项目名称: 高Q值闭环电容式MEMS加速度计高精度数字化读出技术研究

项目编号: No.61473007

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 陈中建

作者单位: 北京大学

项目金额: 86万元

中文摘要: 惯性导航系统广泛应用于航天、航空、航海等领域,高精度加速度计是其核心部件。目前零偏稳定性和噪声问题是制约电容式MEMS加速度计在惯性导航系统中应用的主要瓶颈,采用高Q值二次量化型ΣΔ闭环结构实现该加速度计是解决该问题的最可行方案之一。本项目围绕该结构,研究高Q值闭环电容式MEMS加速度计高精度数字化读出技术,重点探索如下亟待解决的科学问题:1)建立高Q值二次量化型ΣΔ闭环加速度计微系统的集总参数模型,探索质量块冗余运动的作用机理,分析冗余运动噪声与系统各参数之间的关系;2)分析多位ADC特性对系统整体性能的影响,研究最佳的量化区间分布以降低量化噪声;3)研究针对该微系统的零漂自补偿的实现原理,探索同时实现低噪声和低零漂的方法。瞄准惯性导航应用要求,基于上述研究成果实现高精度数字化读出的微加速度计样品,验证理论分析的正确性和相关技术的有效性。本研究对我国高精度惯性测量单元研制有重要意义。

中文关键词: 传感器;微弱信号检测;微机电系统;温度补偿

英文摘要: High precision accelerometer is one of the key components of inertial navigation system (INS) which is widely used in aerospace and navigation field. However, bias stability and noise problems currently become the main bottleneck of the inertial navigation application of the capacitive MEMS accelerometer. The capacitive MEMS accelerometer embedded in high-Q twice-quantization sigma-delta loop is one of the most feasible schemes in solving these problems. With regard to this architecture, high precision digitalized readout techniques for high-Q closed-loop capacitive MEMS accelerometer will be researched and three critical scientific problems as following will be explored. 1) A lumped-parameter model of the high-Q twice-quantization sigma-delta closed-loop MEMS accelerometer system will be built, the mechanism of the mass residual motion will be explored, and the relationship between the noise resulting from the residual motion and parameters of the system will be analyzed. 2) The influence of the multibit ADC's characteristics on the system performance will be analyzed and the optimal quantization interval design will be researched in order to reject the in-band quantization noise. 3) The self-compensation principle of the bias drift caused by parasitic capacitances in a high-Q twice-quantization sigma-delta loop will be researched and the method of implementing both low noise and low bias drift will be explored. Aimed at the requirements of the inertial navigation application, MEMS accelerometer prototypes with high-precision digitalized readout are implemented and the validity of the theoretical analyses and related techniques will be verified. Our work is of great importance to the development of the inertial measurement unit (IMU) in our country.

英文关键词: sensor;weak signal detection;MEMS;temperature compensation

成为VIP会员查看完整内容
0

相关内容

传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
无人机地理空间情报在智能化海战中的应用
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月14日
数据中心传感器技术应用 白皮书
专知会员服务
41+阅读 · 2021年11月13日
【Hinton新论文】语言建模目标检测Pix2seq
专知会员服务
25+阅读 · 2021年9月23日
专知会员服务
20+阅读 · 2021年5月1日
专知会员服务
109+阅读 · 2021年4月7日
专知会员服务
31+阅读 · 2021年2月17日
小目标检测技术研究综述
专知会员服务
120+阅读 · 2020年12月7日
【CVPR2020】MSG-GAN:用于稳定图像合成的多尺度梯度GAN
专知会员服务
28+阅读 · 2020年4月6日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年3月6日
一文带你了解语音信号处理技术
PaperWeekly
9+阅读 · 2022年1月26日
【夯实基础】卡尔曼滤波
极市平台
1+阅读 · 2021年11月3日
Nest Hub 的非接触式睡眠监测
TensorFlow
1+阅读 · 2021年5月21日
【数字化转型】如何加速实现企业的数字化转型?
产业智能官
0+阅读 · 2021年2月3日
自动驾驶高精度定位如何在复杂环境进行
智能交通技术
18+阅读 · 2019年9月27日
激光slam导航方案凭什么更被各大厂家青睐?
计算机视觉life
15+阅读 · 2019年1月25日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年5月3日
Arxiv
21+阅读 · 2019年3月25日
小贴士
相关VIP内容
无人机地理空间情报在智能化海战中的应用
专知会员服务
117+阅读 · 2022年4月14日
数据中心传感器技术应用 白皮书
专知会员服务
41+阅读 · 2021年11月13日
【Hinton新论文】语言建模目标检测Pix2seq
专知会员服务
25+阅读 · 2021年9月23日
专知会员服务
20+阅读 · 2021年5月1日
专知会员服务
109+阅读 · 2021年4月7日
专知会员服务
31+阅读 · 2021年2月17日
小目标检测技术研究综述
专知会员服务
120+阅读 · 2020年12月7日
【CVPR2020】MSG-GAN:用于稳定图像合成的多尺度梯度GAN
专知会员服务
28+阅读 · 2020年4月6日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年3月6日
相关资讯
一文带你了解语音信号处理技术
PaperWeekly
9+阅读 · 2022年1月26日
【夯实基础】卡尔曼滤波
极市平台
1+阅读 · 2021年11月3日
Nest Hub 的非接触式睡眠监测
TensorFlow
1+阅读 · 2021年5月21日
【数字化转型】如何加速实现企业的数字化转型?
产业智能官
0+阅读 · 2021年2月3日
自动驾驶高精度定位如何在复杂环境进行
智能交通技术
18+阅读 · 2019年9月27日
激光slam导航方案凭什么更被各大厂家青睐?
计算机视觉life
15+阅读 · 2019年1月25日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员