● 摘要
本课题的研究目标是针对采用电热激励—压阻拾振的硅谐振压力微传感器，研究其开环特性，并在此基础上设计出以FPGA为核心的传感器数字闭环系统，使得传感器在工作频率范围内的所有谐振频率点上稳定、可靠自激，闭环系统具有良好的输出自动跟踪输入的能力。 电容耦合干扰和弱信号检测是硅谐振压力传感器闭环系统研究的突出问题，如何解决闭环系统的起振、谐振状态的判断及维持，是实现整个闭环系统的关键。本系统是基于相关检测原理和频域扫描原理构建起来的，主要分为模拟和数字两个部分。其中数字部分是设计的重点，它是在Xilinx公司的ISE8.1环境下进行开发的，并应用Modelsim6.0对核心系统中的A/D控制模块、D/A控制模块、相关检测模块、频域扫描模块、初始化模块、延迟模块六个部分进行了功能仿真和布局布线仿真，最后在Spartan3E系列的XC3S500E的FPGA芯片上予以实现。 与模拟闭环系统相比，基于FPGA的硅谐振压力微传感器数字闭环系统具有功耗小、精度高、可移植性强，并且不易受温度和电压外部电参数影响等优点。另一方面，采用FPGA技术可以精确控制激励信号的频率，确保系统能够快速捕捉到每一次谐振频率的变化，使整个系统具有良好的动态特性。 将FPGA技术应用于硅谐振压力微传感器的闭环系统，无论在国内还是国外，都尚未有报道，技术上有新颖性、先进性和探索性。