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大量程闭环MEMS加速度计非线性分析与优化法
引用本文:肖鹏,孙国良,刘林,王小斌,孙俊杰,余才佳.大量程闭环MEMS加速度计非线性分析与优化法[J].中国惯性技术学报,2016(6):803-808.
作者姓名:肖鹏  孙国良  刘林  王小斌  孙俊杰  余才佳
作者单位:1. 西北工业大学自动化学院,西安710072;西安飞行自动控制研究所,西安710065;2. 西安飞行自动控制研究所,西安,710065;3. 西北工业大学自动化学院,西安,710072
基金项目:国际合作项目—高精度微机电系统制造技术合作研究(2011DFA72370)
摘    要:为研究大量程翘翘板摆式闭环MEMS加速度计系统的输出非线性,分别从质量块受力不平衡所产生的平动效应以及电路零位引起质量块闭环平衡位置偏差两个主要误差源入手,建立了两种误差引起加速度计非线性的数学模型,并采用ANSYS和Simulink软件对传感器结构及系统进行了仿真验证,确定了该模型的正确性及非线性的优化方法。最后,按照以上分析进行了样机制作和离心测试。试验结果表明,通过减小翘翘板摆式结构质量块的平动效应,可将±150g量程加速度计的非线性由5.4979′10-2减小至5.320′10~(-3),在此基础上通过减小质量块闭环平衡位置偏差,可进一步将加速度计的非线性减小至2.772′10~(-3)。

关 键 词:大量程  MEMS加速度计  非线性  平动效应  闭环平衡位置

Analysis and optimization on nonlinearity of large-range closed-loop MEMS accelerometer
Abstract:In order to study the output nonlinearity of large-range see-saw pendulum closed-loop MEMS accelerometer,a nonlinearity model of the accelerometer is built from the following two main error sources:the translational effect of the proof mass due to force unbalance,and the closed-loop equilibrium position deviation due to electronic offset.Then,according to the sensor structure and system simulation with the software of ANSYS and Simulink,the correctness of the model and the optimizing method of the nonlinearity are confirmed.At last,the accelerometers prototypes are designed and tested with centrifuge.The test results show that,by reducing the translational effect of the proof mass with large-range see-saw pendulum structure,the nonlinearity of the accelerometer with ±150g range can be reduced from 5.4979× 10-2 to 5.320×10-3,and can be further decreased to 2.772×10-3 by reducing the deviation of proof mass closed-loop equilibrium position.
Keywords:large range  MEMS accelerometer  nonlinearity  translation motion  closed loop equilibrium position
本文献已被 CNKI 万方数据 等数据库收录!
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