單片三軸微加速度計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)與信號(hào)處理關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、硅微加速度計(jì)在軍事及民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。三軸微加速度計(jì)可以同時(shí)檢測(cè)三個(gè)軸向的加速度，并且體積小、質(zhì)量輕、功耗低，可批量制造，因而迅速成為研究的熱點(diǎn)。
　　以本單位關(guān)于微加速度計(jì)的前期研究為基礎(chǔ)，針對(duì)前期設(shè)計(jì)制作的單片三軸微加速度計(jì)噪聲大、解算精度差、一致性差等問(wèn)題，進(jìn)行了一系列優(yōu)化改進(jìn)。主要優(yōu)化的方面包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、工藝優(yōu)化、封裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并且重新設(shè)計(jì)了解耦算法。測(cè)試結(jié)果顯示，優(yōu)化后的加速度計(jì)性能較優(yōu)化前有較大提升。研究

2、工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1.結(jié)構(gòu)分析。從材料力學(xué)理論入手，詳細(xì)推導(dǎo)了加速度計(jì)雙梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型。基于以上推導(dǎo)結(jié)果，分析了其靈敏度與各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，并以ANSYS仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性。提出了三軸微加速度計(jì)的優(yōu)化方向，為進(jìn)一步優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
　　2.工藝優(yōu)化。針對(duì)前期敏感結(jié)構(gòu)在加工過(guò)程中存在過(guò)腐蝕難以控制的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的工藝水平以及加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于預(yù)埋掩膜的加工工藝流程，制作了微加

3、速度計(jì)樣片。測(cè)試結(jié)果顯示，新的工藝可有效提高敏感結(jié)構(gòu)尺寸的一致性。針對(duì)前期封裝存在較大的寄生電容的問(wèn)題，提出一種新的封裝形式，即將芯片直接貼片于電路板上。并提出中心點(diǎn)支撐的貼片形式，有效降低熱應(yīng)力的影響，有效降低噪聲和寄生電容的干擾。
　　3.信號(hào)處理。通過(guò)編寫(xiě)的LabWindows上位機(jī)界面與加速度計(jì)表頭進(jìn)行通信，在高精度三軸轉(zhuǎn)臺(tái)上使用12位置法進(jìn)行靜態(tài)翻滾實(shí)驗(yàn)。使用Matlab完成最小二乘法求解超定方程，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，并