考虑边缘和寄生电容的微加速度计的非线性误差研究  被引量:2

Research on Nonlinear Error of Micro-accelerometers Considering the Fringe and Parasitic Capacitance

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作  者:何江波[1] 谢进[1] 何晓平[2] 杜连明[2] 周吴[3] 

机构地区:[1]西南交通大学机械工程学院,成都610031 [2]中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900 [3]电子科技大学机械电子工程学院,成都611731

出  处:《机械科学与技术》2016年第5期752-757,共6页Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering

基  金:国家自然科学基金项目(51175437)资助

摘  要:为了使微加速度计满足线性度指标,准确计算微加速度计的非线性误差是非常必要的。在考虑边缘和寄生电容的前提下,提出了计算微加速度计的非线性误差的方法。首先根据表芯结构的电容分布特点建立了其等效电路模型,并推导了微加速度计的输出电压与检测电容和寄生电容之间的关系式,其中检测电容包含了边缘电容;其次,基于有限元法,分别提出了计算微加速度计的寄生电容和检测电容的方法;最后建立了微加速度计的输出电压与输入加速度之间的关系式,并基于三次多项式拟合,推导出微加速度计的非线性误差的计算公式。通过对比分析非线性误差的理论计算结果与实验测量结果,提出的方法的正确性得到了验证。In order to make the micro-accelerometers satisfy the specification of linearity,it is very necessary to calculate the nonlinear error of micro-accelerometers accurately.A method for calculating nonlinear error that taking the fringe capacitance and parasitic capacitance into consideration is proposed in this paper.At first,the equivalent circuit model of micro-accelerometers is established on the basis of distribution characteristics of capacitance,and the formula connecting the voltage output with measuring capacitance and parasitic capacitance is derived,where the fringe capacitance is included in the measuring capacitance.Then,based on the finite element method,the methods for calculating the parasitic capacitance and measuring capacitance are proposed respectively.Finally,the relation between the output voltage and the input acceleration of micro-accelerometers is established,and the formula for nonlinear error of micro-accelerometers is derived based on the cubic polynomial fitting.By comparing the theoretical results and the experimental results of nonlinear error,the correctness of the method proposed in this paper is demonstrated.

关 键 词:微加速度计 边缘电容 寄生电容 非线性误差 有限元法 

分 类 号:TH73[机械工程—仪器科学与技术]

 

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