石英挠性加速度计摆片组件的应力分析

针对石英挠性加速度计摆片组件的梁易产生断裂的现象,通过分析石英挠性加速度计的工作原理,利用Pro/E分别对石英摆片和铝合金骨架进行了三维建模并装配,然后根据载荷计算在ANSYS中对装配件进行了系统的应力分析,给出了石英摆片组件在实际偏移0.02 mm最大位移下的变形场和应力场,并根据应力场分布提出了石英摆片梁结构的优化方案。研究结果表明,石英摆片组件的最大应力随着加速度载荷的增加保持不变,且小于石英材料的许用应力。     

石英挠性加速度计表头稳定性实验研究

高精度石英挠性加速度计对表头稳定性提出了较高的要求,而垂直敏感轴方向加速度对表头稳定性的影响容易被忽视。首先对表头中摆片组件在垂直敏感轴方向加速度作用下的动力学规律进行了研究;然后设计了基于开环阶跃实验的表头稳定性测试方法;搭建实验平台,在重力场中对摆片组件与重力加速度夹角为0°和180°的情况进行了实验。实验结果表明:摆片组件与重力加速度夹角为0°时,摆片摆动幅度小,石英挠性加速度计表头稳定性好。     

挠性摆式微硅加速度计的有限元分析

】微硅加速度计是近年来发展起来的新型器件,在结构设计阶段必须对其进行力学分析,以期对使用条件下的摆片位移、应力等作到心中有数。本文采用有限元分析方法对挠性摆式微硅加速度计进行有限元分析,其中包括对未封装及封装后实体单元进行敏感轴位移、侧向位移、横向灵敏度、受力情况等分析。分析结果表明所设计的微硅加速度计符合仪表性能要求。     

基于平面线圈的石英挠性加速度计的初步设计

针对石英挠性加速度计目前存在的稳定性不好、温漂较大及不能兼顾大量程和高灵敏度测量等问题,提出了使用通电线圈代替永磁材料提供支承磁场,在石英摆片上双面光刻螺旋线圈作为力矩线圈的构想,并以此为基础初步设计了基于平面线圈、灵敏度可调的石英挠性加速度计.经过建模分析,可以达到预想的效果.     

超高分辨率石英挠性加速度计设计研究

目前国内通用的石英挠性加速度计分辨率一般为1×10-6 g,无法满足重力测量和重力梯度测量等微小加速度信号测量领域的使用要求。在分析高精度重力梯度仪对加速度计分辨率使用要求的基础上,进行超高分辨率石英挠性加速度计设计研究,提出超高分辨率石英挠性加速度计的设计方案并完成了仿真分析及实物装配,实物分辨率达到了1×10-9 g,相较传统石英挠性加速度计提升了2～3个数量级,为后续更高分辨率的加速度计设计研究提供了依据。     

基于区域灰度梯度差异的摆片基片特征 尺寸视觉测量方法

石英摆片是石英挠性加速度计的核心器件,其关键特征尺寸的加工精度由摆片基片加工精度决定。常规使用工具显微镜对基片表面特征尺寸进行测量,此测量过程复杂、重复性精度弱且效率低。提出了基于区域灰度梯度差异的摆片基片特征尺寸测量方法。首先对视觉测量系统硬件结构进行了设计研制,然后建立了基于区域灰度梯度的摆片基片边缘检测算法,其次围绕摆片基片结构特点提出了其特征边缘点的搜索分类方法,最后开展了摆片基片特征尺寸测量实验。实验结果表明,提出边缘检测方法在摆片基片圆心拟合偏差小于3μm的情况下可替代Zernike矩方法以提高边缘检测效率;所研测量系统2 s内即可完成摆片基片特征尺寸测量且不同位姿下的摆片基片特征尺寸测量重复性精度优于8μm。相较于工具显微镜,测量结果可靠性及重复性均有所改善,测量效率显著提升。     

