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压阻式加速度传感器是MEMS传感器的一个重要分支,在仪器仪表,汽车制动启动检测、地震检测、工程测振等许多领域有着广泛的应用。
本文对量程100g的新型低量程、高过载压阻式加速度传感器进行了相关的研究,提出了一种新型的加速度传感器芯片结构一对角四梁芯片结构,以使加速度传感器具有更好的灵敏度和抗过载能力。
本文首先对典型的硅微加速度传感器的工作原理和工作性能进行了分析和比较,继而确定了硅微加速度传感器的类型为压阻式加速度传感器。在比较各自优缺点的基础上,选择确定了传感器的芯片结构为对角四梁芯片结构;并对传感器材料的选择进行了类比分析,确定了以多晶硅作为传感器敏感材料。
其次,对感受外界加速度的传感器芯片进行了有限元静力学分析,并对传感器芯片的多个尺寸进行了参数化类比仿真,探索出了最佳的芯片结构。
接着,对传感器的静态特性进行了分析,对灵敏度、线性度、和重复性等静态特性进行了研究;对传感器芯片制作工艺进行了探究。
最后,本文对加速度传感器输出信号的处理进行了研究。对传感器输出信号的处理方法、检测电路进行了详细分析,对检测信号在输入微型计算机前的处理、A/D模数转换电路进行了设计,并对信号处理中的噪声抑制的方法进行了探索。
仿真结果表明,论文设计的加速度传感器芯片结构具有灵敏度高,抗过载能力高的优点,并达到了对100g量程加速度测量的目的。