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4于高分辨率加速度计的PGC纳米位移传感器
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2010-08-09
时见栖鸦
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在现代社会中，加速度计已经拥有成熟的市场，被广泛用于汽车、飞行器以
及军事制导等各方面。但是传统方法设计的加速度计已经无法满足高分辨率、大
动态范围、高集成度且低成本的发展需求，本论文以克服现有加速度计在上述各
方面的不足为目的，设计了一种可用于高分辨率加速度计的PGC纳米位移传感
器。本论文从研究加速度计和位移传感器理论模型以及相关程序设计出发，主要
完成了以下几部分的内容：
首先，深入了解和研究了加速度计的相关基础知识。对现有的加速度计设计
技术与原理以及以后的发展趋势进行了归纳总结。并从加速度计的设计原理出
发，对各种加速度计的优缺点和在技术上存在的主要问题进行了分析。这为用于
高分辨率加速度计的PGC纳米位移传感器设计工作指明了方向。
其次，研究了加速度计的各种位移系统和检测系统，从理论模型对其进行了
分析。研究了可变电容式加速度计、强度调制型光学加速度计和相位调制型光学
加速度计的工作原理。并对迈克尔逊、马赫·曾德以及发布里．泊罗干涉测距原
理进行了重点研究。为本文的设计工作打下了坚实的基础。
再次，深入分析了用于光纤干涉型传感器的各种解调技术。并重点研究了相
位生成载波解调技术。从而确定了本论文的设计方案，并对此方案进行了理论验
证。为后期工作的开展以及设计的成功提供了保障。
最后。学习了cH程序编译语言，在前述理论分析的基础上，自行设计编写
了用于信号处理的应用程序。搭建了实验平台，从实验上验证了本设计的可行性，
并通过实验数据分析和理论验证，确定本次设计的高分辨率加速度计能够在毫米
级的量程内精确测出纳米级的位移量，其动态范围可达106。
及军事制导等各方面。但是传统方法设计的加速度计已经无法满足高分辨率、大
动态范围、高集成度且低成本的发展需求，本论文以克服现有加速度计在上述各
方面的不足为目的，设计了一种可用于高分辨率加速度计的PGC纳米位移传感
器。本论文从研究加速度计和位移传感器理论模型以及相关程序设计出发，主要
完成了以下几部分的内容：
首先，深入了解和研究了加速度计的相关基础知识。对现有的加速度计设计
技术与原理以及以后的发展趋势进行了归纳总结。并从加速度计的设计原理出
发，对各种加速度计的优缺点和在技术上存在的主要问题进行了分析。这为用于
高分辨率加速度计的PGC纳米位移传感器设计工作指明了方向。
其次，研究了加速度计的各种位移系统和检测系统，从理论模型对其进行了
分析。研究了可变电容式加速度计、强度调制型光学加速度计和相位调制型光学
加速度计的工作原理。并对迈克尔逊、马赫·曾德以及发布里．泊罗干涉测距原
理进行了重点研究。为本文的设计工作打下了坚实的基础。
再次，深入分析了用于光纤干涉型传感器的各种解调技术。并重点研究了相
位生成载波解调技术。从而确定了本论文的设计方案，并对此方案进行了理论验
证。为后期工作的开展以及设计的成功提供了保障。
最后。学习了cH程序编译语言，在前述理论分析的基础上，自行设计编写
了用于信号处理的应用程序。搭建了实验平台，从实验上验证了本设计的可行性，
并通过实验数据分析和理论验证，确定本次设计的高分辨率加速度计能够在毫米
级的量程内精确测出纳米级的位移量，其动态范围可达106。
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