先进微陀螺器件及微惯性测量单元最新研究进展

微纳加工技术与振动惯性技术的结合使惯性仪表技术发生了重大的变革,拓展了惯性技术在军用和民用领域的应用。高性能微惯性器件对军事装备和国民经济的发展起着越来越大的作用。该文基于美国国防高级研究计划局(DARPA)近年来在微惯性传感器技术领域的资助项目,综合研究了微机电系统(MEMS)谐振陀螺、微光学陀螺(MOG)、声表面波(SAW)陀螺等微惯性传感器技术及微惯性测量单元的最新发展现状,并对其发展面临的技术挑战进行了详细地分析与评述。     

石英微机械振动陀螺振子的失效分析

微机械惯性器件是振动惯性技术和微电子技术相结合的产物，是振动惯性技术的延伸和发展，这就决定了该器件具有价格低、可靠性高、尺寸小和质量轻等突出特点。目前，它已成为经济发达国家研究的热点，也开始引起国内外惯性技术界的高度重视。     

半球谐振陀螺现状及发展趋势

半球谐振陀螺仪是一种高精度、高可靠和长寿命的新型固态陀螺仪,它具有一系列独特的优点,且是目前唯一达到惯性级性能的振动陀螺,受到惯性技术界的极大关注。该文在分析了国内外有关半球谐振陀螺报道的基础上,对半球谐振陀螺的发展历程,国内外研究情况、现状等进行了综合报道和评述,并对半球谐振陀螺的发展前景进行了展望。     

微机械陀螺仪的新进展及发展趋势

微机械陀螺仪是陀螺技术和微电子机械系统(MEMS)技术结合产生的新一代惯性器件。根据其工作原理和采用材料的不同,微机械陀螺可分为硅基微机械振动陀螺(Si-MVGs)、微机械压电振动陀螺(PVGs)和悬浮转子式微机械陀螺等。该文介绍了微机械陀螺仪的主要参数指标和应用,对硅基微机械振动陀螺(Si-MVGs)、微机械压电振动陀螺(PVGs)和悬浮转子式微机械陀螺的最新研究进展作了综合性报道,讨论了微机械陀螺未来的发展趋势。     

MEMS器件封装技术

MEMS器件体积小,造价低,是未来传感器的发展方向,随着MEMS技术进步,惯性MEMS传感器、中等角频率传感器分辨率高且低成本的惯性组件,用于测量导弹姿态的偏航角和旋转滚动速率。MEMS器件中,封装技术极为重要性,坚固耐用的惯性MEMS器件,除集成技术外封装成为另一个核心,我们对封装技术进行探讨研究,旨在提高MEMS器件的可靠性。     

压电MEMS兰姆波器件技术的最新进展与展望

兰姆波谐振器(LWR)作为一种新兴的压电微机电系统(MEMS)声学器件,同时具有高工作频率、高机电耦合系数、高品质因数值及低功耗等特点,其制造工艺与集成电路工艺兼容,可在单片晶圆上实现多频率器件。基于LWR的声学滤波器是实现高性能射频前端组件的有效解决方案之一,能够满足未来通信设备多频率及集成化的发展要求,其相关研究已成为微声器件领域的热点。该文简要介绍了兰姆波的基本原理,综述了近年来基于氮化铝(AlN)薄膜和铌酸锂薄膜(LNOI)的压电MEMS兰姆波器件研究取得的最新成果,并讨论了压电MEMS兰姆波器件的发展趋势。     

芯片级全固化集成光波导陀螺

高灵敏、全固态、集成制造的微光-机-电陀螺是未来发展的新一代惯性器件,在深空探测、载人航天以及飞行器制导技术领域具有迫切应用需求.提出基于光波导微腔透射谱输出特性的惯性测量方法与系统基础结构,并对其惯性测量原理、微加工工艺以及耦合性能进行了讨论.利用数值拟合得到波导耦合系统设计优化参数,采用激光熔融热处理技术,降低了波...     

THz InP HEMT和HBT技术的最新研究进展北大核心

概述了太赫兹（THz）InP技术的优势、应用前景及美国的发展规划。重点对国外THzInP高电子迁移率晶体管（HEMT）和异质结双极晶体管（HBT）的技术进展和突破进行了详细阐述,其中国外HEMT和HBT器件的工作频率都达到了1THZ以上,国外报道的650GHz以上的InP太赫兹单片集成电路（TMIC）很多,包括低噪声放大器和功率放大器等,并且性能优异。介绍了我国THzInP技术的研究现状,国内InPHEMT和HBT器件的工作频率最高可达600GHz,电路的工作频率在300GHZ左右。最后,对国内外的最新技术水平进行了对比,并在对比的基础上针对存在的问题提出了我国在THzInP领域的发展建议。     

用于光纤陀螺的LiNbO3集成光学器件

本文报道用于光纤陀螺(FOG)的LiNbO_3集成光学(IO)器件及其技术。介绍制作LiNbO_3波导的扩散和质子交换两种技术,叙述了国内外近年研制和生产的FOG用多功能集成光学芯片及LiNbO_3相位调制器,给出了它们的结构、性能和封装(光纤耦合)技术。对国内外发展状况的综述表明,在这个技术领域,国内研制的器件的性能,已接近国外80年代末的水平。     

