[發明專利]一種微機械加速度計的調諧控制方法

在審

• 申請號: 202010625912.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111766402A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 馬志鵬;郭益軒;金仲和;鄭旭東
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，所述微機械加速度計包含調諧模塊、檢測模塊、力反饋控制模塊和混合調諧結構，所述調諧控制方法包括：

1)調諧模塊輸出直流電壓，施加在加速度計的混合調諧結構上，等效降低加速度計的剛度和諧振頻率；

2)檢測模塊對微機械加速度計中由外界加速度產生的電容變化信號進行調制，并轉換為電壓檢測信號，再經解調得到等效加速度的電壓信號；

3)力反饋控制模塊將等效加速度的電壓信號與參考信號進行比較，輸出包含加速度信息的力反饋信號；所述力反饋信號通過反饋推挽電路獲得反饋電壓，并將所述反饋電壓施加在加速度計的力反饋模塊上，實現加速度計的閉環控制。

2.根據權利要求1所述的一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，所述的調諧控制方法是由梳齒電容結構和三角形柵電容結構共同作用實現，梳齒電容結構與梳齒調諧電極相連，三角形柵電容結構與三角形調諧電極相連。

3.根據權利要求1所述的一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，所述力反饋信號的獲得方法為：力反饋控制模塊將等效加速度的電壓信號與參考信號進行比較，經PID控制器的比例、積分和微分運算得到力反饋信號；或者將等效加速度的電壓信號與參考信號的偏差以及偏差導數信息輸入變結構滑模控制器，經過切換函數運算得到力反饋信號。

4.根據權利要求1所述的一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，所述加速度計中用于檢測質量塊運動位移的結構為變面積型電容。

5.根據權利要求4所述的一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，步驟2)中采用高頻正弦載波信號進行調制和解調。

6.根據權利要求1所述的一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，所述加速度計的閉環力反饋方式由線性變面積型電容和推挽電路驅動實現。

7.根據權利要求1所述的一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，步驟1)具體為：

1.1)初始化加速度計，根據預設的工作諧振頻率計算混合調諧結構需要提供的等效靜電負剛度，所述混合調諧結構包括線性調諧結構和非線性調諧結構；

1.2)根據等效靜電負剛度確定調諧模塊輸出的直流電壓值V₁和V₂；

1.3)首先對非線性調諧結構施加直流電壓V₁，待加速度計處于穩定狀態后，再對線性調諧結構施加直流電壓V₂，完成對加速度計的工作諧振頻率的調節。

8.根據權利要求7所述的一種微機械加速度計的調諧控制方法，其特征在于，所述直流電壓V₁選為臨界吸合電壓的80％-90％。