一种石英挠性加速度计表头参数辨识方法研究

由于石英挠性加速度计表头参数理论值与实际值不一致,会影响加速度计的一些性能指标。为了获得石英挠性加速度计正常工作下的实际表头参数,研究了采用电激励法测试加速度计系统的闭环幅频特性,在幅频特性测试数据的基础上,运用MATLAB中的最小二乘曲线拟合方法编制程序辨识出石英挠性加速度计表头的3个参数。结果表明,这种方法简单可行,具有很大的实用性。     

高速铣削加工挠性细颈的工艺研究

挠性细颈结构是惯性导航仪表零件的常见结构,其尺寸与几何公差精度要求高、制造难度大。针对石英振梁加速度计金属摆零件中的典型挠性细颈结构,开展了高速铣削加工挠性细颈的试验研究,通过分析结构特点确定了刀具规格、高速铣削走刀轨迹等工艺参数,并采用非接触式光学仪器测量、计算细颈厚度。试验验证高速铣削加工工艺参数满足设计指标要求。     

三片摆线轮针摆传动减速机摆线轮强度计算

采用了三片偏心方向相距120°摆线轮新型传动结构的三片摆线轮针摆传动减速机,可增加转臂轴承的尺寸,也使该减速机传递的功率比同种机型两片摆线减速机传递功率增大.文中主要是利用解析法对三片摆线减速机的受力进行分析,再利用力学计算结果对三片摆线轮针摆传动减速机齿轮强度进行计算.并与同种机型两片轮摆线减速机的摆线轮受力进行比较.     

石英挠性加速度计磁路温度稳定性研究

力矩器是石英挠性加速度计中产生反馈力矩的装置,力矩器磁路的稳定性影响着系统的稳定性和测量精度。为了研究温度变化对磁路稳定性的影响,计算出了不同环境温度下组成力矩器的磁钢的剩磁和矫顽力大小,建立力矩器三维模型导入ANSYS中进行仿真分析,得到了不同环境温度下的力矩器磁感应强度数据曲线以及工作气隙磁感应强度随温度的变化关系。仿真结果表明:工作气隙磁感应强度与环境温度成反比,温度每升高10℃,磁感应强度下降约0.003T。为提高石英挠性加速度计的稳定性提供了理论支持。     

MEMS中梯形变截面梁优化设计

MEMS器件结构设计影响传感器的性能。为了提高加速度计系统稳定性,选用梯形变截面梁减小应力集中,同时将检测方向刚度和非检测方向刚度差值最大,减小交叉灵敏度并提高工作稳定性;为使系统动态特性达到最佳,选用合适的阻尼比ξ,计算出梁检测方向理论刚度。建立梯形变截面梁的力学模型,得到梯形变截面梁刚度方程,并给出了梁的强度。梯形等截面梁和梯形变截面梁同等刚度条件下,变截面梁质量稍微增加,但危险截面处应力大幅下降。     

石英挠性梁冲击响应的分析研究

本文运用Solidworks对石英挠性梁进行结构建模,利用ANSYS模拟石英挠性梁在冲击响应谱试验中的运动过程,分析研究石英挠性梁的振动响应应力曲线,从而为石英挠性梁的应用环境提供技术参数,为相关产品的可靠使用提供理论依据和参考。     

基于加速度计的温度控制系统设计

石英挠性加速度计是利用加速度敏感元件,将载体的加速度转换为能被测量的物理量,其测试精度直接影响惯性系统的精度。本文分析了石英挠性加速度计温度误差的产生机理,设计了一种恒温系统,包括结构组成、温控电路设计、工作机制等多个方面,保证加速度计的工作环境温度保持恒定。通过用户使用表明,该系统保温效果好,内部温度稳定,不受复杂环境影响,加热效率高,加温速度快。     

石英挠性加速度计参数计算与误差项分析

一概述石英挠性伺服加速度计是一种以石英玻璃作为挠性元件的伺服力平衡型加速度计。这种加速度计可用于如车辆、船舶、桥梁、大型构件、精密机械,建筑物等一般振动测量。而在低频低g振动的场合,更能发挥其特长。另外它还可用于惯性导航、地震测量、公害振动测量,钻井倾斜测量等等方面。     

