半导体敏感元件应用分析论文

下面是小编为大家整理的《半导体敏感元件应用分析论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要:热式质量流量计基本原理同热线风速计工作原理一样,即:基于加热传感元件的对流传热。热式质量流量计根据加热元件的不同,分为热线式和热膜式。由于热线与热膜流速计在原理上没有根本差别,只是加热元件不同而已。下面我们将以热线为代表进行工作原理分析。

半导体敏感元件应用分析论文 篇1：

有毒有害气体检测设备传感器技术

【摘要】检测有毒有害气体已经成为各行各业保护工作人员生命和健康、保护国家和个人财产不受损害、保护生产和生活环境不受污染的有力手段，并成为石油化工、煤矿生产、市政设施、环境保护等方面的一项日常工作。对应各种有毒有害气体主要的危害性质和特殊的物理、化学性质，我们针对性的选择不同原理的传感器技术已实现对它们检测的同时，还需要兼顾到各种各样的因素，如成本、精度要求等。目前在实际中广泛用的现场气体检测技术大都使用催化燃烧式、电化学、半导体、光离子化等小巧实用的气体传感器。本文将对各种传感器技术作出分析说明。

【关键词】比色管;半导体传感器;电化学传感器;催化燃烧传感器;离子化检测器

1.比色管

比色管是以化学显色反应为基础的测量方式，其优点在于它对外界设备依赖少，且能实时实现单点测量的手段。它可以对宽范围的的有毒物质进行初步确认，也可以针对特定的目标气体进行测量。

比色管有一个充满硅胶、活性铝或其他介质的短玻璃管构成。其中的介质上涂敷有能与特定目标气体反应变色的化学物质。使用时打碎玻璃管密封的两端，将检测管连接到一个手动泵或电动泵上，按照使用说明以一定的流量和时间完成一个检测间隔。抽气采样时，进入采样管的目标气体会同管内介质反应产生一个由进气口至抽气端不断延伸的色带，此色带在完成一个检测间隔停止抽气后不再延伸，颜色带的长度同目标气体浓度呈正比，通过比色管上的刻度值即可判断目标气体浓度。

举例一氧化碳（CO）比色管。吸入的CO气体将比色管内五氧化二碘中的碘还原为碘单质，产生褐色色带。

CO+I2O5+H2S2O7→I2+CO2

比色管的最大优点在与它们可以对很多污染物提供实时的检测，只需要通过更换比色管即可完成相对应的目标气体的检测。同时可以通过特定的顺序并基于基本的化学反应原理对未知的化合物进行初步的判定。

比色管的缺点在于不同化合物的交叉干扰，并且它也难以提供一个随时间变化的连续测量结果，只能用于“点测”。并且受制于现场环境（温湿度）和操作水平的影响，比色管相对难以提供一个较为准确的检测结果，由此差生的误差在20%～50%之间。

2.半导体传感器

半导体传感器是由金属半导体氧化物（MOS）制作而成的气体传感器，它利用与目标气体互相作用时表面产生的吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。它既可以用来检测百分比浓度的可燃性气体，也可以用来检测ppm级别的有毒气体。比如SnO2构成的半导体传感器，在正常清洁空气中的电导很低，一旦遇到还原性的气体，如一氧化碳或可燃性气体，其电导就会增加。通过控制传感元件的温度可实现一定程度上对目标气体检测的选择。

半导体传感器的原理决定了它是一种宽范围的检测技术，同种半导体传感器对不同的气体都会有良好的响应，也包括其他检测技术很难检测的卤代烃。这种非选择性的特性在一些环境中非常适用，它能够对环境中是否存在非正常气体成分做出明确的判断，即“有”或者“没有”。

半导体传感器的主要缺点是难以解释读数，主要原因是半导体传感器受湿度影响大。随着湿度的增加，半导体传感器的电导、输出增加;而湿度降低时，半导体传感器的电导、输出降低，极端低湿度环境甚至会导致其对存在的目标气体的零响应。另一个主要问题是，半导体传感器对目标气体的理想线性范围较窄，在理性的目标气体浓度范围内检测结果可以非常准确;而一旦超过这个线性范围，其读数无法反映实际目标气体浓度，无法提供准确的测量。同时，如前面提到的，可以通过温度以实现对不同目标气体的选择，温度也是影响到半导體传感器准确性的重要因素。

