八臂梁硅微加速度计横向灵敏度仿真分析

应用ANSYS软件对MEMS器件——八悬臂梁硅微加速度计的横向灵敏度进行了仿真。仿真时分别在此器件的X轴、Y轴、Z轴单独加一个加速度，分析另外两个轴的输出，便可以得出其横向灵敏度。依据仿真结果，可先求出各个输出轴对应的梁的应力，即可算出其电阻的变化量，从而计算出输出轴的输出电压。     

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。     

基于三维有限元法的MEMS毫米波滤波器设计

基于三维有限元法设计毫米波微机电系统( MEMS)带通滤波器，可借助于CAD软件使整个滤波器设计流程更加方便快捷，结果与传统微尺寸结构的FDTD分析法基本一致。同时给出了一种简便的毫米波带通滤波器的MEMS加工方案，并针对该加工方案进行了关键参数的工艺误差仿真，为毫米波MEMS滤波器设计提供了一些有意义的理论及工艺分析，对于利用MEMS工艺制造的毫米波微尺寸无源器件设计也具有很大的参考价值。     

压电型加速度计用电荷放大器的研制

前言压电型加速度计由于工作温度范围宽、体积小、重量轻、结构坚固、频带宽、不需要外部驱动电源等优点,因此,最近,在飞机等的振动测量中广为应用。但另一方面,由于传感器的输出是同加速度成比例的微电荷输出,所以,为了得到不损于传感器特征的稳定的输出电压,必须使用具有宽频带、高放大度和高输入阻抗的放大器进行电荷、电压的变换,否则,     

MEMS技术发展及应用优势

叙述了在微工程研究领域有代表性的微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)技术特点,介绍了MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS加速度计等典型的MEMS产品,阐述了MEMS基础理论研究进展以及国外对MEMS陀螺仪、MEMS加速度计的研究和发展现状,分析了MEMS技术在飞...     

MEMS惯性仪表技术发展趋势

近几十年来,随着微电子技术的发展和微机械加工设备的完善和精度的提高,以单晶硅、石英晶体等材料研制的各种微型惯性仪表及其系统产品相继问世,它与传统的机械式惯性仪表相比,体积大为缩小,质量大为减轻,功耗大幅度降低;采用微机械工艺,可以实现大批量生产,故价格低廉;如果采用与IC兼容的工艺方式,配套电路还可以和微敏感结构集成一体化,MEMS惯性仪表具有可靠性高、承载能力强和测量范围大的特点;这些是传统机械式惯性器件无法比拟的.重点概述了近年来国内外微机电加速度计.微机电陀螺仪及其系统应用技术的发展情况,探讨了MEMS惯性技术下一步发展趋势.     

压阻式高量程微加速度计的设计

为了满足过载环境对高量程加速度计的需求,设计了一种高量程微加速度计。通过对敏感结构建立数学模型及Ansys静力学仿真,确定了该加速度计的总体设计,最后对加工完成的加速度计进行了测试。结果表明,该加速度计的灵敏度为193.3μV/g,在受到10 000 g以上的加速度作用时仍能正常工作,能够满足实际需要。     

侵彻武器用MEMS大g值加速度计

侵彻武器穿入地面等坚硬物质的加速度可达重力加速度的2万倍至几十万倍,要求所用加速度传感器既能抗击该工作环境,又能识别冲击与钻入的整个过程.美国侵彻武器用MEMS大g值加速度计属电容传感器,其工作原理采用2个电参数完全相同的电容,1个作检测电容,1个作参考电容,将被测加速度值的变化转换成电容量的变化而实现.该加速度计由结构单元和信号处理电路组成.实验结果表明,尚需对2组成部分进一步集成,对机械静电阻尼进行优化,对封装深入研究.     

基于MEMS工艺的微起爆器性能研究

针对MEMS火工品低能化、集成化技术要求,设计了一种基于MEMS工艺的微起爆器,通过仿真计算获得了基体材料、换能元材料、火工药剂与微起爆器起爆性能的影响规律,确定了微起爆器的结构参数;通过MEMS工艺完成微起爆器一体化集成制作,对结构参数以及起爆性能进行了测试,结果表明结构尺寸与设计尺寸误差小于6%;微起爆器发火电压小于3V,装药直径1mm、装药量2.0mg时,可以可靠起爆CL-20炸药,实现了低能化、集成化的要求,为MEMS火工品提供技术支撑。     