一种MEMS硅微三维加速度计设计

在压阻式硅微二维加速度计的基础上,提出了一种MEMS硅微三维加速度计.该加速度计微结构包括由四梁-柱体组成的二维水平检测单元和双T型垂直检测单元两部分,通过双T型检测单元和微型柱体与四梁检测单元检测空间三维方向的加速度值.建立了该结构的数学模型并用有限元分析软件Ansys对敏感弹性元件进行力学特性分析.最后对加工出的加速度计进行性能测试.测试结果表明,该加速度计3个方向频响曲线平坦、灵敏度高、线性度好,轴间耦合度小,X向灵敏度为2.17 mV/g,非线性度为0.63％,y向灵敏度为2.08 mv/g,非线性度为0.75％,Z向灵敏度为1.66mV/g,非线性度为1.13％.     

基于激光视觉的石英摆片厚度精密测量方法

石英摆片厚度的检测能够提供产品生产过程中的重要信息,通过实时检测石英摆片的厚度,可以生产出高质量的产品,并能够识别和排除有缺陷的产品。为了提高石英摆片厚度参数检测的精度和效率,提出了一种利用激光视觉技术进行石英摆片厚度测量的非接触测量方法。该方法根据斯涅尔的基本光学定律,通过视觉测量系统获取激光光斑的图像;利用改进的Zern ike矩边缘定位算法及优化的激光光斑中心定位算法计算石英摆片的厚度。设计了半导体激光器恒功率驱动控制系统和激光光束准直系统,分析了激光入射角角度的选取原则。实验结果表明:该方法稳定性好,测量精度高,可以实现石英摆片厚度的非接触精密测量。     

薄壁铍骨架异形孔铣削变形控制方法

骨架作为石英挠性加速度计中的关键零件,具有薄壁、高精度的特点,尤其对于新型铍骨架的异形孔加工,其刚性差,极易产生大变形甚至破裂。通过将有限元仿真和实验相结合,深入研究了辅助支撑方式对工件变形情况的影响规律,使得大变形和破裂情况得到有效控制,成功加工出符合技术要求的铍骨架样品,对于提升石英挠性加速度计的精度和稳定性具有重要意义。     

石英挠性加速度计故障模式分析

广泛应用于导航、制导、武器、探测等领域的石英挠性加速度计包含零组件10余种,加工生产工序百余道,其工作环境复杂,有可能因外部环境变化或内部故障导致仪表失效,进而影响导航精度以及探测精度,严重者将直接导致型号任务失败。常见的故障模式有饱和、无功能和输出异常等。基于对石英挠性加速度计的结构组成和工作原理的分析,列举故障原因和故障表现,并对故障表现和原因进行详细分类,分析加速度计故障机理,针对具体故障提出避免方式,有利于降低加速度计的故障率。尤其是基于对伺服电路工作原理的分析,提出了一种基于电激励的多余物检测方法,可在不拆解表芯的过程中判读多余物是否存在,此方法可在加速度计生产过程以及故障排查过程中发挥作用。     

一种高精度石英挠性加速度计自动测试系统设计

石英挠性加速度计(简称石英加表)作为惯性平台的核心器件,其精度、可靠性是国内外研究的重点。该文研发了一套加速度计自动测试系统,采用强制均温和半导体制冷片调温的温控仪实现了采样电阻的精确温控,可针对不同采样电阻对测试精度的影响,应用采样电阻补偿算法,有效提高了温度稳定性和采样测量精度。经试验验证,采样电阻最小误差为百万分之4.3,可控采样电阻温度变化小于0.02℃,输出最大温度漂移为0.01 V,满足实际工程需求。     

微加速度计摆片质量的测量方法研究

梳齿式微机械加速度计摆片的质量是影响其性能的重要机械参数,获得实测值十分必要。提出一种基于开环频率响应试验和静态静电力试验求取摆片质量的方法,由加速度计的开环传递函数及摆片的力平衡方程,得到包含摆片质量的方程组,通过求解该方程组得出摆片的实际质量。对具体加速度计的试验结果表明,该方法能准确地估算摆片的实际质量,并能在制造现场使用,不需要特殊的测量环境和仪器设备,是一种简便而有效的试验方法。