有限元分析软件在封装结构变形影响中的应用

针对所见文献未给出封装结构变形对压阻式加速度计影响值,引入有限元分析软件Coventor Ware的Package模块进行定量分析。利用有限元分析软件Coventor Ware分析压阻式加速度计在不同温度下和受到不同方向冲击时,封装结构变形对其性能的影响。分析结果表明,温度和冲击作用于压阻式传感器封装结构对传感器的性能影响很小,均在万分之一数量级,与前人的试验结果吻合。     

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。     

加速度计的动态特性对无陀螺微惯性测量组合性能影响的研究

本文以压阻式加速度计为例,探讨了其动态特性对无陀螺微惯性测量组合的影响.首先,建立了9个加速度计的无陀螺微惯性测量组合模型,并推导了该模型的导航方程,然后根据加速度计的动态特性改进了其导航方程,最后进行了仿真验证.从仿真结果可以看出,对于相同的加速度计,输入信号的动态特性越强,惯性组合的误差越大.因而选用动态特性好的加速度计有助于提高无陀螺微惯性测量组合的性能.本文为无陀螺微惯性测量组合走向实用化,提供了理论依据.     

冲击载荷作用下压阻式微加速度计的动态力学响应研究

针对目前判断器件的可靠性实验中存在成本高、周期长的问题,对微型压阻式加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应特性进行研究,获得微加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应规律。以锥形头部弹体为例构建动力学模型,对典型的微加速度计和冲击载荷工况进行理论研究,分析压阻式微加速度计在冲击载荷作用下的动态力学响应特性。结果表明：压阻式微加速度计在冲击载荷下的响应由应力波的渡越时间、结构的本征振动周期及脉冲的持续时间这3个时间常数及其关系决定,可准确反应弹体所受冲击载荷的特性。     

降低加速度信号粘连的传感器二次封装材料

针对战斗部高速侵彻多层硬目标时,时域内出现的加速度信号粘连影响引信计层准确性的问题,提出通过传感器二次封装降低侵彻计层信号粘连,而选择灌封材料的原则是提高振动模型的阻尼比;弹性模量相对较高、阻尼系数与刚度系数比值较大的灌封材料可以获得更高的阻尼比;仿真及试验表明：与石蜡相比,用环氧树脂灌封使振动模型阻尼比增大,战斗部高速侵彻多层硬目标时加速度信号衰减迅速、信号粘连程度降低,实现引信计层准确性的提高。     

高冲击下加速度计需测频率上限研究

为了使爆炸、金属碰撞等高冲击环境中使用的加速度计不会发生谐振,应使其谐振频率足够高,如Endevco公司设计的MEMS硅基压阻式加速度计(7270A-200K)的谐振频率可达1.2 MHz(幅值可达20万G);然而在这些强动载荷作用下,由于这种加速度计的阻尼很低,超量程和加速度计敏感元件的破坏仍时有发生;鉴于高G值冲击测量中输入信号的频率上限常常在100 kHz以上,研究加速度计测量结果的频率响应,从不同方面进行论证给出加速度计需要测量的频率上限,研究结果对开发更可靠的MEMS加速度计具有重要意义。     

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。     

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。     

压阻式硅微加速度传感器的结构设计与仿真

一般的压阻式硅微加速度传感器结构多采用单梁加质量块的形式,这种形式的传感器灵敏度比较高,但它的横向效应较难克服,文中提出一种四梁结构的加速度传感器,通过仿真计算,说明该结构的加速度传感器具有良好的综合特性.     

加速度计横向灵敏度测试方法研究

以加速度计为核心的惯性装置,广泛应用于常规武器飞行参数的测试系统中。随着惯性技术的发展,对惯性装置中加速度计的测试精度要求也越来越高。加速度计的横向输出是影响测试精度的一个重要因素。本文以某型号硅微压阻式加速度计为例,介绍了加速度计横向灵敏度的测试方法,分析了测试数据,给出了该型号加速度计横向灵敏度的测试结果。     

基于矢量分解的三轴高g值加速度计灵敏度系数校准方法

为产生同步可计量的三轴加速度过载脉冲,实现对三轴高g值加速度计灵敏度系数的校准,对Hopkinson杆原理中的一维标准杆端面斜面设计,将三轴加速度计置于斜面上.基于理论分析、有限元分析软件Abaqus,数值仿真计算了加速度计灵敏度系数,并进行了试验验证.结果表明:采用一维标准杆的斜端面设计,容易实现三轴高g值加速度计灵...     

