加速度测量系统是用于敏感和测量运动载体在惯性空间中加速度大小的装置,广泛应用于惯性导航、汽车电子、智能控制、重力场和地震检测等领域。因此,对加速度测量系统的研究具有非常重要的现实意义和应用前景,也是目前研究的热点之一。随着微纳加工技术和新材料研究的不断发展,一种高灵敏隧道磁敏传感应运而生。如何利用高灵敏隧道磁敏传感实现高精度加速度测量是值得研究的内容。本文在充分研究隧道磁阻效应的基础上,依据加速度测量的原理,提出了基于隧道磁阻效应的加速度测量系统。本文在基于隧道磁阻效应的基础上,采用“力-磁-电”多物理场耦合结构实现加速度信号测量。在力场耦合方面,采用微悬臂梁结构实现加速度向机械位移的转换;在磁场耦合方面,磁场源置于微悬臂梁自由端,随微悬臂梁产生空间位置变化,实现位移到空间磁场的线性转换:在电场耦合方面,变化磁场经隧道磁阻敏感转换为阻值变化,通过磁阻构成的惠斯通全桥结构差分输出,再经低噪声信号处理电路实现信号读取。为了实现该系统的高精度测量,本文对力场耦合结构进行了力学参数数值解析计算和仿真验证,对磁场源进行了空间磁场分布建模与理论解析,对信号处理电路进行了功能设计、噪声模型建立与噪声理论计算,就系统中影响加速度测量精度的隧道磁阻低频1/f噪声问题,研究了电信号调制和磁场调制的1/f噪声抑制方法。实验数据表明,该加速度测量系统在±2 g的量程下,其标度因数为181 mV/g,测量分辨率为19 μg/Hz0.5@1 Hz,通过磁场调制技术可进一步将1/f噪声抑制7.6倍。本系统为高精度加速度测量技术研究提供了重要的参考价值和有力的技术支撑。