光纤陀螺温度漂移的多尺度集成建模研究

为了逼近光纤陀螺(FOG)温度漂移的复杂非线性关系,提出一种基于有界整体经验模态分解(BEEMD)和极限学习机(ELM)的多尺度集成建模方法(SE-BEEMD-ELM)。采用样本熵(SE)分析BEEMD分解得到的本征模态函数(IMF)序列,根据SE值变化趋势和大小得到漂移数据的多个尺度分量。分别以温度梯度变化和单一尺度分量训练ELM子模型,累加生成的多个子模型得到FOG温度漂移的集成模型。实验结果表明,基于SE-BEEMD-ELM的多尺度集成建模方法,建模精度较基于BEEMD-BP以及BEEMD-ELM的单一模型提高2个量级。     

光纤陀螺结构细分及材料优选

介绍了温度场和应力引起光纤陀螺误差的机理,通过对光纤陀螺的结构细分,采用不同材料分别建立有限元模型,进行模态分析、热应力分析和瞬态温度分析,选取具有代表性的新型材料铍铝合金和因瓦合金与传统铝合金进行对比。结果表明,铍铝合金可以提高光纤陀螺的固有频率,同时提高光纤陀螺的温度性能,因瓦合金可以大幅度降低光纤陀螺光纤线圈的应力变化,将光纤陀螺结构细分,进行材料优选,可以显著提高光纤陀螺的温度性能和动态输出精度,并得到试验论证。     

一种硅微机械陀螺制造方法研究

给出了一种硅微机械陀螺制造方法,该方法可适用于各种不同的微机电系统(MEMS)器件,包括加速度计、剪切应力传感器及MEMS光开关等。利用该方法制备了硅微机械陀螺,并给出了该陀螺的性能测试结果。同时分析了利用该方法制备各种不同器件时,工艺流程对器件性能的影响,重点讨论了硅-玻璃阳极键合、减薄工艺及深刻蚀所形成的侧壁质量,包括侧壁垂直度、侧壁杂质等因素对器件性能的影响。     

石英微机械陀螺敏感芯片的抗振动分析与改进

石英微机械陀螺是振动惯性器件,而陀螺敏感芯片结构的抗振动能力会直接影响陀螺的性能。由于工作环境的振动会对陀螺的性能产生一定的影响,因此需提高陀螺敏感芯片结构的抗振动能力。该文利用有限元仿真软件对敏感芯片结构进行随机振动仿真分析,通过对敏感芯片结构的优化,提高了陀螺的抗振动能力。     

敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响

研究了干燥空气、N2和He等3种常用敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响。采用有限元法计算了输入角速度ωi=20(°)/s时敏感元件内的流场。计算结果和实验表明,改变敏感元件内敏感工作气体的种类,流场分布也随之变化。ωi=20(°)/s时,两热电阻丝r1、r2处的气流速度差ΔvN2>ΔvAIR>ΔvHe。灵敏度系数KN2>KAIR>KHe,其中KN2=1.05 KAIR,KHe=0.21%KAIR。N2对应的灵敏度最高,热电阻丝抗氧化,稳定性较好,但成本高;干燥空气的灵敏度次之,热电阻丝易氧化,稳定性差;He对应的灵敏度最小,热电阻丝不易氧化,稳定性最好。该文解释了敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响机理,为提高射流陀螺的实用性,满足不同工程需要开辟了一个新的途径。     

基于光纤陀螺的残周期正弦拟合快速寻北法

在旋转调制寻北的基础上,提出少于一个旋转周期的快速寻北方法。建立了旋转调制寻北输出模型,介绍了三参数正弦拟合原理并推导出最小二乘估计算法的Cramer-Rao下限,最后设计了光纤陀螺残周期快速寻北实验。实验结果表明,残周期残缺程度越大,寻北时间会越短,北向偏角会越大;实验陀螺应用该方法,1/3个周期寻北精度为0.3°,1个周期寻北精度为0.009°,达到一个周期内快速寻北的目的。     

陀螺测斜系统数据通信软件模块的设计与实现

数据通信模块在传统陀螺测斜系统中具有非常重要的作用,但由于用户或者系统升级的需求,陀螺测斜系统经常需要较大的改动。为了解决系统频繁改动的问题,采用了动态链接库的技术对原有数据通信模块进行了改进,整个模块采用面向对象的程序设计实现,提高了软件系统整体的可扩展性。实验结果表明,改进后的系统比传统的系统具有结构清晰、工作稳定可靠的优点。     

电容式硅微机械陀螺仪结构设计及仿真

通过对微机械陀螺的调研分析,提出了一种新型微机械陀螺仪,并对陀螺进行了结构设计.该结构采用静电梳齿驱动、栅结构电容检测,使陀螺具有较高灵敏度.驱动模态和检测模态均为滑膜阻尼,能够实现较高的Q值,且具有一定的解耦特性.文中通过仿真分析得到了结构的各阶频率,使陀螺驱动模态和检测模态固有频率匹配,验证了结构的合理性.结合现有...     

新型驱动相位控制技术提高硅微机械陀螺仪稳定性的方法

为了增强硅微机械陀螺仪的零偏稳定性,减少其受温度的影响,从数字信号处理的角度提出了一种提高驱动模态驱动相位精确度的方法.通过零偏信号生成的原理,分析出驱动相位的偏差是影响其性能的主要因素.采用基于FPGA数字信号处理实现方式的锁相环闭环控制原理,实现了对驱动相位的精确控制.给出了一种抑制相位误差的解调方法.对比模拟电路,新型数字电路很好地抑制了零偏的漂移,零偏稳定性由60°/h提高到19°/h.新的数字控制方法显著提高了对驱动相位的控制精度,达到了增强零偏稳定性的目的.     

新型摇摆质量微陀螺的设计与制作(英文)

首先介绍了两种结构完全对称的高灵敏度的摇摆质量陀螺.设计并制作了一种对角驱动的新型摇摆质量微陀螺.利用硅的各向异性湿法腐蚀等MEMS体加工技术,简化了该微陀螺的制作工艺.该微结构的对称性、一致性和加工精度有很大改善,尤其是振动梁、激励部件和敏感部件等关键部件.详细阐述了该微陀螺的工作原理和结构设计,完成了微陀螺关键部件的制作和样机组装.利用NF公司的FRA 5087频率响应分析仪测试了样机大气下的振动模态,其中驱动频率为5.563 2 kHz,检测频率为5.553 4 kHz,频差为9.8 Hz,小于0.2%.利用频谱分析的方法测试了样机的哥氏力.测试结果表明这种摇摆质量微陀螺的设计与制作方法是可行的.