Phân tích bộ lọc tương quan để giảm thiểu tiếng ồn nhiệt trong một con quay MEMS

Bài báo này phân tích hành vi của một bộ lọc tương quan dựa trên DSP được sử dụng để giảm thiểu các tác động của tiếng ồn nhiệt trong một con quay thủy lực (MEMS) giá rẻ. Con quay được kích hoạt bởi một tín hiệu hình sin tần số 10 kHz và xuất ra một tín hiệu hình sin vuông có biên độ tỷ lệ thuận với gia tốc Coriolis, do đó cung cấp thông tin về sự thay đổi hướng. Do kích thước và cấu hình của con quay MEMS, tín hiệu đầu ra khá nhỏ và do đó rất nhạy cảm với cả tiếng ồn điện và tiếng ồn cơ học nhiệt. Bài báo này sử dụng lý thuyết tối ưu hóa để thiết lập một cách phân tích rằng bộ lọc tương quan là lựa chọn tối ưu cho việc giảm thiểu các tác động của tiếng ồn nhiệt trong tín hiệu đầu ra. Việc triển khai bộ lọc dựa trên DSP sau đó được thảo luận, tiếp theo là việc rút ra một biểu thức phân tích cho tỷ lệ tín hiệu trên tiếng ồn của tín hiệu đầu ra, với các biến độc lập đại diện cho mật độ quang phổ công suất tiếng ồn, tỷ lệ lấy mẫu và khoảng thời gian tích hợp của bộ lọc. Các hạn chế thực tiễn liên quan đến tỷ lệ lấy mẫu cũng được thảo luận, cũng như mối quan hệ giữa khoảng thời gian tích hợp và thời gian phản hồi của con quay. Kết quả mô phỏng cũng được cung cấp để cho thấy sự đồng nhất với các biểu thức phân tích.