一種基于光柵干涉的加速度計的設(shè)計與制作.pdf

1、在現(xiàn)代社會中，加速度計的設(shè)計與生產(chǎn)快速增長，逐漸成為MEMS市場發(fā)展的主要動力。性能穩(wěn)定的加速度計被廣泛用于汽車、飛行器以及軍事制導(dǎo)等各方面。但是傳統(tǒng)方法設(shè)計的加速度計已經(jīng)無法滿足高分辨率、大動態(tài)范圍、高集成度且低成本的發(fā)展需求，本論文以克服現(xiàn)有加速度計在上述各方面的不足為目的，提出一種新穎的基于光柵±1級干涉和PGC(Phase Generated Carrier)調(diào)制解調(diào)的光學(xué)加速度傳感方案，并進行了樣機制作和測試，其分辨率達到96

2、 ng/√Hz量級以上，并且動態(tài)范圍在光學(xué)結(jié)構(gòu)中不受限制，僅與慣性傳感中機械結(jié)構(gòu)線性范圍有關(guān)。與其他類型微加速度計相比，該光學(xué)加速度傳感器不但在分辨率和動態(tài)范圍上均獲得較大的提高，而且利用光柵干涉進行加速度傳感能很好地保證干涉的穩(wěn)定性，從而提高工作穩(wěn)定性，降低對安裝精度的要求。本方案還可以應(yīng)用到MEMS技術(shù)中，為設(shè)計高分辨率大量程MOEMS型加速度計提供了新的思路。
　　 本論文從研究加速度計和位移傳感器理論模型以及相關(guān)程序設(shè)計

3、出發(fā)，主要完成了以下幾部分的內(nèi)容：
　　 首先，深入了解和研究了加速度計的相關(guān)基礎(chǔ)知識，包括傳感器的定義以及組成、加速度計的定義。對現(xiàn)有的加速度計設(shè)計技術(shù)與原理以及以后的發(fā)展趨勢進行了歸納總結(jié)。并從加速度計的設(shè)計原理出發(fā)，對各種加速度計的優(yōu)缺點和在技術(shù)上存在的主要問題進行了分析。
　　 對加速度計的基本理論進行詳細的闡述，包括加速度計的基本數(shù)學(xué)模型、加速度計的種類以及加速度計的主要參數(shù)。為本論文展開加速度計的設(shè)計，以及對

4、加速度計樣機的測試評估奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 其次，對本課題所提出的加速度計展開全面的理論研究，其中包括光柵衍射與干涉原理的研究、慣性力傳感中質(zhì)量——彈簧結(jié)構(gòu)的原理研究與仿真分析、相位生成載波PGC調(diào)制解調(diào)算法的研究等。該部分是本課題研究的核心內(nèi)容，是實現(xiàn)高精度、大動態(tài)范圍加速度計的理論基礎(chǔ)。
　　 再次，對加速度計各部件從制備到裝配的工藝過程進行詳細的闡述。其中包括正弦型振幅光柵的制備、加速度零部件的制備。介紹了CNC