高g值高频响微机械加速度计研究

针对侵彻武器测试过程中冲击过载大和频率范围宽的特点,提出了一种微机械电容式加速度计结构,结构中采用分布在整个芯片上的小电容阵列来代替位于中间的单个大电容器.利用ANSYS对加速度计进行了仿真分析,得出加速度计的固有频率超过600 kHz,抗过载能力超过200 000 g,且电容变化量大,灵敏度高.文中还给出了加速度计芯片的加工工艺流程和接口电路.     

一种电容式高量程微机械加速度计的设计分析

针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明：该加速度计量程200 000 g,固有频率266.2 kHz,模态分离比大于2.5,0~10 kHz通频带内加速度分辨率优于60 g. 基于硅-玻璃微机械工艺进行了加速度计微结构的流片加工、镜检测试和传感器的初步冲击实验验证。相比已有的高量程微机械加速度计,该设计具有线性度好、横向效应小、加速度灵敏度高和抗高过载能力强等特点。     

高g值侵彻加速度测试及其相关技术研究进展

结合作者及其合作者最近几年在侵彻加速度测试领域的若干研究工作,总结评价了近十几年国内外弹体高速侵彻硬目标高g值加速度现场测试研究成果,特别是存储测试技术在这方面的应用。同时总结了侵彻加速度测试相关技术的发展,包括高g值加速度计的抗高冲击性能和校准、电池抗高冲击性能的研究等。最后结合现有研究基础和潜在的国防需求,论述了这...     

高过载三维MEMS加速度传感器敏感芯片设计仿真与优化

为获取硬目标侵彻武器弹体侵彻过程中完整的三轴向加速度信号，研制了三维高冲击过载MEMS压阻式加速度传感器。提出了中心岛硬心质量块E型膜片结构设计方案和独特的三维力敏电阻的布桥方式，并详细阐述了传感器三维加速度测试的工作原理，运用有限元分析软件进行仿真验证，并运用零阶粗优化与一阶梯度寻优相结合的优化算法，对传感器敏感芯片的结构参数进行优化。优化仿真结果表明：传感器敏感芯片的结构强度足够，可承受的瞬态高冲击过载峰值最高可达2×105 g;芯片固有频率可达231 kHz;三轴向加速度浏试力敏电阻布设位置应力应变大，使得传感器有较高的输出灵敏度，理论上的优化仿真分析保证了传感器有可靠的工作性能，最后研制传感器原理样机，进行实验验证。     

炮弹倾斜侵彻平板数值模拟

应用ANSYS/LS/LS-DYNA分析技术对炮弹侵彻平板进行数值分析,获取了炮弹侵彻平板的速度、加速度变化曲线和规律,以期为硬目标侵彻引信设计中的参数优化及抗高过载加速度传感器的选择提供理论依据.利用LS-DYNA有限元程序,建立材料的弹塑性模型,对高速炮弹侵彻均质平板问题进行了数值模拟.     

基于虚拟仪器的磨削振动信号测试

基于虚拟仪器的磨削振动信号测试系统由加速度传感器、信号适调仪、数据采集卡和计算机等组成.该测试系统用于MK9025数控光学曲线磨床,测试常态下的砂轮架和导轨的振动信号.把三组加速度计分别粘贴在砂轮架的前、中、后三个位置,测量砂轮在线加工时的振动加速度信号.导轨上加速度计的搭载位置与砂轮架类似.     

硬目标灵巧引信控制装置的设计

硬目标灵巧引信多功能智能控制装置,用微芯片感知物体在不同介质中运动的加速度变化,经过单片机处理,将差别转化为控制导弹、炸弹和炮弹的引爆信号.其加速度计感应加速度值并输出相应电压信号,经整流滤波电路,由A/D转换器转换成数字信号.由单片机处理器根据预置处理程序处理,满足触发条件时发出信号触发弹体炸药,实现控制侵彻弹头钻地或楼层攻击.     

一种压阻式硅微复合量程加速度计

针对常规弹药制导化应用中对大动态范围变化加速度参数测试的需求,以及空间尺寸的限制,采用多个不同量程加速度计进行测量所带来的极大不便和误差问题。文中设计了一种具有10g、100g、500g和10000g四种量程的硅微压阻式复合量程加速度计,并对其作了静、动力学仿真分析,在此基础上对所加工和封装好的复合量程加速度计进行了静、动态特性标定,标定结果表明该复合量程加速度计具有良好的静、动态特性,可以完成四个覆盖高低量程加速度值的测量。     

基于加速度传感器和开关信号融合的计层算法

为了消除弹丸高速侵彻过程中敏感信号受应力波等干扰影响造成分层特性不明显或信号异常带来的计层误差,提出了一种基于加速度传感器和MEMS开关信号融合的计层算法.该算法通过对加速度传感器和MEMS开关信号分别与不同窗函数在时域中的卷积加权和得到的复合信号来判定弹丸侵彻过程中的分层特性.仿真表明:该算法在一定程度上消除了采用单一信号可能带来的计层误差,在弹丸高速侵彻过程中可以实现智能侵彻引信的计层起爆控制功能.     