高过载硅微加速度计的动态响应

依据电容式微型加速度计的结构及工作原理,对高膛压火炮膛内弹载高过载硅微加速度计进行了动态响应研究,建立了加速度计弹性元件的力学模型及动态响应数学模型.通过计算给出了弹性元件在高过载条件下的固有频率及动态响应曲线.结果表明,微型加速度计的动态响应与弹性元件的固有频率密切相关,该微型加速度计具有良好的动态响应特性.     

单轴旋转引起加速度计尺寸效应误差分析及补偿

为降低单轴旋转运动引起的加速度计尺寸效应误差,提高单轴旋转惯导系统的精度,通过分析单轴旋转产生的加速度计尺寸误差效应以及由加速度计尺寸效应引起系统速度误差的机理,给出了加速度计尺寸效应误差的补偿方法。理论分析和仿真结果表明,加速度计尺寸效应误差不会引起定位误差的发散,但会增加无阻尼系统速度误差的振荡幅值,在水平阻尼状态下,会产生动态误差,引起更大的速度误差;通过补偿加速度计的尺寸效应误差,可以提高系统在旋转过程中的工作精度。     

基于模糊自适应互补滤波的姿态解算算法

在互补滤波姿态解算算法中,如果将滤波器参数设置为固定值,加速度计测量值包含振动噪声和运动加速度会影响姿态解算效果;针对此问题,首先根据加速度计测量值的模值对姿态解算算法进行改进,然后根据加速度计测量值求取的误差能反应载体运动状态这一特性,提出了一种模糊自适应互补滤波姿态解算算法;仿真试验表明:     

多管火箭炮阻尼特性研究

多管火箭炮系统阻尼是系统动态响应的重要参数,对连射时序和射击间隔有着重要的影响.针对多管火箭炮的典型结构,从理论上分析了影响系统阻尼特性的典型因素,运用多体动力学方法建立的计算模型进行仿真分析,仿真结果与理论分析一致.研究结果表明发射装置起落架与回转体间约束副的摩擦效应、起竖油缸阻尼效应、部件的弹性变形对多管火箭发射时的阻尼特性有着决定作用,而金属结构的材料阻尼特性对发射时的系统阻尼影响较小.     

膛压测试系统耗散型传压管道动态响应方法

针对目前枪膛膛压测试研究中,很难利用理论方法求出压力大小,同时安装传感器时不能保证其敏感部位与被测压力介质之间是直接接触等问题,提出了膛压测试系统耗散型传压管道动态响应方法。该方法通过建立的耗散型传压管道数学模型对传压管道的长度、直径进行仿真研究,分析了传压管道的几何参数对管道固有频率的影响。当直径不变时,长度越长传压管道的固有频率越小;当长度不变时,直径对传压管道的固有频率影响不大,并且通过选择合适的直径和长度对其进行实验模拟。仿真试验结果表明,通过试验得出的实测值与理论值相符,所设计的传压管道满足实际使用要求,没有产生信号的失真,能真实传递膛压的动态特性。     

捷联式惯导系统动态误差分析

根据捷联式惯性导航系统误差方程,分析了载体运动状态下系统的动态误差特性,并讨论了陀螺漂移、加速度计零位误差及初始误差对系统误差的作用。仿真数据由轨迹发生器产生,与以往的仿真方法相比,此方法接近实际情况,更能全面分析系统动态误差特性。     

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。     

高g值加速度计动态线性度标定方法研究

针对高g值加速度计动态线性度标定问题,对基于霍普金森杆的标定系统所存在的技术问题进行了研究。为实现双子弹同步撞击标定杆从而产生标定所需的叠加信号,提出了单一炮管同步发射双子弹的方法,利用防止内外2发子弹相互滑动的紧固措施,有效地实现了双子弹撞击的同步性。运用有限元方法系统研究了子弹几何形状、材料、冲击速度和整形器的使用对高g值加速度计标定中的激励脉冲波形的影响机制,进而总结出双子弹标定系统子弹选择和波形控制方法。结果表明：在双子弹标定系统中,为了对加速度计进行某一频带上的动态线性度标定,可通过改变双子弹相对截面积或冲击速度的方式改变g值,通过改变子弹材料的方式改变标定频带。最后,利用提出的单炮管双子弹霍普金森杆标定系统对988-1198型加速度计的动态线性度进行实测,效果良好,证明了该方法的可行性。     

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。