《諧振式矽微結構感測器綜合測試分析儀器》是依託北京航空航天大學，由樊尚春擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：諧振式矽微結構感測器綜合測試分析儀器
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：樊尚春
- 項目類別：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研製功能較強、有一定開放性的諧振式矽微結構感測器綜合測試分析儀器，用於微機械諧振敏感結構、包含激勵與檢測單元的微機-電等效諧振子和感測器閉環系統的測試、分析與評估。項目以敏感機理為切入點，以形成自主研製高性能微感測器的整體實力為目標，頂層設計儀器的整體功能與實現方案。基於儀器功能，從理論基礎研究、實驗測試研究、硬體系統研製三條線，在儀器的基礎技術、信號處理技術、測試分析技術、智慧型分析方法四個層次，重點開展儀器體系結構與匯流排、機械結構、信號接口、二次開發接口以及激勵信號驅動電路、精密參考信號源、微弱信號檢測電路的研究；突破靜態激勵特性、耦合干擾特性、振動非線性與激勵－檢測非線性解耦、諧振子開環特性等關鍵的測試分析技術；掌握感測器綜合性能評估預測、感測器閉環模型互動生成、感測器閉環系統原型驗證等方法。研究成果將突破國外在諧振式微結構感測器方面的技術封鎖，提升我國自主創新研究實力。
結題摘要
微小型、低功耗、快回響且環境適應能力強、直接輸出頻率量的高性能諧振式矽微結構感測器，是當今感測器發展的研究重點。但由於缺少針對諧振式矽微結構感測器機理的深入理論研究及其相應的測試、分析、評估的有效手段，我國與國際先進水平差距很大，尚不能生產較高性能的諧振式矽微結構感測器。為突破國外技術封鎖，本項目開展諧振式矽微結構感測器綜合測試分析儀器的研製，主要工作為： 1. 儀器總體設計方面，提出了綜合測試分析儀器的概念。其核心是將被測對象（感測器）的不同層次的測試分析（基本電氣特性、開環特性、閉環特性、非線性特性）結合起來、將測試儀器與分析工具結合起來、將測試分析與智慧型化的輔助設計結合起來，測試儀器經過重構可以成為感測器原型，或與壓力校驗儀、高低溫箱連線構成完整測試系統。 2. 信號處理方法方面，提出了快速互相關檢測方法。將傳統的互相關檢測和鎖相放大器原理結合，並改進處理算法，明顯提高了信噪比和測量速度的綜合指標，為感測器閉環實現及原型驗證提供技術基礎。 3. 儀器校準方法方面，提出了基於線性可控電阻的諧振式感測器模擬器的概念。利用電路模擬諧振式感測器的激勵-諧振-拾振特性，為該類感測器外部性能的整體測試、校準和檢定提供技術基礎。 4. 信號源技術方面，提出了新型的基於線性插值的直接數字合成方案，利用階梯波和鋸齒波結合，明顯降低了採樣率和功耗、改善波形質量，為精密、低噪聲儀器的實現提供技術基礎。 本項目在Sensors and Actuators 等國際期刊和學術會議發表論文25篇，其中SCI刊源8篇，授權國家發明專利3項，受理6項；培養研究生19名。相關成果獲2011年度教育部科技進步一等獎，樊尚春教授為帶頭人申報的“航空航天先進感測技術”獲2012年度教育部創新團隊。 項目研究成果為諧振式矽微結構感測器性能測試方法的研究，提供了重要基礎理論和關鍵技術支持，在研製諧振式矽微結構感測器中發揮了重要作用，將突破國外在諧振式微結構感測器方面的技術封鎖，提升我國自主創新研究實力。
