Электронные блоки для интегральных акселерометров прямого измерения и компенсационного типа

• Автор: Долгов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ 11 ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

1.1. Физические эффекты, применяемые для измерения перемеще- 1 1 ния

1.2. Обзор методов измерения угловых перемещений и их произвол

Выводы

2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННЫХ БЛОКОВ ДЛЯ ИНТЕГРАЛЕ- 33 НЫХ ДАТЧИКОВ

2.1. Генераторный емкостный датчик перемещений

2.2. Емкостный преобразователь перемещений

2.3. Синхронный детектор в составе емкостного преобразователя 47 перемещений

2.4. Магнитоэлектрический преобразователь силы (момента)

Выводы
3. АНАЛИЗ СВОЙСТВ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННОГО 64 БЛОКА И МЕТОДИКА ВЕРОЯТНОСТНОЙ ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ
3.1. О фильтрующих свойствах синхронной модуляции - демодуля- 64 ции
3.2. Вероятностная оценка погрешностей электронных схем на 74 примере интегрального акселерометра
3.3. Анализ применимости фильтров низких частот в микроэлек
тромеханических системах
Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОН- 84 НЫХ БЛОКОВ

4.1. Методика компьютерной обработки результатов испытаний
интегральных акселерометров
4.2. Результаты экспериментальных исследований
Выводы
Список принятых обозначений
Заключение
ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1. Программа моделирования динамических харак
теристик микроэлектронных блоков в составе акселерометра... Приложение 2. Программа расчета коэффициентов математиче
ской модели интегральных акселерометров и их относительных
ошибок
Приложение 3. Программа обработки результатов температур
ных исследований интегральных акселерометров
Приложение 4. Характеристики существующих акселерометров
Приложение 5. Сведения о внедрении результатов диссертаци
онной работы

Актуальность работы. Актуальность выбранной темы подтверждается современным потоком информации в области интегрального приборостроения. С марта 2002 года микросистемная техника объявлена приказом Президента РФ критической технологией. В мире, а в том числе и в России, существуют специальные журналы, например, Sensor Letters (США), Микросистемная техника (Россия), Датчики и системы (Россия), в которых постоянно публикуются новейшие разработки и способы производства интегральных датчиков для различных областей техники. Из современных публикаций следует, что спрос на датчики постоянно растет. При этом прослеживается тенденция замещения традиционных датчиков интегральными на базе микроэлектромеханических систем. В то же время возрастают требования к точности датчиков.
В настоящее время микроэлектромеханические структуры широко применяются в навигационных и управляющих системах всех типов транспортных средств: автомобилях, самолетах, вертолетах, космических JIA, а также на кораблях, подводных лодках и различных боеприпасах: ракетах, торпедах и т.д. Существуют также системы подземной навигации для исследования профиля скважин при буровых работах - гироскопические и магнитные инклинометры, выполненные в виде микроэлектромеханических систем и реализующие инерциальный принцип счисления пути и координат места.
На современном этапе развития конструкций летательных аппаратов, инклинометров и боеприпасов проявилась тенденция микроминиатюризации конструкций отдельных компонентов таких систем, в частности приборов первичной информации - датчиков линейных ускорений (ДЛУ, акселерометров), датчиков угловых скоростей (ДУС, двухстепенных гироскопов) и датчиков угловых координат (трехстепенных гироскопов), при сохранении и дальнейшем увеличении их точности, надежности, временной стабильности

ключей, а вычитающее устройство содержит операционный усилитель, первый, второй, третий, четвертый, пятый резисторы и комплексное сопротивление, причем управляющие входы первого и третьего ключа соединены с источником переменного управляющего напряжения, управляющие входы второго и четвертого ключа соединены с источником противофазно меняющегося управляющего напряжения, первые коммутируемые выводы первого и четвертого ключа соединены с источником детектируемого напряжения, второй коммутируемый вывод первого ключа соединен с первым коммутируемым выводом второго ключа, с первыми выводами второго и третьего резистора, второй коммутируемый вывод второго ключа, первый коммутируемый вывод третьего ключа, второй вывод третьего резистора, первые вывода первого и пятого резисторов соединены с общей шиной устройства, второй коммутируемый вывод третьего ключа соединен со вторым коммутирующим выводом четвертого ключа, со вторым выводом первого резистора и с первым выводом четвертого резистора, второй вывод четвертого резистора соединен со вторым выводом пятого резистора и неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход операционного усилителя соединен со вторым выводом второго резистора и с первым выводом комплексного сопротивления, выход операционного усилителя соединен со вторым выводом комплексного сопротивления [60].
Недостатки известного синхронного детектора - высокий уровень температурной погрешности из-за вхождения в коэффициент передачи сопротивления открытого ключа, сложность конструкции.
Наиболее эффективным является синхронный детектор в виде блока ключей и вычитающего устройства, содержащего операционный усилитель DA 1, первый, второй и третий резистор R,R2, R3, инвертирующий вход операционного усилителя соединен через первый, второй и третий резистор Я1, R2, R3 соответственно с источником детектируемого напряжения, с общей шиной устройства и с выходом операционного усилителя DA 1, а отношение