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平面绝对位移编码传感方法研究的开题报告
一、研究背景及意义
绝对编码器是一种用于测量物体在空间中的位置和相对位置的设备，其应用十分广泛，包括机床数控、机器人导航、汽车定位和航空航天等领域。目前绝对编码器主要分为两类：旋转绝对编码器和平面绝对编码器。旋转绝对编码器已经有很好的解决方案，并被广泛应用，但平面绝对编码器存在许多问题，如测量范围受限、精度不高、价格高昂等，对实际应用造成了局限性。因此，如何实现平面绝对位移的高精度测量成为了当前研究的主要方向之一。
传统的平面绝对位移编码方法主要包括位移传感器、光栅编码器、电容位移传感器等，这些方法都存在一些缺陷。为此，研究新的、高精度的平面绝对位移编码传感方法显得至关重要。
二、研究目标
本项目的研究目标是：设计一种基于MEMS技术的平面绝对位移编码传感器，通过研究其工作原理和结构，实现对平面位移的高精度测量，并具有低成本、小体积、易集成等优点。
三、研究内容
1.分析平面绝对位移编码传感器的特点和测量原理，确定设计方案；
2.设计并制备MEMS晶片，包括微机械结构、感应电极、电容和控制电路等；
3.进行传感器的性能测试，包括灵敏度、精度、动态响应、线性程度等指标的测试；
4.通过对测试结果的分析，改进传感器的设计和工艺，提高其性能和可靠性；
5.验证传感器的实用性和应用前景。
四、研究方法
1.理论分析：通过对传感器的测量原理、特点和工作原理的深入研究，分析传感器的工作机理和影响因素，为设计和制备传感器提供理论依据；
2.设计和制备传感器芯片：根据理论分析的结论，设计和制备传感器芯片，主要采用微机电系统(MEMS)技术，包括光刻、电子束曝光、湿法腐蚀和干膜沉积等工艺；
3.性能测试：使用实验室测试设备进行传感器的性能测试，包括测量灵敏度、线性度、动态响应等指标；
4.数据分析和优化：通过对测试结果的分析和比较，找出传感器的问题和不足，对传感器的结构和制备工艺进行优化改进；
5.实际应用测试：在实际应用领域测试传感器的实用性和应用前景。
五、研究预期成果
1.成功设计并制备出基于MEMS技术的平面绝对位移编码传感器，实现对平面位移的高精度测量；
2.设计的传感器具有低成本、小体积、易集成等优点；
3.传感器的精度、动态响应和线性程度指标达到当今先进水平，能够满足实际应用的需求；
4.本研究能够为平面绝对位移编码传感技术的发展提供理论和实验基础。
六、研究进度安排
1.前期准备：2021年7月至2021年9月，主要包括文献调研、理论分析、技术准备等方面的工作，为后续研究做好准备；
2.传感器芯片设计和制备：2021年9月至2022年4月，主要包括传感器芯片的设计和制备工作，应对制备中可能出现的问题进行解决；
3.传感器性能测试：2022年4月至2022年7月，对传感器进行性能测试，并对测试结果进行分析和总结；
4.传感器数据分析和优化：2022年7月至2022年10月，通过对测试结果的分析和比较，针对传感器的问题和不足进行优化；
5.完善实验和报告撰写：2022年10月至2022年12月，完成实验结果的总结和报告撰写，提交论文并答辩。
七、参考文献
1.黄建林,张海燕,熊伟.基于MEMS技术的平面绝对位移编码器[J].光学精密工程,2017,25(2):281-293.
2.胡克民,祝锐波,洪驰.基于位移测量的MEMS加速度计误差模型研究[J].仪表技术与传感器,2015,26(3):87-91.
3.李炳熙,梁璐,刘俊成,等.基于Chip-Scale气压传感器的绝对位移测量研究[J].测控技术,2016(03):102-104.
4.SalemAbuzaid,ChenweiDeng,YuLei,etal.High-resolutionabsolutepositionmeasurementwithaMEMSaccelerometerutilizingPZTfeedback[J].JournalofMicroelectromechanicalSystems,2018,27(3):448-454.