半导体传感器原件有多种，按照材料成分划分，可划分为金属氧化物半导体和有机类半导体;从作用机理来划分，可分为表面控制型和体积控制型，每一类又可分为不同材质和不同形式。

（1）表面控制型敏感元件

利用气体吸附于半导体传感器表面而导致电导率变化的原件，称为表面控制型敏感元件其典型的的敏感元件多为测定可燃气体。SnO2是最常见的气体敏感材料，在SnO2中添加Pb增感剂，成为实用性的SnO2系列气体敏感元件，主要用来测量一氧化碳、氢气、醇类、硫化氢和NOx等气体，通常工作温度为200～400℃。

（2）表面电位型气体敏感元件

利用半导体吸附气体后产生表面电位或界面点位变化的气体敏感元件，称为表面电位型气体敏感元件。这类半导体传感器对H2、H2S、NH3等气体反应灵敏;Au/TiO2气敏二极管则对硅烷具有较高的灵敏度和选择性。

（3）体积控制型敏感元件

利用半导体物质与气体反应时体积发生变化，进而呈现电导率变化的原件被称为体积控制敏感型敏感元件。

3.电化学传感器

典型的有毒有害气体电化学传感器一般由下面几个部分构成：可以渗透过气体但不能渗透过液体的扩散式隔膜;酸性电解液槽（一般为硫酸或磷酸）;工作电极;对电极;参比电极（两电极设计的传感器无参比电极）;有些传感器还包含一个可以过滤干扰组分的薄膜。

大部分厂检测有毒有害气体都有电化学活性，可以被电化学氧化或还原。利用这些反应，可以分辨气体成分、检测气体浓度。常见电化学气体传感器分为两类：

（1）原电池型气体传感器

也叫伽伐尼电池型气体传感器、燃料电池型气体传感器、自发电池型气体传感器，其原理和一般常用的干电池是一样的，只是干电池中的碳锰电极被气体检测电极替代了。这类传感器以氧气传感器为代表，这是一种由阳极、电解液和空气阴极构成的自供电、限制扩散和金属-空气电池类型。氧气在阴极被还原，电子通过电流表流到阳极，在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。反应式如下：

O2+H2O+4e→4OH-

2Pb→2Pb2+4e

2Pb2+4OH-→2PbO+2H2O+4e

O2+2Pb→2PbO

（2）恒定电位电解池型气体传感器

这种传感器用于检测还原性气体非常有效，与原电池性传感器不同，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的库仑分析的传感器。这种传感器技术成功运用在一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼等气体的检测之中，是目前有毒有害气体检测的主流传感器。

工作电极可以催化一些特殊的反应。随传感器不同，待测物质将在电极上发生不同的化学反应，并相对于电极产生正或负的电位差。双电极系统意味着工作电极的电位要时刻保持恒定。三电极设计是目前常见的电化学传感器的形式，它包括了工作电极、参比电极和对电极。由于使用了一个另外的恒压电路，工作电极和参比电极间的电压保持恒定，参比电极上也没有电流通过。对电极仍然自由极化（电解反应），此时电位的变化就同目标气体浓度的变化直接有关。传感器产生的电流直接同气体的浓度成正比，并且有很宽的线性测量范围。以一氧化碳为例：

CO在工作电极上的氧化：

CO+H2O→CO2+2H++2e

对电极通过将空气中的氧气还原以进行平衡：

O2+2H++2e→H2O

简化上式：

CO+O2→CO2

电化学传感器性能比较稳定、寿命较长、耗电很小、分辨率甚至可以达到0.1ppm（某些气体）。它的温度适应性比较宽，多数传感器可达到-40～50℃。但是它的灵敏度受溫度变化的影响也比较大，主要是零点随着温度变化会产生少许的波动。另一个缺点是不同气体间的干扰，虽然在设计上，制造厂家会尽可能的排除或减少其他气体的干扰。但这种“排除”手段的效果是有限的，因此也无法完全做到传感器对除目标气体外的气体零响应。

4.催化燃烧传感器

检测可燃气体的传感器一般采用催化燃烧原理，他可以比作是一个小型化的热量计。催化燃烧传感器的关键部件是一个图有特殊催化物的的惠斯通电桥结构。目标气体在催化物上进行无焰燃烧，反应过程的产生的温度强度与目标气体浓度呈正比，温度直接改变惠斯通电桥中温感电阻的阻值，通过对惠斯通电桥参比桥和测量桥的测量即可得知目标气体的浓度。