压电冲击传感器方向敏感量化分析研究

针对压电引信中的压电冲击传感器输出受到冲击加速度方向的影响,提出一种评价压电冲击传感器方向敏感特性的方法。基于压电引信中压电传感器的工作原理和应用特点,构建多向压电冲击加速度传感器多角度冲击响应输出数学模型,并通过量化分析冲击传感器多角度冲击输出,掌握单向、多向压电传感器的多方向冲击响应规律,得到冲击传感器的最佳冲击方向。仿真结果表明：多向压电冲击传感器方向敏感特性优于单向传感器,方向敏感特性与传感器的各向灵敏度之比有关,该评价方法可为压电引信研制提供理论依据。     

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。     

基于MEMS 加速度计的倾斜姿态角传感器设计

针对应用领域中判断水平面及水平面夹角的问题,设计一种倾斜姿态角传感器。把MEMS加速度计SCA103T-D04与C8051F47单片机组合在一起,对MEMS加速度计输出信号进行调理和AD采集,单片机C8051F047完成数据分析和温度补偿,并通过CAN总线通讯接口和RS232通讯接口输出倾斜角度值,输出周期为200 ms。该倾斜姿态角传感器测量精度为0.03°,测量范围为–6°~6°,具有体积小、重量轻、精度高、温度适应范围宽的特性,可广泛应用于建筑、道路、桥梁及军用设备等领域。     

三明治结构大量程MEMS惯性伺服加速度计研究

良好稳定性和大量程设计一直是困扰微惯性加速度计研制的两个难题，文中对影响微加速度计稳定性的丰要因素(外置偏压和横向加速度干扰)进行了详细分析，对加速度计各参数对量程的本质影响及其相互关系进行了研究，理论分析和计算机仿真结果表明：根据给出的四梁中心悬臂结构，在典型结构参数下，惯性敏感单元可承受的最大横向加速度达2000g以上，采取质量块减薄和打孔并用的方法可以保证加速度计具有70g以上量程。     

基于非硅微制造工艺的爆炸箔起爆器研究

为了实现爆炸箔起爆器的集成化和批量化制备,研究了爆炸箔起爆器非硅微制造工艺技术。采用磁控溅射和光刻技术制备了桥箔,通过紫外厚胶技术在桥箔上制备了聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶飞片层,并利用SU-8光刻胶集成制造了加速膛,划片后一个衬底上制备了268个爆炸箔起爆器组件,每个组件的体积为0.018 cm³. 集成后的爆炸箔起爆器50%发火感度为2 185 V. 试验了爆炸箔起爆器组件的耐高温性能,结果表明在160 ℃下经历50 h以后,爆炸箔起爆器组件依然可以正常起爆Ⅳ型六硝基菧炸药柱。     

石英数字加速度计的系统性设计

提出基于材料力学和弹性力学理论的石英数字加速度计(简称加速度计)的支撑结构设计方法,根据加速度计要求的量程和灵敏度指标,能够设计计算出加速度计支撑结构的力转移系数,从而提供可靠的支撑结构模型和整机设计依据;基于机电特性分析建立加速度计的整机CAD(计算机辅助设计)方法,计算加速度计的固有频率和设定电路参数,修正加速度计支撑结构的设计,使加速度计具有在飞行振动和强冲击情况下的环境适应性的同时,具有设计要求的电性能;依据电路匹配网络建立加速度计温度特性补偿仿真设计方法,可有效提高加速度计标度因数的温度特性.上述设计方法构成加速度计的设计系统,经加速度计研制、设计定型和批量生产,验证了设计的合理性和先进性,使得加速度计具有精度高、使用方便、适应性强和易于批生产等特点.     

基于振动控制的微小物体释放操作方法与实验研究

针对微夹持器在夹持微小物体过程中的黏着问题,提出了一种基于压电振动控制的释放操作方法。应用弹性黏着理论证明了可利用压电振动效应产生的惯性力克服微夹持器与微小物体之间的黏着力,说明了该释放操作方法的可行性。采用实验方法建立反映压电微夹持器振动特性的动态模型,基于该模型得出稳定释放微小物体时驱动器输入电压幅值和频率应满足的条件。以一种微夹持器为对象搭建实验平台进行微小物体的释放实验,结果表明：所提出的释放操作方法是可行的;同时微小物体的尺寸越小、释放越困难,需要越大的惯性力克服其受到的黏着力。     

空间飞行器加速度计在轨标定方法

针对空间飞行器在轨段未采用SINS/GPS组合导航方案的情况,提出一种采用“零加速度”方法对加速度计进行标定的方案。利用空间飞行器在轨运行的微重力环境,通过对加速度计测量值的分析和统计,对加速度计零偏误差进行估计。该标定方法简单,计算量小,且不需要其他辅助设备,完全自主标定,更适合于工程应用。     

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.