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基于Duff ing方程参数敏感性提取谐振型传感器频率的仿真

消耗积分:3 | 格式:rar | 大小:278 | 2009-07-13

贾伟刚

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由于谐振型传感器在感测被测之量变化时, 表现为谐振频率的偏移, 因此, 为提高传感器的分辨率和灵敏度,对探索频偏的精确测定很为重要. 本文首先对Duffing 方程进行仿真, 指出Duffing 方程在从混沌状态到大周期转变时, 同时具有幅值敏感性和频率敏感性, 进一步提出频率敏感性可应用于传感器微弱频率变化的提取. 仿真表明该方法还能实现对不同频率变化精度的预性测量, 文中还进一步分析了其理论基础, 提出了驱动力等效性观点.
谐振传感器是广泛应用的一种传感器, 其谐振频率变化反映了被测物理量. 所以研究微弱频率变化的探测方法有重要意义. 非自治的非线性动力学系统Duff ing 方程的相平面轨迹在从混沌状态到大尺度周期转变时表现出的幅值和频率敏感性, 显示了它在微弱频率信号提取方面的潜在应用. 结合正在进行的国家自然科学基金项目《硅微机械谐振传感器的研究》中的信号提取部分的要求: 信号中心频率较高, 但是频率的变化量较小, 而频率的变化量正是反映了被测压力、温度的大小, 所以问题就是要测出高中心频率基础上的频率微小变化, 这是一个相对于中心频率极小的微弱信号, 利用传统的线性滤
波的方法很难更精确地测试到这样的信号. 且由传感器工作原理可以知道: 该频率分辨率越高, 传感器的测试精度就越高, 分辨率也就越高[ 1 ]. 所以提高频率分辨率是该传感器设计的一大关键技术. 就此进行仿真, 研究了利用混沌理论测试谐振频率的微小变化, 取得了一定效果.
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