应变式全剪切三维加速度传感器的设计

研制了一种新型应变式全剪切三维加速度传感器，其弹性元件为一双层错位孔的薄壁圆筒，三维加速度分量都利用剪切应变测量。对传感器结构模型进行了大量有限元仿真分析，给出了弹性体的应变分布，按各轴向灵敏度和固有频率等目标对传感器结构尺寸进行了优化设计。有限元分析计算和实验结果表明，所研制的传感器结构简单，具有较高的灵敏度和足够的刚度，各轴向灵敏度也比较接近，加速度分量互干扰小。     

压阻式高固有频率Z轴加速度敏感结构

基于微机电系统(MEMS)技术的加速度传感器因其性价比高、易于集成化而得到广泛应用,但在普通MEMS加速度敏感结构中仍然存在灵敏度和固有频率相互制约的弱点。为此,文中优化设计了一种压阻式新型加速度敏感结构,该结构在弹性梁加质量块的基本结构上引入了敏感微梁,在保证高灵敏度的同时,显著提高了固有频率。其灵敏度与固有频率的乘积可比普通MEMS加速度计提高25倍以上。     

磁流体加速度传感器的特征参量分析

本文给出了一种磁流体加速度传感器的结构,分析了加速度传感器的频率特性,基于最小势能原理对所设计的磁流体加速度传感器进行了有限元动态建模,并得到系统的磁机械耦合动态模型,在此基础上得到了固有频率、静态灵敏度、阻尼比等特征参量,并以此为根据确定加速度传感器的结构参数.最后给出了实验结果,实验结果与理论预测基本相符.     

机械故障信息监测MEMS高频加速度传感器

结合机械故障信息监测的需求,将微机电系统(micro electro-mechanical system,简称MEMS)传感器技术引入到机械装备的振动测量中,介绍了压阻式MEMS加速度传感器的检测原理、结构设计、微加工工艺及其关键技术。以"小变形-大应力"为敏感结构设计思路,研制了梁膜结构、孔缝双桥结构以及复合多梁结构3种高频加速度传感器,以满足高速制造装备的振动信号监测对传感器的需求。通过静态、动态性能测试实验可以看出,3种结构均在一定程度上提升了传感器的测量性能,实际测振实验也说明所研制的MEMS加速度传感器具备了装备振动信号检测所需的功能。具有微型化、低成本以及可大规模生产潜力的MEMS传感器的发展为高端机械制造装备的发展提供了新的器件支持,推动主轴部件等的智能化、一体化发展。     

微机械压力传感器结构稳健优化与实验研究

以一种液压用微机械压力传感器为研究对象,在分析其结构和工作原理基础上,提出了固有频率对加工误差的灵敏度分析方法,得到了对微机械压力传感器固有频率影响较大的尺寸参数,为后续优化和实际加工提供了可控参考.为提高微机械压力传感器的加工稳定性和性能指标,进行了微机械压力传感器结构稳健优化设计,推导了稳健性能约束条件,提出了设计变量、目标函数、尺寸约束条件和模态性能约束条件,建立了微机械压力传感器结构稳健优化的数学模型.稳健优化结果表明,微机械压力传感器的加工稳定性和灵敏度都有了较大提高.进行了实际加工和测试,测试结果表明稳健优化后的微机械压力传感器具有较高的灵敏度.     

高固有频率压阻加速度敏感芯片的结构与特性分析北大核心CSCD

在悬臂梁-质量块MEMS加速度敏感结构的基础上,为提高其固有频率,拓展其应用领域,提出了一种带有直拉直压微梁的新型压阻式加速度敏感芯片,通过在结构中引入敏感微梁,达到均衡提高固有频率和灵敏度的目的。使用有限元法对结构的特性进行了仿真分析,结果表明该结构和普通MEMS加速度敏感结构相比,在保证较高灵敏度及良好线性输出的前提下,显著提高了固有频率,可达其87倍以上,同时改善了过载能力,可提高6倍以上。     

应变式三维加速度传感器的设计研究

基于惯性式加速度传感器原理,采用质量块与弹性元件串并联的结构,提出了一种应变式三维加速度传感器.建立了应变式三维加速度传感器的动力学模型,运用正交试验法,优选了参数选择方案.分析了传感器结构参数对传感器固有频率和灵敏度及其综合性能指标的影响,获得了传感器三维动态响应曲线,并利用有限元方法对传感器的动态响应性能进行了仿真分析.仿真结果表明:新型应变式三维加速度传感器具有良好的低频特性,能有效提取轴承低频振动信号,且结构简单、成本低廉,易于加工装配,可用于轴承运行状态的监测与故障诊断领域.     

分布式质量块结构高g值加速度传感器仿真分析

针对航空航天、机电、石油等领域的高g值加速度监测需求,设计了一种分布式质量块结构的压阻式加速度传感器。运用敏感性分析和响应面方法对敏感结构模型优化,同时提升结构的固有频率和灵敏度;研究所构建模型在不同方向加速度作用下的应力分布特点,设计抗交叉干扰的传感器信号检测电路;分析结构的加工流程及封装工艺,有利于下一步制造应用。仿真结果表明：该传感器的量程为100 000g,灵敏度为2.18μV/g,一阶固有频率为157.82 kHz,理论上消除了横向交叉干扰,有效提升了传感器的性能。     

康复外骨骼人机约束处六维力传感器设计

为获取康复外骨骼与人体连接处的接触力信息,根据人-机连接约束情况,设计了一种Stewart型六维力传感器的结构。通过对传感器进行模型分析、结构参数优化和柔性铰链的刚度分析,得到传感器的结构尺寸;采用有限元方法对传感器进行静力和模态分析,得到传感器的应力云图、模态振型和固有频率,结果表明该传感器具有较高的灵敏度和固有频率等特点,满足康复外骨骼的测量要求。     

应变式三维加速度传感器弹性体结构的优化设计

通过SolidWorks软件建立应变式全剪切三维加速度传感器弹性体有限元分析模型,用正交试验方法全面分析主要结构参数对弹性体灵敏度和固有频率的影响,达到了优化弹性体结构的目的,提高了传感器动、静态特性.