精编微机械传感器检测管理论文

微机械传感器检测管理论文摘要：一种用于微机械惯性传感器研制与开发的检测平台，介绍电容式惯性传感器微电容信号的检测原理、该系统的总体结构、各个组成部分的工作原理及自动检测方法。 关键词：微机电系统

微机械传感器检测管理论文 摘要：一种用于微机械惯性传感器研制与开发的检测平台，介绍电容式惯性传感 器微电容信号的检测原理、该系统的总体结构、各个组成部分的工作原理及自动 检测方法。 关键词：微机电系统（MEMS）微机械陀螺（MMG）检测 随着科学技术的发展，许多新的科学领域相继涌现，其中微米/纳米技术就 是诸多领域中引人注目的一项前沿技术。20世纪90年代以来，继微米/纳米技术 成功应用于大规模集成电路制作后，以集成电路工艺和微机械加工工艺为基础的 各种微传感器和微机电系统（MEMS）脱颖而出，平均年增长率达到30%。微机械 陀螺是其中的一个重要组成部分。目前，世界各个先进工业国家都十分重视对 MMG的研究及开发，投入了大量人力物力，低精度的产品已经问世，正在向高精 度发展。 1微机械振动陀螺仪的简要工作原理 陀螺系统组成见图1，它由敏感元件、驱动电路、检测电路和力反馈电路等 组成。在梳状静电驱动器的差动电路上分别施加带有直流偏置但相位相反的交流 电压，由于交变的静电驱动力矩的作用，质量片在平行于衬底的平面内产生绕驱 动轴Z轴的简谐角振动。当在振动平面内沿垂直于检测轴的方向（X方向）有空 间角速度Ω输入时，在哥氏力的作用下，检测质量片便绕检测轴（Y轴）上下振 动。这种振动幅度非常小，可以由位于质量片下方、淀积在衬底上的电容极板检 测，并通过电荷放大器、相敏检波电路和解调电路进行处理，得到与空间角速度 成正比的电压信号。 在科研及加工过程中，一个重要的内容就是检测陀螺仪的特性，如工作状态 谐振频率、带宽增益、Q值等，于是就提出了微机械惯性传感器检测平台的研制 任务。根据陀螺仪的工作原理，整个仪器包括两大部分：驱动信号发生部分和表 头的输出信号检测部分。驱动信号发生部分对待测的惯性传感器给予适当的驱劝 信号，使传感器处于工作状态。信号检测部分要求检测出微小电容变化，经过放 大、解调处理后，将模拟量转换成数字量采集到PC机中，分析输出信号，以确 定惯性表的特性。 1