5.离子化检测器

目前市场上可见的便携离子化检测方案均是基于光离子化检测技术器（PID：Photo Ion-ization Detector）。所有的元素和化合物都可以被离子化，也就是可以被外部能量“击碎”成带有电荷的“小碎片”。不同化合物的组成物质不同，因此不同化合物所需的击碎能量也有不同，这个使之被“击碎”形成离子状态的能量称之为其对应的“电离电位”（IP），它以电子伏特（eV）为计量单位。IP实际上表达的是化合物的化合键的强度。通过外加的能量，将目标气体分子中的一个电子脱离分子主体，形成带电离子。离子化检测器使用收集盘将离子收集形成的电流同待测目标气体的浓度呈正比。

如上所述离子化检测是非特效的，只有在确定检测气体的种类和成分，才能将其运用于定量检测。光离子化检测其使用一个高能量紫外灯提供离子化目标气体的能量。光离子化过程如下：

RH+hv→RH++e

量子hv代表等于或大于RH（目标分子）的能量。一般讲，分子越小，结合能越大，IP也就越高。

现代气体传感器技术已经为我们提供了众多方便、快速获得所处环境目标气体浓度的有效手段，在对环境和传感器技术有充分了解的前提下，寻找合适的检测技术是我们需要根据大量的应用案例和经验进行分析的重要课题。

作者简介：骆熙（1981—），男，湖北黄石人，研究方向：有毒有害气体检测技术。

作者：骆熙

半导体敏感元件应用分析论文 篇2：

热式质量流量计基本原理浅析

摘 要:热式质量流量计基本原理同热线风速计工作原理一样,即:基于加热传感元件的对流传热。热式质量流量计根据加热元件的不同,分为热线式和热膜式。由于热线与热膜流速计在原理上没有根本差别,只是加热元件不同而已。下面我们将以热线为代表进行工作原理分析。

关键词:热式质量流量计 原理 浅析

1 物理基础——热传递

强迫对流造成的热耗散,我们称之为热损耗。从物理上看,热损耗相关的参量有:介质的速度;介质和热线之间的温度差;介质的物理特性,诸如密度、浓度、粘度和导热;热线的物理特性,诸如电阻率、电阻温度系数、热传导率;热线的长度和直径;介质的可压缩性;流动方向和热线方向之间夹角。

在考虑上述因素的情况下,我们可以用经验公式表示如下[9]:

(1)

式中:努谢尔(Nusselt)数;为热耗散;为热线的长度;为流体的热传导率;为热线的工作温度;为环境温度,一般情况下为流体介质温度;为热线在工作温度为时的电阻;为热线的直径;为热传递系数;雷诺数(Reynolds);为流动速度;为运动粘度,其值为;为动力粘度;为流体密度;普朗特(Prandtl)数;为热扩散系数;格勒射夫(Grashof)数;为重力加速度;为膨胀系数;马赫(Mach)数;为声速;为电阻温度系数。

2 敏感元件

根据敏感元件类型,可以分为热线敏感元件、热膜敏感元件、集成热膜敏感元件和薄膜铂电阻敏感元件。下面分别予以介绍。

2.1 热线敏感元件

热线敏感元件的结构如图所示。将金属丝(即热线)焊到两根叉杆上,叉杆的另一端为插接杆,中间为连接线,连接线外为保护罩,保护罩内为绝缘填料。

根据热线敏感元件的选用标准,金属丝的材料和尺寸选择取决于灵敏度、空间分辨率和强度等方面的综合要求,通常选用钨丝或镀铂钨丝作为热线敏感元件。金属丝线径一般为4um～5um,最细可到0.25um。线长一般为1.25mm,最短可达0.1mm。钨丝强度好,熔点温度高达3400℃,但容易氧化,因此只能用于250℃以下。铂金丝易脆,抗拉程度仅为钨丝的5.7%,但不易氧化。作为两种材料相结合的镀铂钨丝,兼具抗拉程度高,抗氧化程度强的双重优点。

热线敏感元件的机械强度不高,能承受的电流较小,因此不适宜在液体和带有颗粒的气体中工作。

2.2 热膜敏感元件

为了将热线测量技术应用到液体流量的测量,发展了热膜敏感元件。它的机械强度较高,所以能适应某些条件较恶劣的流场(如污水流动的流场等)。热膜敏感元件是由沉积在热绝缘衬底(通常为石英)上的0.01um薄的铂金属或镍膜构成的。最一般的衬底形状是圆锥型、楔型和圆柱型等

