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目录 1

第1章　微机电系统概述 1

1.1 微机电系统基本概念 1

1.2　微机电系统的基本研究内容 1

1.2.1　微机电系统的理论基础研究 1

1.2.2　微机电系统的技术基础研究 3

1.2.3　微机电系统的主要加工工艺 6

1.3　微机电系统的发展及应用 9

1.3.1　微机电系统的研究现状 9

1.3.2　微机电系统在军事领域的发展与应用 14

1.3.3　微机电系统在汽车上的应用 21

1.3.3　微机电系统的发展趋势及所面临的问题 23

1.4　MEMS弱信号检测概述 24

2.1.1　信号的描述方式及分类 27

2.1　微弱信号和噪声性质及分类 27

第2章　微弱信号检测的背景知识 27

2.1.2　噪声的一般性质 28

2.2　常见的噪声类型 31

2.2.1　热噪声 31

2.2.2　散粒噪声 33

2.2.3　g-r噪声 35

2.2.4　l/f噪声 36

2.3　噪声的统计特征 40

2.3.1　噪声的概率分布 40

2.3.2　噪声的功率谱密度 41

2.3.3 噪声的相关函数 41

2.3.4　噪声源的相关性 42

2.4　噪声通过电路的响应 43

2.4.1　噪声通过线性电路响应 44

2.4.3　噪声通过非线性电路响应 45

2.4.2　非平稳噪声通过线性电路响应 45

2.5　信号噪声比（SNR）及信噪改善比（SNIR） 50

第3章　微弱信号检测方法 51

3.1 概述 51

3.2　低噪声前置放大器 52

3.2.1　低噪声电子设计的基本原则 53

3.2.2　直接耦合方式的有源器件及工作点选择 54

3.2.3　噪声匹配网络及设计 60

3.3　滤波技术 66

3.3.1　无源低通滤波器 68

3.3.2　有源低通滤波器 69

3.3.3 巴特沃兹滤波器 70

3.3.4　高通、带通及带阻滤波器 72

3.4.1　相关原理与相关函数 75

3.4　相关检测技术 75

3.3.5　窄带滤波器 75

3.4.2　相关接收技术 77

3.4.3　锁定接收法 79

3.4.4　同步相干检测-锁定放大器 80

3.4.5　锁相环技术 89

3.5　同步积累法 90

3.5.1　同步积累原理 90

3.5.2　同步积分器 92

3.5.3　取样积分器 94

3.5.4　数字多点平均器 97

3.6　开关-电容网络 99

3.7　双路消噪法 101

3.8　基于混沌振子的微弱信号检测 102

3.8.1 Duffing振子的特性分析 103

3.8.2 Duffing振子检测微弱特征信号的原理 104

3.8.3 Duffing振子检测微弱信号的实验应用 105

3.9　光子计数器 107

3.9.1　光子计数器检测概述 107

3.9.2　光子计数原理 109

3.9.3　光子计数器 112

3.9.4　光子计数器的信噪比 120

第4章 MEMS器件微弱信号检测技术 123

4.1 电容检测 123

4.1.1　电容检测的基本方法 123

4.1.2　电容检测在MEMS器件中的应用 125

4.1.3　微小差分电容的检测 132

4.2　压阻检测 148

4.2.1　压阻检测理论基础——压阻效应 148

4.2.2　压阻检测在MEMS器件中的应用 149

4.2.3　压阻检测方法 151

4.2.4　压阻检测的温度补偿技术 153

4.3 压电检测 158

4.3.1　压电检测的理论基础——压电效应 158

4.3.2　压电检测在MEMS器件中的典型应用 162

4.3.3　压电检测方法 165

4.4　隧道检测 168

4.4.1　隧道检测理论基础——隧道效应 168

4.4.2　隧道检测技术的应用 169

4.4.3　隧道检测电路 173

4.5　热流式检测技术 181

4.5.1　热对流加速度传感器 181

4.5.2　热对流加速度传感器原理 182

4.6　谐振式检测技术 185

4.6.1　谐振式检测的基本原理 185

4.6.2　谐振检测在MEMS器件中的应用 187

4.6.3　谐振检测电路 191

4.7　光纤式检测技术 199

4.7.1　光纤检测的理论基础 199

4.7.2　光纤检测的应用 202

第5章 常用微机电器件的微弱信号检测电路 211

5.1 电容式信号检测电路 211

5.1.1 ADXL150/250加速度计的实用电路 211

5.1.2　相敏检波微弱电容信号检测电路 215

5.1.3　利用C-F变换原理的微电容检测电路 221

5.2　压阻式信号检测电路 222

5.2.1　压阻式加速度计的信号检测电路 222

5.2.2　压阻式压力传感器的信号检测电路 223

5.2.3　单芯片MAX1450型集成压力信号调理器 224

5.2.4　MPX700型数字压力测量仪 228

5.3.2 GIA型压电加速度检测电路 230

5.3 压电式信号检测电路 230

5.3.1 PV-96压电式加速度传感器电路 230

5.4　隧道式信号检测电路 231

5.4.1 A-V转换的隧道式检测电路 231

5.4.2　高频率A-V转换的隧道式检测电路 232

5.4.3　微机械隧道效应加速度传感器的弱信号检测电路 232

5.5　谐振式信号检测电路 235

5.5.1　振动式微机械陀螺仪的驱动与信号检测电路 235

5.5.2　音叉振子压力传感器测量电路 236

5.5.3　谐振膜压力传感器测量电路 238

5.6　光纤式信号检测电路 240

5.6.1　光纤光栅振动加速度测量系统的结构 240

5.6.2 FBG传感光电检测电路 244

5.7　热流式信号检测电路 246

参考文献 249