超宽禁带AlN材料及其器件应用的现状和发展趋势

作为一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,AlN不仅具有超宽直接带隙(6.2 eV)、高热导率、高电阻率、高击穿场强、优异的压电性能和良好的光学性能,而且AlN晶体还与其他Ⅲ-N材料具有非常接近的晶格常数和热膨胀系数。这些特点决定了AlN在GaN外延、紫外光源、辐射探测器、微波毫米波器件、光电器件、电力电子器件以及声表面波器件等领域具有广阔的应用前景。介绍了AlN材料在功率器件、深紫外LED、激光器、传感器以及滤波器等领域的应用现状,并对AlN材料及其应用的未来发展趋势进行了分析和展望。     

高过载姿态测量中MEMS陀螺失效模式与研究进展

高过载条件下姿态测量是一个公认的难题,其原因主要是角速度传感器难以经受高过载的冲击。基于微机电系统（MEMS）技术的陀螺作为解决高过载姿态测量问题的核心器件,其抗高过载能力直接制约着惯性导航系统在高过载环境中的应用。首先,介绍了弹药发射和侵彻两种典型高过载环境的特性,概括了在高过载环境中MEMS陀螺的响应类型;其次,总结了高过载条件下MEMS陀螺的失效模式,包括完全失效和功能性失效;然后,介绍了国内外在抗高过载MEMS陀螺方面的研究进展;最后,分别从器件设计和工程应用角度出发,提出了MEMS陀螺抗高过载的设计方法和应用思路。     

光纤陀螺技术及应用

简单回顾了光纤陀螺30年的技术研究和应用情况；介绍了光纤陀螺的基本原理，总结了光纤陀螺的特点和关键应用技术；以光纤陀螺在光电探测和卫星观测系统中的应用为主要背景，详细介绍了具有代表性的LN200系列光纤陀螺惯性系统的技术特点和应用情况；同时介绍了光纤陀螺在机载红外前视、红外天体观测平台和高精度对地观测卫星中的典型应用，为光纤陀螺在相关领域的应用提供了参考和依据。简单总结了我国光纤陀螺的发展和应用情况。经过30年的发展，光纤陀螺及相关技术已达到很高的水平，已成为惯性系统的主流和首选仪表。     

振动惯性技术及其应用

介绍以陀螺为主的惯性技术的发展概况和所处的重要地位.然后围绕振动惯性技术的发展.介绍各种压电振动陀螺和半球谐振陀螺的结构、特性、主要特征和几种典型的应用例.     

火箭弹MEMS陀螺捷联惯导系统

火箭弹正朝着远程化、精确制导化方向发展,制导装置是其中的核心.该文采用微机电系统(MEMS)陀螺、石英挠性加速度计、高动态GPS接收机、高速导航计算机等硬件及捷联惯性导航和卡尔曼滤波算法,研制了小型捷联惯性/GPS组合导航系统.该组合导航系统具有体积小,精度高,成本低等特点,试验表明该惯导系统可以满足增程火箭弹制导要求.     

光纤陀螺在煤矿井下的应用研究

煤矿井下工况环境复杂恶劣,传统的测量仪器已经渐渐不能满足生产要求,光纤陀螺作为新一代惯性技术,具有诸多优点。本文从煤矿井下生产实际出发,探索了光纤陀螺技术的应用方向。     

一种新型的角速率传感器--声表面波陀螺

声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强，灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展；着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理；指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的参考振动速度，而使其省掉悬浮振动机构成为简单的单平面结构；提出了亟待研究解决的几个问题。     

光纤陀螺惯性平台数字稳定回路设计

为了延长某型导弹训练惯性平台的使用寿命,提出了组建光纤陀螺惯性平台稳定系统的设计方案.该新型惯性平台系统在原有平台机械结构的基础上,采用干涉式光纤陀螺代替原有的气浮单自由度陀螺仪作为惯性平台的敏感元件.重新建立了平台系统稳定回路的数学模型,并运用经典博德图方法设计了系统的校正网络,给出了基于DSP的数字校正网络的实现方法.Simulink仿真结果表明,该数字稳定回路具有较好的动态性能和稳态性能,能够满足系统的设计要求.经初步实验验证,该光纤陀螺惯性平台系统已实现功能要求.目前该方案已应用于某型导弹的平台改造研制中.     

一种用于微惯性组合的新型微封装技术

针对近年来惯性类组合产品朝微型化发展趋势,设计了一种新型的微型惯性组合封装技术。介绍了该技术所涉及装置的构成及封装过程,专门设计了相应的挤压头,并对影响最终铆封接头成型的挤压量做了精心设计。将应用该技术后的产品进行了振动冲击试验和有限元仿真分析。结果表明,振动冲击后的产品铆封接头没有失效情况出现;而有限元分析结果显示,铆封接头边缘的最大位移值为0.01 mm。由此判定铆封接头牢固可靠。这种微型化封装技术不仅应用于惯性组合,同样也适用于其他行业的产品,有很高的推广价值。     

XC3S400AN在四频差动激光陀螺脉冲信号计数中的应用

为了提高四频差动激光陀螺惯性导航系统的性能,需要应用快速高精度的陀螺脉冲信号计数技术。根据脉冲零头计数原理,应用高性能的FPGA芯片XC3S400AN,基于VHDL结构描述语言,对高精度高频率时钟信号进行时序控制及同步处理,设计出一种四频差动激光陀螺脉冲信号计数电路,并进行了实验测试。测试结果表明,电路能消除脉冲信号的±1计数误差,可长时间稳定工作,满足对陀螺脉冲信号计数实时性和精确性的要求,达到了预期目标。