考虑梳齿动态特性的微加速度计敏感结构等效电学模型

为确保Σ△(sigma-delta)微加速度计系统仿真的正确性,提出一种改进的敏感结构等效电学模型.在分析传统敏感结构等效电学模型局限性的基础上,研究了结构梳齿在外力作用下发生弯曲对闭环系统的影响和使∑△闭环反馈失效的机理,分析了梳齿弯曲对质量块所受静电合力的影响,结合传统电学模型,建立了包含梳齿弯曲因素的改进的等效电学模型.在微加速度计系统仿真中,利用敏感结构的传统模型并不能反映出调制器失效特性,输出显示调制器仍然正常工作,而利用所建立的敏感结构电学模型能够准确的表现出∑△反馈失效现象,为电路仿真的准确性提供了保障.     

悬臂梁式微加速度计动力学分析

微加速度计是MEMS的关键部分之一.为保证微加速度计工作时的精确性和稳定性,对其进行动力学特性分析具有十分重要的理论意义.通过建立系统等效模型,再从悬臂梁的振动特性和气动性能等两部分进行了研究.对于振动特性,运用有限元分析软件ANSYS Workbench进行了模态分析,得到了前六阶振动频率和振型.在谐响应分析下,得到了悬臂梁不同频率的应力频率响应和位移频率响应曲线,由此确定了悬臂梁式微加速度计的频响范围;对于气动性能,主要是从悬臂梁与容器壁面间隙在1~9μm来研究悬臂梁.利用流体计算软件FLUENT研究了悬臂梁周围截面流场及其悬臂梁流场的变化,得到了悬臂梁周围截面流场的压力分布和流速分布图,以及在不同间隙情况下悬臂梁表面的压强分布和流速分布图.最后得出,当间隙为5μm时,气体对悬臂梁的阻尼影响最小,微加速度计的量程最大,从而得出了这种悬臂梁式微加速度计的量程.     

改进的电容式微加速度计中电路噪声模型

为了在加速度传感器设计中准确预测系统电路噪声,优化电路设计参数,建立了改进的电容式微加速度计中的电路噪声模型.详细分析了电荷积分器中的运算放大器噪声、开关热噪声、驱动信号参考电压、寄生电容电阻对系统噪声的影响,分析了相关双采样对热噪声和1/f噪声的影响,建立了微加速度计系统的输入参考噪声公式,所建立的电路噪声模型对各个电路噪声源进行综合考虑,没有忽略噪声源间的相互影响.仿真和测试结果表明:所建立的电路噪声模型能够准确的预测噪声水平,且开关热噪声在高精度微加速度计中严重影响着系统噪声水平.     

一种电容式闭环微加速度计系统研究

基于SOG(Silicon on Glass)工艺设计了一种新型电容式加速度传感器结构,分析了该结构的检测和反馈原理.为了提高闭环微加速度传感器的性能,更好地实现闭环控制调节作用,对传感器系统进行了研究.在反馈系统中引入PID控制器,并建立了SIMLINK系统模型,分析了系统闭环传递函数以及控制参数对传感器系统的影响....     

微机械加速度计内部噪声影响的对比分析

以一种新型的梳状栅电容结构微机械加速度计为研究对象,对比分析机械热噪声和量子噪声对其检测精度的影响。研究结果表明,当微机械加速度传感器的结构尺寸接近纳米尺度时,在一定的温度条件下,量子噪声取代了机械热噪声成为影响加速度传感器自身噪声性能的主要因素,且量子噪声等效加速度大于机械热噪声等效加速度的温度临界点随着器件结构尺寸的减小而增大。     

电容式微机械陀螺品质因子测试方法研究

品质因子是判断微结构加工质量的重要标准,特别是经过真空封装的微机械结构,它的品质因子大小可从几百到几万,具有很大的散布范围,因此对真空封装微机械陀螺品质因子的测试就显得格外重要.本文详细阐述了电容式微机械陀螺品质因子测试的基本原理,提出对静电激励-电容检测陀螺和机械激励-电容检测陀螺品质因子测试的具体方法,并对这两种方法的测试结果进行了对比分析.     

一种电容式闭环微加速度计系统

为了提高闭环微加速度传感器的性能,对反馈系统实现更好的控制作用,引入了PID控制器,并建立了闭环系统数学模型,分析了系统的传输函数.利用SIMLINK对该模型进行了仿真分析,结果表明PID控制器很好的改善了系统的阻尼,减小了系统的响应时间和调节时间.通过实验得到阶跃响应波形,证明PID控制的引入可以大大提高系统性能。     

CCD动态响应特性的测试与建模

CCD图像传感器与景物有相对运动时,传感器动态响应特性对成像质量具有显著影响,通常表现为图像模糊、目标物体几何尺寸和灰度失真.通过对CCD工作原理的分析,设计了测试动态特性的试验方案,提取了运动图像上能够反映CCD响应特性的像元灰度数据,通过基于最小二乘法的数据分析完成了动态特性的建模.研究结果表明:CCD传感器动态响...     

