單片三軸微加速度計優(yōu)化設計與信號處理關鍵技術(shù).pdf

1、硅微加速度計在軍事及民用領域具有廣闊的應用前景。三軸微加速度計可以同時檢測三個軸向的加速度，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。
　　以本單位關于微加速度計的前期研究為基礎，針對前期設計制作的單片三軸微加速度計噪聲大、解算精度差、一致性差等問題，進行了一系列優(yōu)化改進。主要優(yōu)化的方面包括結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化、工藝優(yōu)化、封裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并且重新設計了解耦算法。測試結(jié)果顯示，優(yōu)化后的加速度計性能較優(yōu)化前有較大提升。研究

2、工作主要包括以下幾個方面：
　　1.結(jié)構(gòu)分析。從材料力學理論入手，詳細推導了加速度計雙梁結(jié)構(gòu)的力學模型?；谝陨贤茖ЫY(jié)果，分析了其靈敏度與各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關系，并以ANSYS仿真結(jié)果驗證了理論推導的正確性。提出了三軸微加速度計的優(yōu)化方向，為進一步優(yōu)化提供了理論依據(jù)。
　　2.工藝優(yōu)化。針對前期敏感結(jié)構(gòu)在加工過程中存在過腐蝕難以控制的問題，結(jié)合實驗室的工藝水平以及加速度計的結(jié)構(gòu)特點，設計了基于預埋掩膜的加工工藝流程，制作了微加

3、速度計樣片。測試結(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。針對前期封裝存在較大的寄生電容的問題，提出一種新的封裝形式，即將芯片直接貼片于電路板上。并提出中心點支撐的貼片形式，有效降低熱應力的影響，有效降低噪聲和寄生電容的干擾。
　　3.信號處理。通過編寫的LabWindows上位機界面與加速度計表頭進行通信，在高精度三軸轉(zhuǎn)臺上使用12位置法進行靜態(tài)翻滾實驗。使用Matlab完成最小二乘法求解超定方程，對測試數(shù)據(jù)進行解算，并