Design of a software interface and procedure for testing high-specs MEMS accelerometers

This thesis project, carried out at Technische Universität Chemnitz in collaboration with Fraunhofer ENAS, deals with the optimization of a procedure to characterize ASIC-MEMs systems, considering most of the possible errors and the figures of merit for accelerometers. Some specific parts are dedicated to the optimization of the software environment in order to improve the speed of the data analysis and its efficiency. Some topics focus on the figures of merit of a sensor (i.e. an accelerometer) and their behaviour in time and at different temperatures. The aim is to realize a user interface specifically designed for an ASIC by fixing the steps to follow in order to have complete specifications of the system. In the first part of the thesis are presented the theoretical background and some of the components of the system, as well as the scientific literature that inspired the research. A short section talks about the code of the software GUI, while the second part of the work describes the proper way to use the tool for the different available tests. It shows a model to reduce the error caused by the temperature drift and non-linearity as well, and the results obtained through the simulation. The accelerometers described in this work are used in high-requirement applications, i.e. navigation, and, for this reason,a particular emphasis has been placed on the results and the way they were achieved.

Questo progetto di tesi, il cui lavoro è stato svolto nell'università Technische Universität Chemnitz in collaborazione con Fraunhofer ENAS, tratterà dell'ottimizzazione della procedura per la caratterizzazione dei sistemi ASIC-MEMs. Alcune parti sono dedicate allo sviluppo di funzionalità specifiche per migliorare la velocità e l’efficienza dell’analisi dei dati raccolti, altri argomenti più legati al mondo analogico sono incentrati sullo studio dei parametri importanti dei sensori come guadagno, offset e rumore, analizzandone il comportamento nel tempo e a diverse temperature. Lo scopo è realizzare un’interfaccia grafica, specifica per l’ASIC in questione, fissando gli step da seguire nell'utilizzarla per avere una visione completa del software presentato. Nella prima parte della tesi sono presentati i cenni teorici ed è illustrato il sistema, cosi come si presentano alcuni articoli scientifici riguardanti l’argomento di ricerca. Una sezione è dedicata al codice implementato per l’interfaccia grafica, nella seconda parte invece è descritto il procedimento da seguire per utilizzare il software realizzato a seconda dei diversi test effettuati. Viene illustrato un modello matematico che tenendo in considerazione dell'errore di non-linearità e del drift dei parametri con la temperatura ,permette di ridurre l'errore complessivo. Gli accelerometri in questione sono usati in applicazioni che richiedono un'alta precisione, come i sistemi di navigazione. Per questa ragione si pone molta enfasi sui risultati dei test e il modo in cui sono ottenuti.