基于MEMS技术的倾角传感器硬件设计(2)
由于倾角传感器的使用环境较为恶劣，而且需要频繁操作等原因。因此它在反应速度、体积大小、使用的稳定性、测量的可靠性和制造成本等方面的要求很高。基于MEMS技术的倾角传感器因为使用稳定、测量稳定、反应速度快和可靠性高等特点，倾角传感器已经在工程机械领域普及，可以满足上述要求[3]。传感器根据不同的工作原理，可以分为大致三种。分别是固体、液体、气体传感器，每种传感器各有各自的特点[5]。气体摆式传感器具有较强的抗震能力，因为气体是密封腔体内的唯一可以运动的物体，它由于质量小，所以在面对较大的冲击或过高的负载作用下产生的惯性力也很小。但我们难以控制气体的运动，而且有太多的因素干预其运动，无法达到系统要求的精度。固体摆倾角传感器的摆长和摆心是有明确标准的，它与加速度传感器的原理基本相同。液体倾角传感器性能介于两者之间，它有稳定的系统，广泛应用于在高精度系统中，国内外产品大多都是液体倾角传感器[5]。摆式倾角传感器以重力摆为基础，它的静态制造成本低、静态性能好。但在运动时，惯性力会对其测量结果准确性造成影响[6]。
加速度传感器测量的加速度并不都是是恒定的[7]，加速度也包括变化的。通过测量力或位移，微加速度传感器可以得到加速度，还有很多的办法来测量重力或位移。MEMS加速度传感器，它有着更长的寿命、低廉的制造成本、更高的可靠性。此外，更小的体积、更轻的重量、更小的耗电量、大批量的生产等都是它的特点[6]。
1.2 国内外研究发展趋势
1.3 本人工作
针对以上背景，主要对基于MEMS技术的倾角传感器硬件设计做了以下工作:
（1）深入学习ARM相关知识，掌握ARM的工作模式、异常处理、指令集等，为ARM微控制器的采集捕获做准备。
（2）熟练掌握Altium Designer的使用，掌握硬件电路设计方法。
（3）阅读嵌入式微控制器LPC11C14芯片的相关技术资料，了解市场上现有的加速度传感器资源，选用SCA100T作为系统测量倾角的核心，利用现有资源完成倾角传感器的硬件设计。
（4）对系统输出数据进行采集、分析。观察温度补偿前后的数据差异。
（5）对系统进行综合调试，着重考察系统的数据滤波算法，提高测量的精确度。
1.4 章节安排
本文按照设计流程，细致全面的介绍基于MEMS技术的倾角传感器的整体设计、硬件设计、软件设计及软件调试等方面的内容。
以下是论文章节的安排：
第一章 主要介绍项目背景、国内外发展情况和本人具体工作。
第二章 主要介绍倾角传感器工作原理和误差分析。
第三章 主要介绍倾角传感器各个模块的硬件设计，按照其功能模块的不同逐次展开讨论。
第四章 主要介绍倾角传感器软件设计，给出了各个模块的流程图。
第五章 主要介绍了系统调试相关的内容，主要是比较温度补偿前后的数据精确度差异情况。
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