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文檔簡介
1、隨著MEMS(Micro Electro Mechanical System,即微電子機械系統(tǒng))技術的發(fā)展,電容式MEMS傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高等優(yōu)點,它廣泛應用于位移、振動、角度、加速度等物理量的測量,而且還逐步擴大應用于壓力、差壓、液面、成分含量的測量。在振動、角度等測量領域,采用差動式結(jié)構(gòu)的MEMS電容傳感器可提高靈敏度減小誤差,然而受結(jié)構(gòu)微型化的影響,這種傳感器的電容量一般只有幾個pF,而由外界引起的電容變化量就更小。因此
2、,需要設計一種合適的方法檢測微變電容的變化,并與角度振動量對應起來。 本文從微變電容的物理學原理出發(fā),闡述了微變電容的工作原理和微弱信號檢測理論,并設計了相應的硬件軟件實現(xiàn)。即采用基于單片機的周期性直流充放電電路采集數(shù)據(jù),利用一定的數(shù)字濾波算法分離數(shù)據(jù)得出角度信號和振動信號,給出了完整的基于微變電容的角度振動傳感器的設計方案。 首先,研究了微變電容的工作原理,并分析了系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的原因,在此基礎上對目前較為常用的微小電容
3、檢測方法和信號處理算法進行了研究對比,得出適合本設計的差分電容檢測電路和信號處理算法,經(jīng)過對比驗證,本設計可行有效并且便于實現(xiàn)。 其次,從硬件和軟件上實現(xiàn)了本檢測理論。以RC串聯(lián)回路直流充放電理論為基礎,單片機系統(tǒng)為主體,對微變電容進行周期性充放電,實現(xiàn)振動量和角度偏移量的檢測。經(jīng)過適當?shù)臑V波算法對原始信號進行處理,可以有效地減小噪聲的干擾。同時快速而準確地分離出基波分量和高次諧波分量,進而得出較好的角度曲線和振動曲線。然后利用
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