Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Dienel, Marco
Mehner, Jan (Prof. Dr.-Ing. habil.) ; Hoffmann, Martin (Prof. Dr.-Ing. habil.)
Entwicklung und Analyse von Arrays mikromechanischer Beschleunigungssensoren
Development and analyzis of arrays of micromechanical accelerometers
Kurzfassung in deutsch
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines redundanten, mikromechanischen Beschleunigungssensorarrays. Die Redundanz wird genutzt, um Messabweichungen zu korrigieren. Die Einflussfaktoren auf die Genauigkeit der Sensoren werden analysiert und die erzielten Verbesserungen beim Einsatz von Sensorarrays aufgezeigt. Neben den stochastischen Einflüssen können mithilfe des Arrays auch deterministische Fehler bzw. Querempfindlichkeiten korrigiert werden. Die Fertigung des Sensorarrays erfolgt mittels einer MEMS-Technologie mit einem hohen Aspektverhältnis im einkristallinen, anisotropen Silizium. Das Design ist so gestaltet, dass für jedes Sensorelement dieses Arrays bei gleichbleibenden mechanischen und elektrischen Sensoreigenschaften beliebige Messrichtungen realisierbar sind. Die messtechnische Charakterisierung der Sensorarrays und die Signalauswertung werden ausführlich beschrieben. Für die Signalauswertung der kapazitiv arbeitenden Sensorelemente wird ein angepasstes Trägerfrequenzmessverfahren entwickelt. Die Sensorarrays arbeiten mittels eines digitalen Reglers in einem geschlossenen Regelkreis. Die Verbesserungen des Messsignals durch die redundante Anordnung werden aufgezeigt.
Kurzfassung in englisch
The work describes the development of a redundant, micromechanical acceleration sensor arrays. The redundancy is used for correction of the measurement error. The factors influencing the accuracy of the sensors are analyzed. The improvements which are gained with arrays of accelerometers are highlighted. In addition to the stochastic influences also deterministic errors or interferences can be corrected.The sensor arrays are fabricated by means of MEMS technology with a high aspect ratio in the single crystal, anisotropic silicon. The sensor design is optimized to obtain for each sensor element of this array similar mechanical and electrical properties, where measuring directions are arbitrarily aligned. The metrological characterization of the sensor arrays and signal evaluation are described in detail. For the signal analysis of the capacitive sensor elements a carrier frequency measurement method is used. The forced feed back control is implemented in on DSP.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Mikrosysteme und Medizintechnik | |
| Fakultät: | Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Mehner, Jan (Prof. Dr.-Ing. habil.) | |
| URL/URN: | http://archiv.tu-chemnitz.de/pub/2009/0166/index.html | |
| Quelle: | 2009. - 134 S. | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Beschleunigungssensor , Computersimulation , Digitale Regelung , MEMS , Messabweichung , Pendelbeschleunigungssensor , redundante Sensoren , Redundanz , Sensorarray ,Sensorelektronik ,Trägerfrequenzmessung | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 23.10.2009 |
