振动式微机械陀螺的等效电学模型

根据振动式微机械陀螺的工作原理,建立了其机械特性的等效电路模型。陀螺差分检测电容模型和振动的等效电路模型构成了陀螺的等效电学模型,该模拟模型组合了传感器的机械特性和电学特性。陀螺等效电学模型通过电路模拟工具PSPICE实现,可用于分析陀螺的振动特性、对角速度的频响特性,优化陀螺的工作方式;还可以与接口电路混合模拟,分析陀螺和检测电路的整体性能,优化检测电路的设计。     

极板不平行对力反馈微加速度传感器可靠工作范围的影响

根据梳齿式电容加速度传感器极板不平行对传感器静电力和阻尼力的影响,建立有阻尼力反馈微加速度传感器的等效电学模型.通过电学模拟,分析不同阻尼情况下由工艺原因引起的电容极板不平行对传感器可靠工作范围的影响.结果表明,当传感器受阶跃信号的冲击时,可靠工作范围随极板倾斜程度的增大而减小,并且模拟结果还表明, 在欠阻尼情况下传感器的可靠工作范围比临界阻尼或过阻尼情况下要小.     

振动传感器信号调理电路设计及分析（英文）

基于压电式传感器能把振动或冲击的加速度转换成与之成正比的电荷这一原理,提出了该类型传感器的等效电路。设计了基于采集测量系统的压电式传感器电荷/电压转换电路,分析了电路中关键元器件——反馈电容的温度特性对于转换电路输出的影响,对不同类型滤波器进行了特性分析,并根据实际传感器带宽配置了相应滤波电路。通过试验表明,该信号调理电路能有效滤除振动信号中的噪声信号,并能获取精确的振动信号。     

寄生电容对电容式加速度传感器输出电压的影响

电容检测是保证电容式加速度传感器正常工作的重要条件之一。传感器中敏感结构间的寄生电容会对电容检测产生影响。文中建立了传感器敏感结构的等效模型,分析了寄生电容对输出电压产生的影响。文中首先分析了电容式加速度传感器中检测电路的工作原理。其次,根据敏感结构的组成分析待测电容以及寄生电容的分布情况,以及寄生电容对电容检测结果的影响。最后,通过实验验证理论分析的结果。     

神经网络加速度传感器在振动压实中应用研究

在车载式振动压路机压实度检测中利用加速度传感器对信号的检测,由于加速度传感器受自身性能、安装位置、方向、土壤压实度和振动压路机振动轮振动量等随机性、不确定性和模糊性的环境因素的影响。使得加速度传感器的信号输出是一种典型的非线性系统。RBF神经网络因具有较强的自组织性、自学习能力和自适应性等优势,更适合对加速度传感器的输出进行仿真与预测。基于Matlab程序建立了加速度传感器的神经网络模型,通过神经网络的优势性能对加速度传感器在信号检测中进行预测。     

高线性非接触式电容位移传感器

设计一种新型电容式微位移传感器,给出了检测电路.原理为20 kHz的正弦信号加在传感器上,传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比.电路包括正弦信号发生电路、精密全波整流电路、滤波电路和信号放大电路.实验证明：该传感器线性度小于3%,分辨率优于0.01 μm.     

电容式微加速度传感器偏置电压的设计与分析

电容式微加速度传感器中偏置电压产生的静电力会干扰加速度传感器的测量和稳定工作条件。文中分析受到加速度信号作用时,不同偏置电压极性对电容加速度传感器稳定工作条件的影响,得到一系列变化曲线。结果表明：若偏置电压极性为正正或正负配置,其反馈是负反馈,且偏置电压极性为正负配置时,加速度传感器承受加速度冲击的能力最强。若偏置电压极性为负负或负正配置,其反馈是正反馈,偏置电压极性为负正配置时,其抗加速度冲击的能力最弱。     

低侧向效应MEMS压阻式加速度传感器

MEMS压阻式加速度传感器是目前最常见的测振器件之一。在某些特殊环境下,加速度信号组成较为复杂,例如机床主轴振动测试系统,可能有多方向加速度信号同时施加到传感器,这就要求设计的传感器具有较低的横向效应,即较小的横向交叉干扰,因此文中研制了一种可以从理论上消除传感器自身横向交叉干扰的MEMS压阻式加速度传感器。文中采用新型的复合八梁结构作为传感器的敏感元件模型,并利用敏感结构上的应力分布规律优化传感器的信号检测电路,从理论上消除了传感器的横向交叉干扰;通过MEMS加工技术加工了传感器的芯片结构,并进行了封装和相关性能测试实验。实验结果表明,所设计的传感器具有不超过1%的横向交叉干扰,1.798 m V/g的测量灵敏度以及14 kHz的固有频率。     

基于开关电容的电容传感器接口电路设计与测试

电容传感器已广泛应用于压力、压差、位移、加速度、振动等非电量的精密测量,参比电容传感器有望用于气固两相流测量等领域,而接口电路是电容传感器应用中的核心和关键技术。基于开关电容原理开发的电容传感器接口电路,从原理上消除了电路中寄生电容的影响和直流偏移,使得电容传感器的应用更加广泛。在活塞式压力校验台上,对开关电容接口电路进行了性能测试。结果表明,开关电容接口电路迟滞误差为0.84%,非线性误差为1.33%,重复性误差为1.20%,可应用于参比电容传感器测量系统。     

电容式微机械惯性传感器信号检测技术研究

针对具有差分电容接口的微机械惯性传感器提出了一种基于电荷放大器和相关检测技术的接口电路方案.采用电荷放大器作为电容-电压转换电路,来去除传感器本身以及传输导线引起的寄生电容的干扰.利用PSPICE模拟了桥路的不对称性对电路输出的影响,经过比较采用单载波差分电桥结构以进一步增大电容检测的灵敏度.采用相关检测技术进行解调,通过解调电路对前置输出电压和载波信号进行相关运算从而消除电路的宽频噪声;给出了包括布线、接地、去耦等电路工艺的设计原则.采用一组标定电容作为传感器的模型进行了实验,实验电路灵敏度可以达到195V/pF,最小分辨率为1fF.采用该方案能够满足对普通精度的电容式微机械惯性传感器信号的检测.     