用动态机械测试仪研究面团的热流变特性

使用动态机械测析仪，研究了面团在加热过程中（25－100℃）的动态热流变特性。结果表明面团动态弹性模量（E'）随温度呈三阶段模式变化，在第一阶段（25－50℃），E'缓慢增长；在第二阶段E'迅速增大，约75℃时达到峰值；在第三阶段（75－100℃）E'迅速减少。面团加水量众58％增加到66％，E'值减少；而E'达到峰值时的温度略有降低。在1－10Hz动态频率和15－30mN的静态测试力范围内，面团的热流变特性变化被DMA敏感地检测到，随探测力减少其检测噪音增大，随频率增大检测敏感性降低，探测压力和频率增大均使E'值增加。     

一种振梁电容式硅微加速度计的设计与分析

从对硅微加速度计的材料特性、微结构特性研究着手，通过对现有类型加速度计进行分析与整合，设计出一种新的硅微结构及与之匹配的微检测电路，最后通过仿真表明该加速度计具有良好的功能特性.     

电容式加速度计的表头结构设计与分析

MEMS电容式加速度计具有灵敏度高、噪音低、漂移小、功耗低、结构简单等优点,有着广泛的应用前景。综合比较了电容式加速度计的三种常见结构的各自特点,指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点,并以该结构为分析对象,从加速度计的量程、稳定性、灵敏度等性能分析比较了多种结构梁,得出折叠梁的综合性能最好的结论,最后通过分析计算出了折叠梁在检测方向的刚度。     

新型光纤光栅加速度传感器动态特性的研究

以大型桥梁和建筑结构的健康监测为背景,设计了一种新型的低频高灵敏度光纤光栅加速度传感器,并利用有限元法对该传感器进行了优化设计和动态特性分析,结果表明:该新型光纤光栅加速度传感器具有灵敏度高、横向灵敏度小、测量精度高和动态特性较佳等特点.     

微米光栅加速度计机械性能研究

介绍了一种微米光栅加速度计及其原理,分析了此加速度计采用的双端固支梁结构的机械性能.利用ANSYS建立其三维实体有限元模型,对在惯性载荷作用下的双端固支梁的机械灵敏度进行了模拟,并对双端固支梁结构进行了模态分析;讨论了各参数变化对灵敏度、固有频率等主要指标的影响程度,并优化了机械结构参数,达到了优化设计的目的.     

船载双惯导系统动态加速度计零位研究

为提高船用惯性导航系统动态工作可靠性,通过在动态情况下比对2套惯导姿态角差值来判断惯性平台是否水平;然后再通过加速度计零位与平台倾斜角度的关系来修正加速度计零位,以解决因更换加速度计而要求船舶必须进厂的矛盾;同时也提供了一种判断船用惯性导航系统加速度计工作状态好坏的方法。     

主轴部件动态特性的实验研究

记述了采用实验方法对复杂的主轴部件进行动态特性分析的原理和方法，并对轴承刚度等可能对主轴部件动态特性产生影响的因素进行了分析。     

一种电容型高分子湿度传咸器研究

研究一种电容型高分子湿度传感器，选择了耐热好，抗溶剂腐蚀的聚酰亚胺作湿敏薄膜，制成湿度传感器．对传感器的结构、感湿机理进行了讨论。其工作原理是湿度改变引起聚酰亚胺膜介电系数变化从而导致电容变化．对元件的制造工艺和湿敏特性进行了实验研究．认为这种高分子电容湿度传感器是一种性能优良的传感器．它将有着广阔的应用前景．     

工程起重机带载变幅时的动态行为研究

目的基于“机构完备动力学计算方法”，构建完备的工程起重机带载变幅的动力学模型．方法吊臂采用柔性多体动力学理论建模，基于虚功原理及液压动力学理论给出了变幅油缸的推力，控制系统采用PI位置控制器，采用状态方程描述整个系统．结果对6种不同带载变幅作业进行了仿真，得到了结构的动态响应。同时可以显示驱动力的动态特性．相比变幅速度，系统的动态响应对变幅启动加速度更为敏感．为了减少变幅过程的振动，设计时应对启动加速度给予更多的注意．结论对6种不同的带载变幅作业进行的仿真结果显示，其作业5最优，可提高起重机变幅时的作业效率．     

新型电容式粮食水分检测方法的研究

电容式水分检测是粮食水分检测常用的方法之一,优点是成本低、体积小、检测速度快,缺点是影响因素多、数据处理复杂、重复性差,文中提出了综合考虑多种影响因素的硬件和数据处理方法,并给出了实验结果,为快速粮食水分检测仪的开发,提供了新的线索。     

基于球曲面极板的电容式触觉传感器研究

为提升电子皮肤的触觉感知灵敏度,提出一种基于球曲面极板的电容式柔性触觉传感器。介绍了电容式柔性触觉传感器的结构特点与制备流程,并结合理论计算与ANSYS有限元仿真阐述其触觉感知机理,空间立体排布的球曲面感应极板和差分式结构特点可协同提升电容式柔性触觉传感器感知灵敏度。基于高性能电容数字转换器AD7147-1和STM32微处理器搭建容性触觉信号采集与处理系统,完成了电容式触觉传感器特性测试及应用研究。实验结果表明,该传感器可实现法向力与切向力的高灵敏检测和稳定性,动态响应时间约为70 ms,进一步论证了其用作电子皮肤的可行性。