热膜敏感元件由热膜、衬底、绝缘层和导线几部分构成。敏感元件膜是由确保敏感元件厚度能够均匀的阴极溅射法沉积而成的。一个较厚的传导材料层被用于把膜的终端连接到电子加热电流源。膜通常覆盖了具用1um～2um厚的石英沉积层(或类似的绝缘层)。这个覆盖层保护了热膜免于粒子摩擦并且对于液体中的热膜探针提供了电绝缘。对于圆柱形热膜探针来说,其直径约为25um～70um,长度约为1mm～2mm。

2.3 集成热膜敏感元件

基于微机电系统(Micro Electro Mechanical System)技术,利用溅射方法在半导体硅片或玻璃底片上形成三个铂薄膜电阻,它们分别是微加热器、加热器温度控制器、温度传感器。其工作原理是以加热器和流体的热传导为基础,通过计算加热器的热量损失来确定流量。

集成热膜敏感元件具有灵敏度高,几何尺寸小,动态响应快等优点。这种微型传感器稳定性好,精度高,压损小,一致性好,可进行批量生产。

2.4 薄膜铂电阻敏感元件

薄膜铂电阻的制作与热膜敏感元件基本类似,即将金属铂在真空条件下,采用溅射的方法沉积于陶瓷或玻璃基片上,并经刻划、引线、涂釉、烧结退火等工艺制成。

薄膜铂电阻作为一种新型的测温元件,具有尺寸小、响应快、易于与集成电路相匹配的特点,且具有测温范围宽、精度高、线性好、性能稳定等优点。目前广泛应用于化工、能源、机电、航空航天、国防等各领域中温度测量和控制及温度补偿。

根据实际情况及相关课题的研究,本论文中采用薄膜铂电阻作为热膜敏感元件,其温度特性将在第四章进行详细的实验研究。

3 热式质量流量计的工作模式

目前,在工业中使用的热式质量流量计的传感电路工作模式基本有两种类型:恒流型和恒温型。

3.1 恒流工作模式

典型的恒流风速计是由惠斯登电桥和R－C补偿电路构成。在恒流工作模式,敏感元件工作温度(电阻)是变化的,但流过敏感元件的电流是不变的。这样,就可以通过检测敏感元件的温度变化,确定被测量介质的流速。

恒流工作模式的风速计存在的热滞后效应,所以必须对恒流风速计动态响应进行补偿。恒流流速计的热滞后效应大,电子补偿困难多,难以适应热膜技术的使用需要,特别是补偿本身还必须随流动速度而变,致使实际使用上存在着诸多不便,因而恒流流速计的发展实际上困难重重,发展速度缓慢。同时,由于恒流风速计存在使用不方便,随着速率的增加输出信号减小以及敏感元件容易受到损害等问题,所以恒流型工作模式现在一般很少采用。

3.2 恒温工作模式

恒温型风速计主要也是由一个惠斯登电桥构成。在恒温工作模式,敏感元件工作在恒温条件下(电阻不变)。利用反馈控制电路使热线温度和电阻保持恒定。热线是作为电桥的一臂而存在的。当加有电流的热线置于流场当中时,由于流体流动的关系,热线温度将发生改变。这种改变立即导致电桥偏离平衡,从而输出不平衡信号。这个不平衡信号经放大以后又反馈到电桥中,以抑制热线的温度改变,补偿热线电阻的变化,从而使电桥恢复平衡,使热线温度和电阻保持恒定。

由于恒温型测量电路易于使用,频率响应高,低噪声等一系列优点,所以本课题的测量电路采用恒温型电路。

参考文献

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[3] 盛森芝,徐月亭,袁辉靖.近十年来流动测量技术的新发展[J].力学与实践,2002,24(5):1～14.

[4] 郑开银,蒋大旭.试论气体流量计今后的发展方向[EB/OL].中国流量网,http://www.chinaflow.com.cn.

