MEMS高精度双轴倾角传感器的设计

本文主要介绍了一种角度检测用MEMS双轴倾角传感器.采用MEMS加速度传感器测量倾角的原理进行应用开发,通过三维转台角度测试,其具有体积小、性能稳定、精度高等特点.     

基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,出现了大量高性价比MEMS传感器,被广泛应用于多个领域。然而惯性测量单元通常包括多个传感器,如三轴MEMS加速度、角速度和磁力传感器,这样要求有多个数据通道输出,给原型系统设计和开发带来不便。基于此,本文设计了一种惯性传感板,集成MEMS三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,通过单个UART串口可以读取9通道数据。经过试验验证,该惯性传感单元能够满足一般原型系统的快速设计和开发。     

基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,出现了大量高性价比MEMS传感器,被广泛应用于多个领域。然而惯性测量单元通常包括多个传感器,如三轴MEMS加速度、角速度和磁力传感器,这样要求有多个数据通道输出,给原型系统设计和开发带来不便。基于此,文中设计了一种惯性传感板,集成MEMS三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,通过单个UART串口可以读取9通道数据。经过试验验证,该惯性传感单元能够满足一般原型系统的快速设计和开发。     

多轴微加速度传感器的进展

微加速度传感器是微型惯性组合测量系统的核心器件。随着MEMS技术的不断发展,单轴微加速度传感器的技术已日趋成熟,多轴微加速度传感器的研究正成为MEMS领域的热点。基于多轴微加速度传感器典型实例的介绍,评述了近年来该领域的进展,并就其未来的发展作了展望。     

基于MEMS加速度传感器的飞行器倾角测量系统设计

根据MEMS加速度传感器的工作原理和特点,研究了一种基于MEMS三轴加速度传感器和C8051F352单片机的飞行器倾角测量系统的实现方法;介绍了倾角的测量原理及整体框架,重点阐述了系统的硬件电路设计和软件设计;该系统体积小、功耗低且可靠性高,可用于各类飞行器的倾角指示和测量。     

飞机尾翼转角测量系统设计

针对飞机尾翼转角测量及远距离监控问题,设计了一种基于数字式MEMS加速度传感器测量飞机尾翼转角的测量系统;分析了电容式加速传感器测角原理;利用数字式MEMS加速度传感器ADXL345,结合无线ZigBee技术采用CC2430模块,以嵌入式STM32单片机作为控制器构建了一种测量飞机尾翼转角大小的测量系统;采用三维转台对飞机尾翼转动进行了模拟,完成了±90°范围内转角的测量;实验结果表明,在±90°转角范围内,测量误差的最大值为0.277°,满足小于0.3°的误差要求;该测量系统可以有效地完成飞机尾翼转角测量工作。     

基于MEMS加速度传感器的位移检测系统

为了实现对物体运动位移的检测,设计了一种以国产高精度MEMS电容式加速度传感器MSCA3002为核心,24位高精度A/D转换器ADS1255,高性能ARM处理器LM3S2B93为主控制器的位移检测系统,并详细给出该系统的硬件电路及其软件算法设计。系统将传感器检测到的物体运动的加速度,经过积分算法转换为物体运动位移。实验结果表明：系统采样精度高、速度快、误差小,A/D转换器对加速度信号的检测精度能达到0.4%,积分后对位移的测量精度能控制在3%左右,很好地实现了对运动位移的检测。     

新型传感器测量断路器动特性的研究

通过对断路器触头运动特性的分析,提出采用硅压阻MEMS技术的加速度传感器来测量断路器触头运动特性的方法,并详细介绍了3031型加速度计的特点。同时采用滤波算法对测量数据的进行修正。使用MEMS型加速度传感器,测量准确、安装方便,建议在全国范围内推广使用。     

型传感器测量断路器动特性的研究

通过对断路器触头运动特性的分析,提出采用硅压阻MEMS技术的加速度传感器来测量断路器触头运动特性的方法,并详细介绍了3031型加速度计的特点。同时采用滤波算法对测量数据的进行修正。使用MEMS型加速度传感器,测量准确、安装方便,建议在全国范围内推广使用。     

基于微位移定位系统MEMS梳齿位移传感器的研究

MEMS硫齿位移传感器是一种基于MEMS技术电容理论的传感器,具有体积小、重量轻、性能稳定、功耗低和易于集成等特点.首先探讨了梳齿传感器的工作原理,随后介绍了使用梳齿传感器有效检测微动工作台位移的方法,并进行了结构失效和梳齿电极不平行失效的可靠性分析.通过采用这种传感器可以达到提高微位移定位平台系统的集成度、精度、分辨...     

MEMS微电容式传感器的传感特性研究

针对传统的传感器无法进行长期健康监测的不足,研发出一套新型的基于MEMS的硅微电容式传感器.对所研制的MEMS传感器的静态传感特性和动态特性进行了理论分析和对比实验研究.结果表明:MEMS硅微电容式传感器在反复加卸载实验中,线性拟和度均在0.999%F.S以上,灵敏度系数为6.9840με/kN,其重复性误差为1.43%F.S;其动态传感特性与传统的加速度计吻合的很好.     

