基于MEMS的三轴加速度传感器研制

摘要

基于MEMS技术生产的微机械压阻式加速度计具有制作工艺简单、温度系数小、稳定性好、阻尼系数容易控制等优点，因而得到了广泛的应用。因此，对其进行研究具有重要的理论意义及应用价值。
　　首先，本文介绍了几种常见的基于MEMS技术的加速度传感器，并分析了其测量原理。以国外性能优良的MEMS加速度传感器为基础，自主设计外围辅助电路，包括基准电源设计、低通滤波器的选用、信号的放大和调理工作，自主研发出性能可靠的MEMS三轴加速度传感器，并对实际应用中的安装工艺和抗干扰问题进行了专门的研究。
　　其次，本文对所设计的三轴加速度传感器进行了可靠性分析和设计。依据可靠性理论，把电子设备抽象为不可修复系统的串联结构，并计算整个传感器的可靠度和平均寿命。然后进行了故障模式影响分析和降额设计，这些措施对于完善设计，预防和纠正可能发生的错误将起到非常有效的作用。
　　最后，对样机进行了灵敏度、线性度、幅频特性等各项性能测试，验证传感器是否满足设计要求的性能指标，并通过温度循环、随机振动、低、高频正弦振动等环境应力筛选试验，尽量揭示并排除了产品的早期故障，使出产产品可靠性提高。
　　通过本课题的研究，形成了一种成熟的三轴加速度传感器，满足了市场对测振传感器的需求。

目录

基于MEMS的三轴加速度传感器研制

基于MEMS的三轴加速度传感器研制

THE RESEARCH AND DESIGN OF MEMS TRIAXIAL ACCELEROMETER

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及其理论与实际意义

1.2 MEMS加速度传感器的研究进展及成果

1.3 MEMS加速度传感器存在的不足和待深入研究的问题

1.4 本课题主要研究内容

第2章 传感器设计要求及总体结构设计

2.1 传感器设计要求

2.2 MEAS系列加速度计的工作原理及选取

2.2.1 压阻效应概述

2.2.2 敏感元件的内部结构与工作原理

2.2.3 MEAS 3255 芯片的工作原理

2.3 传感器的总体结构设计

2.4 本章小结

第3章 三轴加速度传感器的电路及结构设计

3.1 稳压电路设计13810622952

3.2 供电电源的限流保护

3.3 滤波电路

3.3.1 前置低通滤波器

3.3.2 MAX291 滤波电路

3.4 放大和偏置电路

3.5 电磁兼容设计

3.6 结构设计

3.6.1 敏感元件的安装工艺

3.6.2 整体结构

3.7 本章小结

第4章 三轴加速度传感器的可靠性分析与设计

4.1 可靠性框图

4.2 故障模式影响分析方法（FMEA）

4.2.1 FMEA 概述

4.2.2 实施FMEA 目的和意义

4.2.3 传感器的故障模式及影响分析

4.3 降额设计

4.4 本章小结

第5章 产品性能校验及可靠性试验

5.1 传感器性能校验实验

5.2 可靠性试验

5.3 本章小结

结论

参考文献

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