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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