MEMS加速度計的1/f噪聲分析及濾波技術研究
發(fā)布時間：2021-07-05 23:53
21世紀,MEMS加速度計因其可批量生產的優(yōu)點,已被廣泛應用于汽車、智能手機、可穿戴設備等多方面民用產品中,但對于航空、工業(yè)機器人等對性能要求極高的應用領域則相對匱乏。究其原因是因為低成本的MEMS加速度計系統中的運放大多是由CMOS工藝制成的,而這樣的運放本身存在很大的熱噪聲與1/f噪聲。電路設計人員一般通過設計更大體積的器件或需要更多電流帶動的器件來減小1/f噪聲,而這樣就必然會增加不必要的成本與功耗;另一種減小1/f噪聲的方法則是通過各種濾波方法實現,雖然這些濾波方法可以很好去除帶外噪聲,但對于帶內1/f噪聲與帶內熱噪聲卻是無能為力。為了消除存在于有用信號頻帶的1/f噪聲,本文提出了基于1/f噪聲模型與含噪信號小波近似系數的相關性去噪算法。該算法中先對噪聲信號與1/f噪聲分別進行小波分解,然后將得到的近似系數進行相關性分析,最后通過去除掉相關度高的系數即可將1/f噪聲去除掉。進一步擴大上述去噪算法的適用性,本文同樣考慮了帶內與帶外的熱噪聲去除問題,對于帶內熱噪聲,可將熱噪聲模型加入到上述去噪算法中1/f噪聲模型中;而對于帶外熱噪聲,本文在上述去噪基礎上對其小波細節(jié)系數采用小波軟閾...
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國內外研究概況
1.2.1 MEMS慣性器件及MEMS加速度計發(fā)展概況
1.2.2 噪聲濾除算法研究現狀
1.2.3 MEMS加速度計 1/f噪聲濾除研究現狀
1.3 主要工作與內容安排
第二章 MEMS加速度計的噪聲分析與模擬仿真
2.1 MEMS電容式加速度計的工作原理
2.2 MEMS電容式加速度計的噪聲分析
2.3 1/f噪聲模型與合成仿真
2.3.1 分形布朗運動定義
2.3.2 fBm的非平穩(wěn)性
2.3.3 fBm的統計自相似性
2.3.4 fBm的功率譜
2.4 本章小結
第三章 基于小波分析的去噪方法
3.1 小波分析理論知識
3.1.1 連續(xù)小波變換
3.1.2 離散小波變換
3.2 多分辨率分析與Mallat算法
3.2.1 多分辨率分析
3.2.2 Mallat算法
3.3 信號去噪方法
3.3.1 基于相關性分析的去噪方法
3.3.2 基于小波分析的閾值去噪方法
3.3.3 去噪效果評價指標
3.4 本章小結
第四章 噪聲模型的參數估計
4.1 最小二乘估計的基本思想
4.2 1/f噪聲的小波變換與最小二乘參數估計
4.3 最小二乘參數估計法仿真實驗
4.4 本章小結
第五章 MEMS加速度計去噪算法比較
5.1 傳統小波閾值去噪仿真實驗及分析
5.2 引入小波近似系數相關性分析去噪仿真實驗及分析
5.2.1 帶內 1/f噪聲去除算法
5.2.2 帶內熱噪聲去除算法
5.2.3 帶外熱噪聲去除算法
5.3 MEMS加速度計輸出噪聲消除實驗及分析
5.4 本章小結
第六章 總結與展望
6.1 工作總結
6.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于小波分析的MEMS加速度計輸出噪聲消除[J]. 童姣葉,李榮寬,杜微. 傳感技術學報. 2015(10)
[2]加速度計和陀螺儀傳感器:原理、檢測及應用[J]. Majid Dadafshar. 電子產品世界. 2014(06)
[3]改進的電容式微加速度計中電路噪聲模型[J]. 劉云濤,王穎,邵雷. 哈爾濱工程大學學報. 2012(04)
[4]基于改進小波閾值的激光陀螺漂移信號降噪[J]. 張通,張駿,張怡. 儀器儀表學報. 2011(02)
[5]1/f類分形信號的最小二乘法參數估計[J]. 郜峰利,郭樹旭,張振國,于思瑤,李雪妍. 電子與信息學報. 2009(07)
[6]電容式微加速度計的噪聲分析[J]. 王一樺,李曉瑩,蔣慶華. 傳感技術學報. 2008(04)
[7]基于小波分析的1/f噪聲降噪[J]. 王愛萍,王惠南. 數據采集與處理. 2006(02)
[8]電容式微加速度計的閉環(huán)檢測技術研究[J]. 吳學忠,肖定邦,李圣怡. 傳感技術學報. 2006(04)