一种冲击加速度传感器的研究

介绍了一种周边固支圆形膜片硅压阻式冲击加速度计的工作原理和结构。以及硅膜片尺寸与传感器输出的计算关系。冲击加速度传感器的电阻设计,及其器件的制作工艺流程,通过冲击试验,证明了该加速度传感器在高加速度作用下的实用性。     

“金属风暴”武器的耦合膛压测试弹设计

为了获得“金属风暴”武器发射过程中的耦合内弹道参数,以达到武器系统优化改进目的,设计测试“金属风暴”武器相邻弹丸之间耦合膛压的测试弹。针对30 mm小口径武器弹上空间有限、耦合膛压导致弹丸同时受弹底压力、弹前压力,力学特性复杂的问题,设计了测试弹的机械结构,将薄膜压电传感器、加速度传感器、信号采集调理、信息处理和存储、通信传输、电池等电路系统集成一体,制成了耦合膛压测试弹; 为了提高耦合膛压的测量准确性,利用加速度测试结果对薄膜传感器压力测量结果中的惯性力进行了修正。利用“金属风暴”武器开展了射击试验,检验了耦合膛压测试弹的性能。试验结果表明:耦合膛压测试弹的机械强度满足发射及回收要求,测试弹机械结构可以保护薄膜传感器不被火药气体烧蚀,经过加速度传感器修正处理可以得到弹丸发射期间的弹底压力与弹前压力,耦合膛压测试弹能够获得“金属风暴”武器的耦合内弹道参数。     

微弱电容信号的离散频率测试方法及其硬件电路的实现

硅微惯性器件的微弱电容信号检测一直是微机械研究领域的重要问题,其检测方法及集成电路的实现已成为制约微惯性器件发展的一个重要因素。利用频率信号抗干扰性好的特点将微弱电容信号转换成频率信号,提出了一种利用离散频率测试的方法对加速度信号进行测试,使得所测加速度可以通过各离散频率点与步长频率的倍数关系直接读出,并通过硬件电路实现了该方法,对实验结果进行了验证,与理论仿真结果很相符。     

全加速度计惯性测量的优化设计及仿真分析

基于炮弹的几何结构及运动特点。设计了一种十二加速度计组合的无陀螺惯性测量方案用于测量弹体运动时的角速度和线加速度．计算机仿真分析显示这种测量方案直接解算的是弹体运动角速度，并可以有效地消除重力加速度分量对解算弹体运动角速度及线加速度的影响．这种惯性测量技术使惯性测量系统结构简单化，并有可能降低成本。对提高现有常规武器的性能有重大的意义。     

一种用于人体脉搏的信号采集系统

根据人体脉搏信号特征,提出了一种脉搏采集方案。该方案的系统总体结构由PVDP型脉搏传感器及其信号放大电路、AD574转换芯片和接口,以及脉搏信号数字处理计算机等构成。并介绍了PVDP传感器结构及其电源电路、AD574芯片特性和增强型并口协议（EPP）。讨论了脉搏数字处理时,为消除噪声干扰所采用的移动平均滤波器和为消除随机干扰所采用的LMS自适应滤波器的软件实施过程和处理效果。     

攻角传感器在2.4m跨声速风洞中的应用

针对2.4m风洞的运行特点,采用惯性伺服加速度传感器测量模型攻角,并研制了攻角传感器,用于实时测量试验模型攻角.攻角传感器采用力矩马达闭环伺服自平衡原理,由非接触式位移传感器、力矩马达、误差和放大电路、反馈电路、悬臂质量块五部分组成.并将攻角传感器置于模型内部,通过机身内部加工的平台或通过加工垫块安装攻角传感器.多次型号试验证明,该攻角传感器效果良好.     

基于地磁传感器的计转数引信可行性研究

主要提出了基于地磁计转数传感器的引信实验方案，研究了计转数引信装定原理，提出了装定转数的初步计算方法，分析了地磁计转数传感器，信号处理电路和检测电路的结构及工作原理，实验说明，该地磁计转数传感器在高速旋转平台上计数准确，且在各个方位条件下均可以可靠工作，可应用于弹丸上，实现弹丸的定距起爆。     

d31模式四悬臂梁压电MEMS加速度计

针对高灵敏度无源加速度计的集成制造需求,提出一种d₃₁工作模式下四悬臂梁集成拾振微球的MEMS压电加速度计敏感结构。建立动力学振动和拾振理论模型,并使用COMSOL 5.0软件对传感器件结构进行建模仿真,通过优化确定满足拾振条件的微器件几何尺寸和结构。利用溶胶凝胶方法实现硅基高品质PZT压电薄膜的异质集成制造,使用MEMS工艺制造微器件并完成传感器的集成和组装。测试结果表明：该加速度计的输入加速度与输出电压的关系为V=1.881a-0.033,电压灵敏度在1 152 Hz时达到13.8 mV/g,表现出良好的灵敏度、线性度和抗干扰能力;新方法具有正确性和工艺方法的可行性,为高性能加速度传感器件提供了一种新的技术途径。