基于速度-加速度时滞反馈的振动主动控制

在振动主动控制中,基于加速度测量信号,并考虑滤波器群时延引入的时滞,研究了一种时滞控制器设计方法。采用等维方法和状态导数反馈思想,提出一种速度-加速度时滞反馈控制器的设计方法。该控制器不含位移信号,可省去两次数值积分和去直流分量、趋势项这两个过程,并可避免由两次数值积分带来的累积误差。以粘帖有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为控制对象,采用该控制器控制其自由振动,并与速度-加速度反馈控制效果进行比较。仿真结果表明,当采用速度-加速度反馈直接控制时滞系统时,若时滞超出其稳定区间,该方法失效,而速度-加速度时滞反馈控制方法则具有良好的控制效果。     

偏置电压极性对差分电容微传感器可靠工作条件的影响分析

为了测得电容式传感器的电容变化,一般需要有直流偏置电压的交流驱动信号加到传感器上,然而驱动信号产生的静电力会干扰传感器的测量和可靠工作条件。文中分析差分电容传感器受到阶跃加速度信号作用时,不同偏置电压极性对可靠工作条件的影响,得到不同偏置电压极性下传感器的临界阶跃加速度与随测试信号电压和反馈系数的关系表达式及其变化曲线。结果表明若偏置电压极性为正-正或正-负配置,其电子机械反馈本质上是负反馈,且偏置电压极性-负或负-正配置,其电子机械反馈本质上是正反馈,偏置电压极性为负-正配置时,其抗阶跃加速度冲击的能力最低。     

电容式微加速度传感器控制电路研究

本文首先阐述了电容式微加速度传感器的一般结构及系统建模方法，然后提出一种静电力反馈平衡控制电路，先通过高频调制信号产生检测电压，再经过ＰＩ反馈控制器产生静电反馈力，以提高传感器的噪声抑制能力、输出线性度和动态响应范围。     

一种新型的触觉反馈系统

介绍了磁流变触觉反馈系统的工作原理、应用以及被动触觉反馈、主动控制系统的研究状况.     

基于加速度反馈的平面3-RRR柔性并联机器人自激振动控制

平面3-RRR柔性并联机器人在精密定位、物料搬运、宏微结合等领域有着广泛应用,其在运行到某些区域时容易产生自激振动,这极大地影响了系统的精度和稳定性。为了有效抑制并联机器人的自激振动,在并联机器人试验平台上搭建了振动加速度测量系统,利用加速度传感器和伺服电动机实现闭环反馈以及自激振动主动控制。对平面3-RRR柔性并联机器人特定奇异位置自激振动的机理进行分析,考虑加速度信号滤波以及信号传输和处理等因素引起的相位滞后,采用移相技术,给出了基于加速度反馈的控制算法,对平面3-RRR柔性并联机器人的自激振动进行了主动控制试验研究。理论和试验结果表明：提出的基于加速度反馈的主动控制方法能够在奇异位置处有效抑制并联机器人的自激振动。     

磁流变技术在触觉反馈系统中的应用

介绍了磁流变技术在触觉反馈系统中的应用。分析了基于磁流变液的触觉反馈系统的基本工作原理,讨论了被动触觉力反馈装置和被动触觉反馈、主动控制系统的工作方式,为增强人机系统控制能力提出了一个可行的方向。     

被动加载的内部反馈控制方法

提出电液加载的内部变量反馈控制方法。通过对可测量的内部变量反馈，补偿了活塞运动时流量的变化，使加载系统的跟踪没有滞后。反馈以后，改变了系统传递函数和动态性能，并将舵机运动干扰输出等效为一个较小的量。原理分析证明，采用类似于PID形式的内部反馈，可消除舵机运动的速度和加速度干扰。仿真结果表明，内部反馈在主从电液跟踪加载控制中能减小多余力的影响，系统特性的改善优于传统的前馈方法。     

力反馈微加速度计的准静态和阶跃响应模型

对于微机械电容式加速度计,为了检测微小电容变化,必须引入交直流电压驱动信号,然而该静电力的存在显著影响传感器的最大可靠工作范围。对准静态惯性信号和阶跃惯性信号,深入研究了力反馈加速度计的可靠工作范围,建立了不同偏压配置的驱动信号对引起吸合失效的临界加速度信号的影响模型。研究结果表明静电力对阶跃信号的影响要比准静态信号大,动态工作条件下所能承受的最大阶跃加速度信号比准静态信号要小一个数量因子。对于双边驱动的力反馈加速度计,正正偏压配置或正负偏压配置可以最大程度地减小驱动信号引起的传感器吸合失效,从而增大可靠工作范围;而负负偏压配置或负正偏压配置增大了驱动信号效应,从而大大减小了可靠工作范围。     

摆式列车剩余加强度信号自适应滤波

利用剩余加速度信号获取摆式列车的控制信号,对剩余加速度信号进行滤波处理,分析滤波信号的延迟及特性,讨论AR（n)模型闪数与样本长度的选择。通过对试验数据的分析与处理证明,采用AR（n)模型对滤波后的剩余加速度信号进行预的获得同步的控制信号是可行的。