Intelligentes Mikrosystem zur Messung von Beschleunigungen basierend auf LIGA-Mikromechanik:
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Karlsruhe
FZKA
1995
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INHALTSVERZEICHNIS
LISTE
DER
VERWENDETEN
FORMELZEICHEN
UND
INDIZES
1.
EINLEITUNG
.
1
2.
KAPAZITIVE
BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN
IN
LIGA-TECHNIK
.
6
2.1.
HERSTELLUNGSVERFAHREN
.
6
2.2.
AUSLEGUNG
DES
FEDER-MASSE-SYSTEMS
.
9
2.2.1.
LINEARITAETSEIGENSCHAFTEN
.
11
2.2.2.
EMPFINDLICHKEIT
UND
RESONANZFREQUENZ
.
14
2.2.3.
VERHALTEN
GEGENUEBER
QUERBESCHLEUNIGUNG
.
15
2.2.4.
MECHANISCHE
SPANNUNGEN
UND
LANGZEITVERHALTEN
.
17
2.3.
THERMISCHE
EIGENSCHAFTEN
DES
SENSORELEMENTES
.
18
2.3.1.
URSACHEN
FUER
DEN
TEMPERATURGANG
VON
LIGA-SENSOREN
.
18
2.3.2.
GRUNDLEGENDE
IDEE
EINER
INHAERENTEN
TEMPERATURKOMPENSATION
.
22
2.3.3.
HERLEITUNG
VON
KONSTRUKTIONSPARAMETERN
AUS
EINEM
ANALYTISCHEN
MODELL
.
23
2.4.
ERGAENZENDE
ANFORDERUNGEN
AN
DAS
SENSORDESIGN
.
25
2.4.1.
ANFORDERUNGEN
AN
DAS
SENSORDESIGN
BEI
AUSWERTUNG
DES
SENSORS
NACH
DEM
KOMPENSATIONSVERFAHREN
.
25
2.4.2.
HERSTELLUNGSBEDINGTE
ANFORDERUNGEN
AN
DAS
SENSORDESIGN
.
26
2.5.
BESCHREIBUNG
DES
RESULTIERENDEN
SENSORDESIGNS
.
28
2.5.1.
THERMISCHE
OFFSET
UND
EMPFINDLICHKEITSDRIFT
.
30
2.5.2.
MODALANALYSE
DES
SENSORELEMENTES
.
32
2.5.3.
DAEMPFUNGSVERHALTEN
DES
SENSORELEMENTES
.
32
2.5.4.
THERMISCHES
RAUSCHEN
DES
SENSORELEMENTES.
35
2.6.
MESSUNGEN
AN
DEM
REALISIERTEN
SENSORELEMENT
.
36
2.6.1.
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DES
STATISCHEN
MESSVERHALTENS
.
38
2.6.2.
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DES
DYNAMISCHEN
MESSVERHALTENS
.
39
2.6.3.
MECHANISCHES
UND
THERMISCHES
WECHSELLASTVERHALTEN
.
41
2.6.3.
UEBERLAST
UND
SCHOCKVERHALTEN
.
43
3.
AUSWERTEVERFAHREN
KAPAZITIVER
SENSOREN
.
45
3.1.
GRUNDLAGEN
.
45
3.1.1.
MODULATIONSVERFAHREN
ZUR
AUSWERTUNG
DER
AUSLENKUNG
KAPAZITIVER
SENSOREN
.
46
3.1.2.
AN
DER
MITTELELEKTRODE
VON
DIFFERENTIALSENSOREN
ANGREIFENDE
ELEKTROSTATISCHE
KRAEFTE
.
50
3.2.
AUSWERTUNG
DURCH
AUSSCHLAGSVERFAHREN.
54
3.2.1.
PRINZIP
DER
SPANNUNGSKOMPENSATION.
54
3.2.2.
PRINZIP
DER
LADUNGSKOMPENSATION
.
61
3.3.
AUSWERTUNG
DURCH
KRAFTKOMPENSATIONSVERFAHREN
ZUR
LAGE
REGELUNG
DER
SEISMISCHEN
MASSE
65
3.3.1.
PRINZIP
DER
KRAFTKOMPENSATION
.
66
3.3.2.
STABILITAETSGRENZEN
UND
MESSBEREICH
.
68
3.3.3.
LINEARITAETSEIGENSCHAFTEN
.
72
3.3.4.
THERMISCHE
NULLPUNKTS
UND
EMPFINDLICHKEITSDRIFT
.
74
3.3.5.
REGLERENTWURF
UNTER
BERUECKSICHTIGUNG
DER
DYNAMISCHEN
EIGENSCHAFTEN
UND
DES
SIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNISSES
.
76
3.3.6.
REALISIERUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
EINES
HYBRID
AUFGEBAUTEN
SYSTEMS
.
85
3.3.7.
STUDIE
UEBER
EINE
INTEGRIERTE
SCHALTUNG
ZUR
LAGEREGELUNG
VON
LIGA
BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN
.
88
4.
INTELLIGENTES
SENSORSYSTEM
ZUR
MESSUNG
VON
BESCHLEUNIGUNGEN
.
91
4.1.
BERECHNUNG
EINES
ZUVERLAESSIGEN
UND
GENAUEN
MESSWERTES
.
93
4.1.1.
ERHOEHUNG
DER
ZUVERLAESSIGKEIT
UND
MESSGENAUIGKEIT
DURCH
DEN
EINSATZ
REDUNDANTER
MESSSYSTEME
MIT
SENSOREN
GLEICHER
EMPFINDLICHKEIT
.
93
4.1.2.
ERHOEHUNG
DER
MESSGENAUIGKEIT
DURCH
DEN
EINSATZ
VON
SENSOREN
GESTAFFELTER
EMPFINDLICHKEIT
.
95
4.1.3.
ERHOEHUNG
DER
MESSGENAUIGKEIT
DURCH
ANPASSUNG
DER
SYSTEMBANDBREITE
.
96
4.2.
ANPASSUNG
DES
SENSORSYSTEMS
AN
EINE
INDIVIDUELLE
APPLIKATION
.
97
5.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
99
LITERATURVERZEICHNIS
.
105
ANHANG
.
111
A.1
GRUNDLAGEN
DER
LINEAREN
SYSTEMTHEORIE
.
111
A.2
GRUNDLAGEN
ZUR
BESCHREIBUNG
VON
REGELUNGSSYSTEMEN
.
116
A.3
TABELLARISCHER
SENSORVERGLEICH
.
119 |
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