متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق

با عنوان : بررسی و شبیه سازی شتاب سنج MEMS با حساسیت زیاد و نویز کوانتیزاسیون پایین

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشكده تحصیلات تكمیلی

“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد

مهندسی برق – الكترونیك

عنوان:

بررسی و شبیه سازی شتاب سنج MEMS با حساسیت زیاد و نویز كوانتیزاسیون پایین

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكیده:

یك شتاب سنج وسیله ای است كه شتاب حركت جسم جامد را اندازه گیری می كند. میكرو شتاب سنج ها برای آشكار كردن نیروهای دینامیكی در یك سیستم مكانیكی در حال حركت بكار می روند. این شتاب سنج ها به طور وسیع در صنعت اتومبیل استفاده می شوند. از جمله در موارد: سیستم توقف ماشین و سیستم ترمز ضد قفل برای راه اندازی كیسه هوا به منظور امنیت راننده و مسافر و سایر كاربردهای دیگر.

انواع اصلی شتاب سنج ها به قرار زیر می باشد:

1) شتاب سنج پیزورزیستیو: اولین شتاب سنج با تكنولوژی میكرو ماشینی است كه توسط ریلانس و آنگل در سال 1979 در دانشگاه استنفورد ساخته شد. مزیت این شتاب سنج ها این است كه در سیلیكون به آسانی ساخته می شوند و مدارات مرتبط آنها نسبتا ساده است و سیگنال خروجی امپدانس پایین ایجاد می كنند. یك مانع جدی در استفاده از این سنسورها این است كه سیگنال خروجی وابستگی حرارتی شدیدی دارد و سیگنال خروجی نسبتا كوچك است.

2) شتاب سنج های پیزوالكتریك: این شتاب سنج ها به طور معمول از مواد پیزوالكتریك برای آشكار كردن جرم حساسه استفاده می كنند. مزیت آنها این است كه این سنسورها پهنای باند وسیع دارند و مانع اساسی این است كه این نوع شتا ب سنج ها به سیگنال های شتاب فركانس پایین و استاتیك پاسخ نمی دهند.

3) شتاب سنج های تونلی: در این شتاب سنج ها برای اندازه گیری موقعیت جرم حساسه از جریان تونلی كه از یك نوك تیز به یك الكترود برقرار است استفاده می شود. این مكانیسم آشكارسازی جرم حساسه خیلی حساس است. چندین شتاب سنج بر پایه این اصول گزارش شده است اما هیچ افزاره تجارتی تاكنون ساخته نشده است. مشكل اساسی دیگر در این نوع شتاب سنج ها دریفت طولانی مدت جریان تونلی است و توسط میدان های الكتریكی بالا مواد از نوك برداشته می شوند.

4) شتاب سنج های خازنی: در این شتاب سنج ها برای اندازه گیری موقعیت جرم حساسه از خازنی كه بین انگشت های متحرك (كه به جرم متحرك متصل هستند) و انگشت های ثابت (كه به قاب ثابت متصل هستند ) استفاده می شود. در این پروژه از شتاب سنج خازنی استفاده می كنیم و محدوده پارامترهای مختلف برای یك ش تاب سنج خازنی با حساسیت زیاد و سطح نویز پایین را بدست می آوریم.

مقدمه:

ابزارهای اندازه گیری اینرسی كه برپایه سامانه های میكرو الكترو مكانیكی هستند در دهه اخیر پیشرفت چشمگیری داشته اند. شتاب سنج ها و ژیروسكوپ های جدید تجاری ابزارهای اندازه گیری اینرسی را با ابعاد كوچكتر و قیمت كمتر نسبت به نوع غیر MEMS ارائه كرده اند. این سنسورها با قیمت كم و توان مصرفی پایین باعث ایجاد بازارهایی در زمینه خودروسازی و سایر زمینه های صنعتی و تجاری شده اند.

یكی از فاكتورهای بسیار مهم در شتاب سنج های برپایه سامانه ها ی میكرو الكترو مكانیكی فاكتور حساسیت می باشد برای رسیدن به حساسیت بالا نیازمند فركانس طبیعی پایین هستیم و برای داشتن فركانس طبیعی پایین باید ثابت فنر كوچك داشته باشیم. بنابراین در فصل اول این پروژه می خواهیم ساختار مكانیكی را طوری طراحی كنیم كه در نهایت به فركانس طبیعی پایین دست یابیم.

داشتن حساسیت بالا باعث می شود كه جرم حساسه به ازای شتاب ورودی جابجایی زیادی داشته باشد بنابراین واسط الكتریكی می تواند حتی برای ورودی های كوچك شتاب هم اشباع شود. بنابراین باید جابجایی جرم حساسه را توسط قرار دادن آن در حلقه فی دبك منفی كنترل كنیم. در فصل دوم این پروژه روابط حلقه فیدبك منفی را بدست خواهیم آورد و به بررسی پایداری آن خواهیم پرداخت.

از آنجا كه در شتاب سنج MEMS مورد نظر ما شتاب خروجی به صورت دیجیتال است لذا در حلقه فیدبك از یك كوانتایزر استفاده شده است. به همین دلیل وجود نویز كوانتیزاسیون در سیگنال خروجی اجتناب ناپذیر است. در فصل سوم به بررسی راهكارهایی برای كاهش توان نویز كوانتیزاسیون و افزایش SNR و SNDR خواهیم پرداخت و نهایتا در انتهای همین فصل تاثیر پارامترهای سیستم را بر روی پاسخ پله سامانه بررسی خواهیم كرد.

تعداد صفحه : 83

قیمت : 14700 تومان

 

—-

پشتیبانی سایت :
*    asa.goharii@gmail.com

دسته‌ها: مهندسی برق