[9]基于多尺度Wiener濾波器的分形噪聲濾波[J]. 胡英,楊杰,周越. 電子學報. 2003(04)
[10]基于平移不變的小波去噪方法及應用[J]. 湯寶平,楊昌棋,譚善文,秦樹人. 重慶大學學報(自然科學版). 2002(03)
博士論文
[1]光纖陀螺的信號分析及濾波技術研究[D]. 黨淑雯.上海交通大學 2010
[2]基于自適應提升小波的信號去噪技術研究[D]. 孫軼.中國科學技術大學 2008
碩士論文
[1]微機械電容式加速度計的系統分析[D]. 胡雪梅.西安電子科技大學 2006
本文編號：3267084
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國內外研究概況
1.2.1 MEMS慣性器件及MEMS加速度計發(fā)展概況
1.2.2 噪聲濾除算法研究現狀
1.2.3 MEMS加速度計 1/f噪聲濾除研究現狀
1.3 主要工作與內容安排
第二章 MEMS加速度計的噪聲分析與模擬仿真
2.1 MEMS電容式加速度計的工作原理
2.2 MEMS電容式加速度計的噪聲分析
2.3 1/f噪聲模型與合成仿真
2.3.1 分形布朗運動定義
2.3.2 fBm的非平穩(wěn)性
2.3.3 fBm的統計自相似性
2.3.4 fBm的功率譜
2.4 本章小結
第三章 基于小波分析的去噪方法
3.1 小波分析理論知識
3.1.1 連續(xù)小波變換
3.1.2 離散小波變換
3.2 多分辨率分析與Mallat算法
3.2.1 多分辨率分析
3.2.2 Mallat算法
3.3 信號去噪方法
3.3.1 基于相關性分析的去噪方法
3.3.2 基于小波分析的閾值去噪方法
3.3.3 去噪效果評價指標
3.4 本章小結
第四章 噪聲模型的參數估計
4.1 最小二乘估計的基本思想
4.2 1/f噪聲的小波變換與最小二乘參數估計
4.3 最小二乘參數估計法仿真實驗
4.4 本章小結
第五章 MEMS加速度計去噪算法比較
5.1 傳統小波閾值去噪仿真實驗及分析
5.2 引入小波近似系數相關性分析去噪仿真實驗及分析
5.2.1 帶內 1/f噪聲去除算法
5.2.2 帶內熱噪聲去除算法
5.2.3 帶外熱噪聲去除算法
5.3 MEMS加速度計輸出噪聲消除實驗及分析
5.4 本章小結
第六章 總結與展望
6.1 工作總結
6.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于小波分析的MEMS加速度計輸出噪聲消除[J]. 童姣葉,李榮寬,杜微. 傳感技術學報. 2015(10)
[2]加速度計和陀螺儀傳感器:原理、檢測及應用[J]. Majid Dadafshar. 電子產品世界. 2014(06)
[3]改進的電容式微加速度計中電路噪聲模型[J]. 劉云濤,王穎,邵雷. 哈爾濱工程大學學報. 2012(04)
[4]基于改進小波閾值的激光陀螺漂移信號降噪[J]. 張通,張駿,張怡. 儀器儀表學報. 2011(02)
[5]1/f類分形信號的最小二乘法參數估計[J]. 郜峰利,郭樹旭,張振國,于思瑤,李雪妍. 電子與信息學報. 2009(07)
[6]電容式微加速度計的噪聲分析[J]. 王一樺,李曉瑩,蔣慶華. 傳感技術學報. 2008(04)
[7]基于小波分析的1/f噪聲降噪[J]. 王愛萍,王惠南. 數據采集與處理. 2006(02)
[8]電容式微加速度計的閉環(huán)檢測技術研究[J]. 吳學忠,肖定邦,李圣怡. 傳感技術學報. 2006(04)
[9]基于多尺度Wiener濾波器的分形噪聲濾波[J]. 胡英,楊杰,周越. 電子學報. 2003(04)
[10]基于平移不變的小波去噪方法及應用[J]. 湯寶平,楊昌棋,譚善文,秦樹人. 重慶大學學報(自然科學版). 2002(03)
博士論文
[1]光纖陀螺的信號分析及濾波技術研究[D]. 黨淑雯.上海交通大學 2010
[2]基于自適應提升小波的信號去噪技術研究[D]. 孫軼.中國科學技術大學 2008
碩士論文
[1]微機械電容式加速度計的系統分析[D]. 胡雪梅.西安電子科技大學 2006
本文編號：3267084
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