電容式微機(jī)械加速度計(jì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究

建立了電容式微機(jī)械加速度計(jì)閉環(huán)系統(tǒng)的二階近似模型，分析了伺服電路增益和帶寬對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，提出了調(diào)節(jié)伺服電路參數(shù)來補(bǔ)償系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的方法，給出了不同輸入條件下系統(tǒng)初始啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間和輸出誤差的計(jì)算方法。
關(guān) 鍵 詞 微機(jī)械加速度計(jì)； 閉環(huán)模型； 動(dòng)態(tài)特性； 補(bǔ)償方法； 系統(tǒng)響應(yīng)

微加速度計(jì)是基于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的微型慣性器件，具有傳統(tǒng)加速度計(jì)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如微小型化和多功能化，是慣性導(dǎo)航加速度計(jì)的發(fā)展方向。目前硅微加速度計(jì)已經(jīng)取得了較大發(fā)展，最具吸引力和最為成熟的是電容式靜電反饋力平衡加速度計(jì)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由慣性敏感單元(亦稱加速度計(jì)、慣性傳感器)和伺服電子線路兩部分組成。傳感器受外給加速度并產(chǎn)生質(zhì)量位移和伺服電路檢測位移，并給出輸出及反饋電壓。在加速度計(jì)的設(shè)計(jì)過程中，為滿足性能指標(biāo)必須反復(fù)調(diào)整傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)，這樣勢必會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，本文通過一種簡便方法來補(bǔ)償損失的動(dòng)態(tài)性能，分析了不同輸入條件下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，提出了計(jì)算系統(tǒng)初始啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間和輸出誤差的方法。

1 加速度計(jì)閉環(huán)系統(tǒng)的二階近似 2 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法 3 不同輸入條件下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
實(shí)際的輸入加速度是一條非線性曲線，而閉環(huán)系統(tǒng)的初始啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間(系統(tǒng)輸出達(dá)到規(guī)定最大誤差的時(shí)間)和輸出誤差隨輸入函數(shù)有所不同。此外，實(shí)際加速度計(jì)系統(tǒng)的阻尼均小于1，因此本文系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析均在欠阻尼下進(jìn)行。