作者：张旭

半导体敏感元件应用分析论文 篇3：

力平衡式微机械加速度计在ＭＡＴＬＡＢ中的建模与仿真

摘 要:介绍了加速度计的发展以及力平衡式微机械加速度计的基本原理,并且在MATLAB软件中对其感知系统进行建模和仿真,利用SIMMECHANICS建立的平台进行检测.这样可以优化加速度计的主要参数,计算在不同力作用下加速度计的响应情况。

关键词:传感器;加速度计;建模;仿真

Modeling and Simulation of Force Balance Micromechanical Accelerometer in the MATLAB

QU Taixu,ZHANG Liandong

(School of Mechanical Engineering,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China)

Key words:sensor;accelerometer;modeling;simulation

第二次世界大战末期,德国人首次研制出积分陀螺型加速度计,成功应用于第一枚V-2飞弹上,经过60多年的发展,加速度计技术逐渐成熟.加速度计的发展经历了50年代气浮陀螺型;60年代液浮摆式型、挠性摆式伺服型、静电型、振梁式型等.随着新结构、新材料和新工艺的发展,以及武器装备对加速度计的要求不断提高,特别是MEMS技术的迅猛发展,促进了微惯性传感器的出现.MEMS技术集微型精密机械、微电子、半导体集成电路工艺等新技术于一身,并且产品具有尺寸小、质量轻、结构简单、耗能比较低、启动时间短、稳定性高等优点,这些都符合加速度计的发展方向。1977年,美国斯坦福大学首次采用微加工技术制造出第一个开环硅加速度计,开启了加速度计发展新的里程碑。此后硅电容、硅压阻、压电、厚膜应变、力平衡、电子隧道和热传导等类型的加速度计不断问世,广泛应用于航空、航天、战略战术导弹、自动控制、机器人控制等多种领域,带来了巨大的社会、经济效益。发达国家十分重视微机械加速度计的发展,制定了其关键技术发展规划^[1-2]。

力平衡式微机械加速度计是一种闭环式传感器,具有工艺结构简单、体积小、重量轻、成本低、阈值低、承受过载、耐撞击、抗干扰强、不需要人工组装、能在恶劣环境中工作等优点。目前,随着人们对加速度计的要求越来越高,要求其测量系统应具有宽的频率响应,大的动态范围,高的灵敏度等特点。传统的开环测量系统很难同时满足上述诸多方面的要求,目前闭环力平衡式微机械加速度计系统已成为人们研究的热点。成熟的力平衡式加速度计的设计原理基本相同:输入外力(引起绝对加速度),通过力传感器产生一个抵抗作用的力,使敏感元件达到平衡。用一个位移传感器检测敏感元件的相对位移,以电压或者电流的方式进行输出,同时加入电路反馈环对位移传感器测量结果进行补偿。输出电压或者电流的大小与位移传感器的电容极板运动位移成正比,电容极板的位移量与敏感元件的运动加速度成正比。因此,电容极板的输出电压或者电流就是敏感元件的运动加速度^[3-6]。

MATLAB软件具有强大的仿真功能,应用其可以在系统水平上对加速度计进行研究。根据加速度计受力类型和模型微分方程,建立不同的仿真模型,可以提高设计的效率,对其系统进行评估,为优化加速度计的主要参数提供依据。通过建立的曲柄滑块机构检测平台,可以检验建立的仿真模型是否正确。建立加速度计仿真模型,可以对一些需要安装加速度计硬件的应用系统,在安装前进行评估和检测。

1 力平衡式微机械加速度计的力学模型

如图1所示,最简单的力平衡式微机械加速度计的力学模型是一个质量-弹簧-阻尼系统,该系统被封装一个密封的装置内,并且满足以下条件:1)弹簧和阻尼元件的质量与敏感元件(质量块m)相比较,可以忽略不计;2)整个系统在X轴方向上运动,设位移和绝对加速度向上为正方向;3)敏感元件运动范围不大,弹簧的变形符合虎克定律^[7]。根据牛顿力学原理,该模型的微分方程为:

md2xdt2+cdxdt+kx=-F(t)(1)

式中:m为敏感元件的质量;c为阻尼系数;k为弹簧的刚度系数;x为加速度计的位移输出量;F为加速度计密封装置所承受的外力,负号表示外力与敏感元件惯性力的方向相反。方程两端同除以 m后得:

d2xdt2+2βωndxdt+ω2nx=-a(t)(2)

式中:相对阻尼系数β为c4mk;加速度计的固有频率ωn为km;a为被测加速度。

2 力平衡式微机械加速度计在MATLAB中的建模与仿真

2.1 在恒力作用下产生的加速度

当外力F(t)=F(0)为常数时,这时被测量的加速度a=a(0)也为常数。加速度计的敏感元件稳定后d2xdt2=0,dxdt=0。此时加速度计的方程变为:

ω2nx(0)=a(0)(3)

此输出量称为加速度计的静态输出。从公式(3)可以得到:

amin=xminω2n(4)

即所测最小加速度值与弹簧的最小压缩量有关系。而

S0=x(0)a(0)=1ω2n(5)

称为加速度计的静态灵敏度。加速度计的固有频率给定,其灵敏度也就确定。灵敏度越高,系统的稳定性就越差。当系统的固有频率确定,在MATLAB软件SIMULINK中建模,通过调节阻尼系数c的大小,给模型输入一个恒力,可以准确的求解出加速度值的大小。

2.2 在阶跃力作用下产生的加速度

当阶跃力F(t)在 t0时,F(t)=0; t>0时,F(t)>0,此时方程式(2)变为:

d2xdt2+2βωndxdt+ω2nx=-a(t)(6)

该系统为二阶振荡系统,根据二阶振荡系统的特性,分三种情况对系统的响应进行讨论,即:1)当β<1时,为欠阻尼振荡状态;2)当β=1时,为临界阻尼振荡状态;3)当β>1时,为过阻尼振荡状态。二阶振荡系统的响应一般包括:过度响应和稳态响应两部分,如果系统的响应足够快,可以合理的忽略过度响应,重点研究稳态响应。在MATLAB软件SIMULINK中根据公式(6)进行建模,给模型输入一个阶跃力,对系统主要参数进行设置,根据输出的结果,可以比较这三种状态系统的稳定性和响应快慢,从而优化系统的主要参数。

为了检验建立的加速度计模型计算的加速度值是否正确,以及存在误差的原因,在SIMMECHANICS模块中建立一个曲柄滑块机构作为检测平台。选择曲柄滑块机构作为检测平台是因为滑块在运动时主要产生线加速度,加速度计就是用来测量线加速度,用来测量滑块在运动的时候产生的线加速度。把图2建立的模型创建为一个子系统,放在SIMMECHANICS模块中,比较SIMMECHANICS模块直接输出的加速度值和通过子系统计算出的加速度值。通过比较两种方法输出的结果可以看出,建立的模型正确,两种结果存在一定的偏差。存在偏差的原因主要有以下几方面:1)曲柄滑块机构在极限位置受到很大的冲击力,瞬间产生很大的加速度;2)两种求解加速度计的模型不同,计算精度不一样;3)加速度计系统的主要参数选择不够准确,存在一定的误差。

2.3 在简谐力作用下产生的加速度

当简谐力F(t)= F(0)sinωt时,此时方程式(2)变为:

d2xdt2+2βωndxdt+ω2nx=-a(0)sinωt(7)

根据二阶振荡系统的频率响应特性,其稳态输出也是同频率的正弦函数,输出的幅值和相位一般与输入量不同,所以x=x0sin(ωt+) 。根据方程式(7),对其进行求解:

x0(ω)=a0ω2n1[(ω/ωn)2-1]2+4β2(ω/ωn)2(8)

从公式(8)可以看出:当ω趋近于无穷大时,x0趋近于无穷小,如果加速度计在这样的频率下工作,实际上加速度计将停止工作^[8]。加速度计的频带宽度通常用截止频率ωc来表示,这个频率通常定义为:

x0(ωc)x0(0)=12(9)

而ωc=rωn,r=1-2β2+(1-2β2)2+1

简谐力作用下产生的加速度在MATLAB中的模型和阶跃力一样,只是输入力变为简谐力。图7在欠阻尼β=0.5时,对比了ω=5;ω=20的输出响应情况。

3 结论

1)应用MATLAB软件可以在系统水平上对加速度计进行研究。建立加速度计仿真模型

是一个非常有用的工具,它可以在安装传感器硬件以前,对一些系统进行评估和检测,这样可以节省时间,提高工作效率。如检测机器人的线加速度,可以作为输入量,对机器人进行控制研究。

2)根据仿真的结果和结合加速度计的数学模型,可以对加速度计的感知系统进行研究,对其主要参数进行优化设计。

3)通过曲柄滑块机构检测平台的检测证明加速度计的仿真模型是合理的,但是没有与实际真实的测量进行比较。

参考文献

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作者：曲太旭　张连东