差分電容式微加速度傳感器穩(wěn)定性研究.pdf

1、電容式微機(jī)械加速度傳感器是重要的慣性器件之一，具有體積小、成本低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)微加速度計(jì)提出了越來越高的要求，穩(wěn)定性成為制約加速度計(jì)性能的關(guān)鍵因素之一，包括結(jié)構(gòu)耦合靈敏度、零點(diǎn)穩(wěn)定性和系統(tǒng)的魯棒性等。
　　本文研究了加速度計(jì)非線性阻尼、結(jié)構(gòu)支撐梁、靜電力負(fù)剛度以及工藝誤差等對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)機(jī)械穩(wěn)定性的影響。設(shè)計(jì)了一種基于PID反饋控制的閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)模型，并推導(dǎo)了傳感器系統(tǒng)傳輸

2、函數(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，并用MATLAB軟件進(jìn)行了仿真，重點(diǎn)研究了PID控制器對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響及其補(bǔ)償作用。結(jié)果表明該反饋控制系統(tǒng)可以有效的改善系統(tǒng)帶寬和穩(wěn)定裕度，減小系統(tǒng)輸出延遲和階躍響應(yīng)時(shí)間，很好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼特性。
　　在此基礎(chǔ)上提出了一種高穩(wěn)定性差分電容式六梁加速度計(jì)結(jié)構(gòu)。對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用有限元軟件ANSYS進(jìn)行了靜態(tài)和模態(tài)仿真，并對(duì)該結(jié)構(gòu)的機(jī)械穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明X軸和Z軸的交叉耦合靈敏度分別只有0.04