Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Июня 2014 в 22:19, курсовая работа
Целью работы является оценка характеристик микромеханического акселерометра на поверхностных акустических волнах.
Объектом исследования является микроакселерометр на ПАВ.
Для достижения поставленной цели в дипломной работе необходимо решить следующие задачи:
Анализ существующих микроакселерометров.
Градуировка ММА на ПАВ в гравитационном поле Земли.
Оценка влияния ускорения на смещение частоты ПАВ-резонатора.
Введение…………………………………………………………………………..3
Глава 1. Анализ существующих акселерометров…………………………….10
Классификация ММА…………………………………………………….10
По наличию обратной связи……………………………………………..12
По характеру перемещения инерционной массы………………………13
По способу съема выходного сигнала…………………………………..19
Глава 2. Моделирование ЧЭ с прямоугольной формой консоли……………30
Глава 3. Экспериментальные исследования…………………………………..42
3.1. Описание экспериментального макета…………………………………….42
3.2. Градуировка ММА на ПАВ в гравитационном поле Земли…………….44
3.3. Оценка чувствительности микромеханического акселерометра (ММА) к ускорениям больше 1g………………………………………………………….47
3.4. Оценка влияния гравитационных сил на чувствительный элемент (ЧЭ) ММА при действии ускорения ортогонально оси чувствительности……….51
Заключение……………………………………………………………………….54
Литература……………………………………………………………………….55
Было выявлено, что микроакселерометр наиболее чувствителен к наклону, когда ось чувствительности перпендикулярна ускорению силы тяжести, то есть параллельна поверхности Земли. А когда микроакселерометр ориентируется по оси ускорения силы тяжести, то есть вблизи показаний +1g и -1g изменение в выходном ускорении незначительно.
Результаты экспериментальных исследований представлены на рис. 38.
На рис. 39 представлена выходная характеристика образца микроакселерометра со значением масштабного коэффициента:
Км = 24,3 кГц/g – ортогонально оси чувствительности; Км = 0,38 кГц/g – сонаправленно оси чувствительности.
Так же был рассчитан коэффициент нелинейных искажений КНИ = 4%.
Рис. 38. Градуировка ПАВ-микроакселерометра
Рис. 39. Выходная характеристика ПАВ-микроакселерометра.
Заключение
По проведенной работе был выполнен анализ существующих микроакселерометров. Он показал, что при построении современных микромеханических акселерометров используются те же концепции, которые уже отобраны на их микроаналогах, но их конструктивная реализация имеет достаточно большие отличия. При проведении градуировки ММА на ПАВ в гравитационном поле Земли были получены данные, после обработки которых были построены графики градуировки и выходной характеристики в направлении по и против часовой стрелки, для каждого из них были посчитаны сдвиг нуля, масштабный коэффициент и коэффициент нелинейной выходной характеристики, который составил для направления по часовой стрелке 4,1 %, против – 3,8 %. При проведении экспериментальных исследований было выявлено большой время выхода на рабочий режим. Причиной тому являлось значительное тепловыделение на элементах электрической схемы. Далее была выполнена оценка чувствительности ММА к ускорениям больше ±1g при расположении инерционной массы сверху и снизу. Исследование показало, что при расположении ИМ сверху: для 1g значения составляют 22,1 кГц/g, а при 4 g – 23,8 кГц/g; снизу: для 1g – 21,2 кГц/g, 4g – 23,4 кГц/g. При проведении расчета чувствительности при действии гравитационных сил на чувствительный элемент ММА при действии ускорения ортогонально оси чувствительности, было выявлено, что микроакселерометр наиболее чувствителен к наклону, когда ось чувствительности перпендикулярна ускорению силы тяжести, то есть параллельна поверхности Земли. А когда микроакселерометр ориентируется по оси ускорения силы тяжести, то есть вблизи показаний +1g и -1g изменение в выходном ускорении незначительно.
Список литературы