一种微惯性传感器的设计与模拟开题报告

 2022-02-23 20:05:03

1. 研究目的与意义

背景:最近十几年来,用微机械技术制作的加速度计得到了迅速的发展。其主要的加速度检测技术有压阻检测、压电检测、热检测、共振检测、电磁检测、光检测、隧道电流检测和电容检测等。此外,还有一些基于别的检测技术的加速度计,如光加速度计、电磁加速度计、电容加速度计等。光加速度计的发展主要是为了结合光和微机械的优点,制作高电磁屏蔽或者好线性度的传感器。在这些传感器中,电容式加速度传感器,由于具有温度系数小,灵敏度高,稳定性好等优点,是目前研制得最多的一类加速度传感器。

目的:为了得到较高的测量灵敏度和减小外围电路的复杂性,可以通过增加传感器振子的质量和增大传感器的静态测试电容的方法,从而减小机械噪声和电路噪声。而对于用体硅工艺如深反应粒子刻蚀(deep rie)加工的梳齿状的电容式传感器,其极板电容的深宽比一般小于30:1,这就限制了传感器振子的质量增加和极板间距的减小。而对于 小间距极板电容,其压膜空气阻尼较大,增大了传感器的机械噪声。减小该机械噪声的方法一是可以通过在极板上刻蚀阻尼条,一是把电容改为变面积的方式,使阻尼表现为滑膜阻尼。

意义:微机械电容式传感器的制作方法有表面微机械加工方法和体硅微 机械加工方法。采用表面微机械加工工艺可以和集成电路工艺兼容,从而集成传感器的外围电路,成本低,但是传感器的噪声大、稳定性差,量程和带宽小。采用体硅微机械加工工艺可以提高传感器芯片的质量,从而降低噪声,改善稳定性,提高灵敏度。缺点是体积稍大,但可以制作出超高精度的微机械惯性传感器。

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2. 研究内容和预期目标

内容:微机械技术制作的加速度计得到了迅速的发展。微机械电容式传感器的制作方法有表面微机械加工方法和体硅微 机械加工方法。采用体硅微机械加工工艺可以提高传感器芯片的质量,从而降低噪声,改善稳定性,提高灵敏度。

预期目标:设计一个微惯性传感器,并模拟其工作方式。

3. 研究的方法与步骤

1.查阅资料文献法:通过查阅资料文献了解微惯性传感器的研究背景和前沿的微惯性传感器模型。

2.设计微惯性传感器并模拟其工作方式。

4. 参考文献

[1]黄继昌,徐巧鱼,张海贵,传感器工作原理及应用实例[m],北京:人民邮电出版社,1998:160

[2]刘玉岭,檀柏梅,张揩亮,微电子技术工程—材料、工艺与测试[m],北京:电子工业出版社,2004: 54-58

[3]李黎明,ansys有限元分析实用教程[m],北京:清华大学出版社,2005: 233-254

[4]刘梅,周百令.微惯性传感器建模及冲击响应分析[j]中国惯性技术学报,2007,1:77-80.

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5. 计划与进度安排

1. 第1周(2022年3月5日-2022年3月11日):下发毕业论文任务书

2. 第1—2周(2022年3月5日-2022年3月11日):学生完成开题报告

3. 第3—14周(2022年3月19日-2022年6月5日):毕业论文写作

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