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风洞试验在生产研制中尤其是在气动力研究和飞行器启动设计占有主导作用,而加速度参数对于风洞试验数据的精确性至关重要。叉指电极电容式传感器制造工艺简单、系统稳定性良好,适合风洞环境的加速度检测。本论文设计的加速度传感器采用变极距、差动式的敏感结构,其灵敏度与线性度较好,易于信号检测电路集成。本文对传感器表头部分进行了机械模型的建立与计算分析,对电学模型进行了仿真分析。
本文介绍几种实用的微电容测量电路,分析了各个电路优缺点并且对其中一些电路进行了改进。基于交流激励电路的原理,本传感器检测电路采用调制解调方法,并且检测系统还采用闭环结构。我们在对信号检测部分框图进行设计的基础上,对各部分电路模块进行了设计,并在后期电路仿真时进行了优化,优化了电路性能。
本文还对制作完成的加速度传感器进行了性能检测,可得加速度传感器灵敏度为500mv/g,分辨率为0.01mg,线性度<0.2%,满足风洞检测系统需要。在此基础上,本文构建了风洞监测系统对加速度信号进行监测,主要完成对信号的存储与显示。