压电MEMS振动传感器调理电路设计与实现

作     者：武晓慧 张慧毅 耿文平 郭涛 丑修建 WU Xiaohui;ZHANG Huiyi;GENG Wenping;GUO Tao;CHOU Xiujian

作者机构：中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 

出 版 物：《测试技术学报》 (Journal of Test and Measurement Technology)

年 卷 期：2024年第38卷第3期

页      面：330-336页

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975541,62171415) 山西省基础研究计划项目(202203021223005) 山西省留学归国人员科学活动基金资助项目(20230015) 

主　　题：压电MEMS振动传感器 调理电路 滤波设计 信号放大 电荷放大器 

摘      要：针对铌酸锂单晶薄膜的压电MEMS振动传感器输出电荷信号微弱而难以采集的问题,设计了一种基于集成运放芯片TLE 2064 CDR的信号调理电路。该电路由电荷-电压转换电路(Q-V)、电压放大电路、前置低通滤波电路和后置高通滤波电路构成,旨在实现微弱信号的采集。此外,利用ACT 2000振动台进行振动实验,通过标准电荷放大器和设计的信号调理电路对压电MEMS振动传感器测试。测试结果表明,所设计的信号调理电路与标准电荷放大器的输出有较好的一致性,可以满足5~130 pC的宽输入电荷的采集。当加载加速度范围为5~20 g时,输出电荷和输入加速度之间的线性度好;在输入加速度5 g,工作频率范围为50~2000 Hz时,输出电荷偏差控制在±1.6 pC内,具有很好的一致性。综上所述,该电路具有集成度高,灵敏度好等特点,在微弱信号采集方面具有很好的应用前景。