题目：硅谐振式微传感器数字闭环系统的研究

硅谐振式压力微传感器在航空领域具有较好的应用前景，但其输出信号十分微弱（nV级），低信噪比（10－4），投入实际应用需要攻克一定的技术难关。本课题的研究目标是：针对电热激励、电阻拾振方式的硅谐振式压力微传感器，构建基于FPGA的数字闭环系统。该闭环系统采用相关检测和扫频相结合的方法，通过检测传感器的谐振频率来实现对压力的检测。本文介绍了硅谐振式压力微传感器闭环系统的基本工作原理，在成功研制出的模拟闭环系统的基础上，依据相关检测原理、频率扫描技术和直接数字频率合成技术完成了基于FPGA的闭环系统设计。文中首先分析了该系统中的微弱信号检测技术、数字信号处理技术及微处理器接口技术。其次改进了前置放大滤波模块，完成了硬件电路的设计与调试，与此同时用硬件描述语言完成了信号采集及存储模块、外围器件控制模块、相关检测模块、扫频模块以及DDS模块的设计与实现，并进行了相关检测算法的仿真和误差分析。最后完成了传感器通压测试实验。实验结果表明，本文所设计的基于FPGA的闭环测试系统能够有效地检测出传感器的谐振频率。与模拟闭环系统相比，基于FPGA的硅谐振式压力微传感器闭环系统具有功耗小、精度高、可移植性强、集成度高，且不易受温度等环境参数和电压等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，并且可同时实现硅谐振式压力微传感器的开环、闭环检测，对于传感器的智能化具有重要的潜在价值。