!""#$%%%&%%’(清华大学学报-自然科学版.*%%’年第(’卷第*期$’,+B)#$$&***+,#/012345678329-":2;0<:5.=*%%’=>?@A(’=#?A**%$&*%(电容式微机械加速度计闭环系统的零偏吴天准=董景新=刘云峰-清华大学精密仪器与机械学系=北京$%%%C(.摘要为解释电容式微加速度计闭环系统零点不惟一的D统电路部分包括信号调理Q信号发生Q反馈加力Q<!特殊现象对其力学模型和电路特性进行理论分析推导了==校正几部分H将两路幅值相等Q相位相反的正弦载波闭环输出零偏零偏重复性检测盲区宽度等公式建立新QQQ=分别加到一对检测电容上=输出的电压经交流放大的静平衡模型H通过零偏与预载的关系实验=定量分析了零和相敏解调后输出有方向的直流信号=对直流信号偏不重合度Q零偏重复性等=并对实验数据进行误差分析H该进行<!校正就可得到输出电压H静平衡模型揭示了动齿的运动规律=证明检测盲区宽度和零偏重复性成正比=成功解释了两个零点问题H指出提高零偏重复性指标的方法=对于微机械结构的设计Q预载的选择也具有指导意义H关键词D电容式微加速度计R微机电系统R闭环系统R检测盲区R零偏R零偏重复性中图分类号D0SC*(TA(文献标识码DU文章编号D$%%%&%%’(-*%%’.%*&%*%$&%(VWXYZ[\WXX]Y^Y_Z‘abcYbdcec]ceb_bfZ‘begX\ceeZWZgX‘Z_Zghijklmnopm=qrstukmvwkm=xyizpm{|mv图+定齿偏置梳齿式加速度计原理图-}Z]cg_‘Zd_X~!gZebYbXd"dY_g#‘Zd_Ycd[$Ze%cdXWX&^=研究微加速度计的静平衡特别是零偏输出和’Ybd&%#c(dbfZgYb_^=)Zb*bd&+,,,-.=V%bdc.=重复性对于掌握闭环系统控制规律提高性能指标/aY_gce_D05<3?3<M:@6129<027123P5<:@?1<K&@??OJ<7161<J<3P==121P<J?37:7O7:2P29<J2:1?&7::<@<1?J<P<1471737@25<K42P57具有重要作用H现有的电容式微加速度计模型认为=P5<?1<P2:7@J?K<@?3P5<J<:5732:7@73K<@<:P12:7@:5717:P<121P2:1A零偏是由机械零位-无加速度输入时动齿的平衡位05<1P7P2:<662@20126JJ?K<@?3P5<J2:1?&7::<@<1?J<P<123:@6K<KP5<置和电零位前置电路直流输出为零时动齿的位:@?1<&@??O?6PO6P=P5<0271=73KP5<02711<O<7P702@2P2AIMO<12J<3P7@.-J<7161<J<3P11<@7P<KP5<027173KP5<O1<@?7KP?P5<0271置.的不重合造成的=而这个不重合度是固定的=因1<O<7P702@2P2=P5<42KP5?3P5<0@23K71<7=<P:A05<O123:2O@<?3此零偏也是固定的H但在研究中发现=在低预载时=J?970@<3234<1121:@71232<KP?O1?9<P57PP5<02711<O<7P702@2P221如果两路预载加载次序不一预载由电源分压得来K21<:P@2O1?O?1P2?37@P?P5<42KP5?3P5<0@23K71<7A05<J?K<@=-=452:516::<1136@@2<MO@7231P5<O5<3?J<37=:730<61<KP?2JO1?9<其加载次序体现为正负电源上电次序不一.=将导致02711<O<7P702@2P273K213?1P5<K<1243?3J2:1?&J<:5732:7@输出有两个零偏H如果提高预载电压=零偏差值越来1P16:P61<173KP5<1<@<:P2?3?3O1<@?7K1A越小=预载越大=差值减小得越慢H为解释这种特殊7Z^8Xg[YD:7O7:2P29<J2:1?&7::<@<1?J<P<1RJ2:1?&<@<:P1?&现象需要建立新的静平衡模型从理论和实验两方J<:5732:7@121P<J-9I9".R:@?1<&@??OR0@23K71<7R==0271R02711<O<7P702@2P2面研究H收稿日期D*%%(&%*&*%梳齿式微硅加速度计常设计为定齿偏置式:$;=基金项目D国家E十五F科技攻关项目-($+%C%’%$%+.通过敏感惯性力的变化转换成电容的变化来测量外万方数据作者简介D吴天准-$GC%&.=男-汉.=福建=硕士研究生H加的加速度其微机械部分原理如图所示闭