探讨，并详细地阐述了本课题的实验系统，对MS3110的静态特性和动态特性进行分析和研究；2介绍了水银微电容式加速度计的电路检测和数据采集方案，对加速度传感器进行了单电容和差动电容情况下的精度测试实验与分析；并对微电容水银加速度计进行了测试研究。3介绍一种建立加速度计状态空间模型的方法，并在此基础上，重点阐述标准卡尔曼滤波算法及其应用；并对实验结果进行了分析。关键词：水银微加速度计，

5、MS3110，标准卡尔曼滤波，状态估计中北大学学位论文TheCharacteristicsofMercuryMicroCapacitiveAccelerometerandTestingResearchABSTRACTTherapiddevelopmentofMEMStechnologyacceleratesandintegratedcircuittheresearchandapplicationofthemicroinertialsensor.Atpresent,themicroinertialsensorispresentingthetrendofcommercializationandi

6、ndustrializationineveryfield.Themicroinertialsensorhasmanyadvantagesinbulk，integration，cost，power,consumption，reliabilityetc.but,theflexiblestructureofthemicroinertialsensorswerepoweredbysolid-statestructureinmanycountriesatpresent,thereisacontradictionbetweenhighsensitivityandhighoverload.Itconfin

7、estheapplicationrangeofmicroinertialsensortoagreatextent.Sothisdissertationconsidersamicrocapacitivemercuryaccelerometer,andMS3110,akindofmicrocapacitancemeasurementchipmadeofMicroSensorcorporationofUSA，ast