电容式微加速度计的研制

以一个电容式微加速度计为设计实例来介绍了基于IP库MEMS设计的流程,其中主要包括四个部分:原理分析,结构设计,工艺流程和版图设计,封装及电路测试。首先根据需求设计出加速度计的基本结构;然后对该结构进行工艺流程和版图的设计;并利用虚拟工艺来进行仿真和可加工性验证;得到的三维结构通过接口导出到FEM中进行数值分析;接着将数值分析的结果进行基于FEM的运动学建模;求解得到的运动规律,以宏模型的形式存入IP库中;与此同时,利用虚拟运行进行可视化行为级的仿真。     

灌封技术对MEMS高g加速度传感器性能影响研究

针对恶劣环境下高频信号的干扰与由封装引起的结构失效,设计了一种MEMS高g加速度传感器,通过灌封实现机械滤波,保证封装的可靠性。根据传感器封装工艺,利用ANSYS软件建立有限元模型,仿真分析了灌封技术对传感器结构和性能。结果表明：灌封技术可提高传感器的高过载能力和输出灵敏度,灌封弹性模量相对较大、密度相对较小的灌封胶可提高传感器的高过载能力和灵敏度。     

一种新型的三参量传感器

单参量传感器（加速度计、速度计或位移计）只能输出一种参量。本文介绍一种三参量转换器,可与任何一种单参量传感器组成一套完整的三参量传感器,可同时输出加速度、速度和位移三种参量。分析了三参量转换器的基本原理及构成三参量传感器的方法,给出了实测数据和相关的技术指标。构成的新型三参量传感器已在工程振动、强地震动等领域的测量中得到应用,取得了满意的效果。     

低真空封装的新型变电容面积MEMS惯性传感器阶跃响应特性分析

一种新型变电容面积MEMS惯性传感器与传统的梳齿电容传感器相比,具有对梳齿电容不平行敏感度低,可加测试电压高等优点.通过对该传感器在低真空封装条件下的惯性阶跃响应特性分析,着重研究了不同梳齿电容倾斜角度对该传感器的阶跃惯性信号响应的影响,以及不同倾斜角度梳齿的位移响应和测试电压、空气真空度的关系,并把该结果和梳齿结构的情况进行比较.结果表明,工艺因素对变电容面积MEMS惯性传感器在低真空封装下的阶跃惯性响应影响很小;另外,该结构上可加的测试电压可以是梳齿电容结构上可加测试电压的近10倍,这有利于减小接口电路的噪声.以上分析论证了该新型传感器有利于降低器件的工艺要求和提高传感器的分辨率.     

MEMS加速度计的六位置测试法

主要介绍了MEMS加速度计的六位置测试法,根据MEMS加速度计输出数学模型详细推导了如何得到MEMS加速度计的输出数学模型中的刻度因数、零偏以及安装误差,并在得到其标定系数后将其封装在C函数中进行了验证实验.通过实验数据分析可知,MEMS加速度计的六位置测试法原理简单、易于实现,且精度较高.这种标定法所得到的MEMS加速度计输出能够比较准确地反映其输出,而且MEMS加速度计的线性度有所改善.     

Design and simulation of a high-performance Z-axis SOI-MEMS accelerometer

This paper presents a new micromachined z-axis accelerometer as well as a new method to sense the out-of-plane displacement capacitively via comb finger arrays. The new design built the z-accelerometer using eight folded beam suspension to minimize the off axis sensitivities in both the x- and y- directions. The proposed method implements the sensing electrode as a comb finger arrays surrounding the sensor. This method enables the realization of the sensor by bulk micromachining process, increases the sense capacitance and reduces the off-axis sensitivity. This process allows building the micromachined accelerometer with large inertial mass. This work introduces the design and simulation for this accelerometer. The introduced method results in a high sense capacitance as well as high sensitivity. The simulated sense capacitance is 19.6627 pF. The sensor sensitivity is 2.037 μm/g with a very small total noise equivalent acceleration of 3.096 μg/ $ \sqrt {Hz} $ .     

一种MEMS高g_n值加速度传感器的结构设计与仿真

高gn值加速度传感器在侵彻武器等领域受到广泛应用,对量程、灵敏度、固有频率等指标也提出了更高的要求。设计了一种MEMS高gn值加速度传感器,在传统梁—岛结构加速度传感器的基础上进行了改进,采用主微梁互补结构在提高固有频率、量程的同时,提高了灵敏度。在梁的末端提出了新式的延伸梁结构设计,大大减小了集中应力的现象,提高了结构的抗过载能力。利用ANSYS有限元分析软件,对该加速度传感器进行了静态、模态和瞬态分析。经仿真验证,该MEMS高gn值加速度传感器的各项指标均满足要求,具有明显的优越性。     

基于九轴MEMS定位系统误差分析与补偿算法研究

基于九轴MEMS定位系统,对由陀螺仪零偏造成的位移平面偏转误差进行分析与补偿。通过实验与推导,首次给出偏差的定量分析和误差传播的数学模型。为估计偏差,设计了一种新的状态向量中仅包含陀螺仪零偏的、简化扩展卡尔曼滤波（ SEKF）技术,克服了无加速度计辅助条件下的偏差估计问题,降低了计算量,能够很好地满足位移实时估计需求。硬件实验证明：经过偏差补偿的九轴MEMS定位系统,能够准确估计有限范围内周期性运动的位移,幅值定位精确度达到90%。该系统可用于无人机、机器人定位等领域。     

A new analytical model of single-stage microleverage mechanism in resonant accelerometer

Microleverage mechanism which is widely applied in microelectromechanical systems (MEMS) transfers and amplifies force or displacement from input to output. In this work, one-stage microleverage mechanism is integrated into a biaxial micro resonant accelerometer to improve sensitivity. Force amplification factor of the microleverage is analyzed and deduced by integral method. The results from theoretical model match well with the ones from finite element method (FEM) simulation, which proves that the proposed model is relatively accurate and the width of lever beam is a quite important parameter in design. The resonant accelerometer is successfully fabricated by MEMS technology. Preliminary experiments are conducted and demonstrate differential sensitivity of 71 Hz/g for the accelerometer with resonant frequency of 267.726 kHz.