气体摆式两维倾角传感器的结构与信号处理

介绍了气体摆式两维倾角传感器的敏感原理即气体摆倾角敏感原理,并对两维倾角传感器的敏感元件结构设计方案进行了分析。分析了气体摆式两维倾角传感器的基本原理,在此基础上,研究了克服影响传感器性能的环境因素的方法,给出了一个详细和优化的解决方案。最后通过对实际制作的两维倾角传感器进行的测试表明,该文介绍的气体摆式两维倾角传感器的非线性度可小于0.2%,分辨率小于0.03°,工作温度得到扩展。     

密闭腔中自然对流气体摆特性的有限元分析

论述了采用有限元法分析密闭腔中自然对流气体的摆特性。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中点热源引起的对流场和温度场。结果表明,在浮升力作用下,二维密闭腔中气流的方向总是垂直向上,有摆的特性。密闭腔倾斜时,腔体中各点处的温度分布随倾斜角度而变化,气体摆式倾角传感器就利用这一特性敏感倾斜角度。     

全方位气体摆式倾角传感器的结构原理

介绍了全方位气体摆式倾角传感器的敏感原理,并对几种敏感元件的结构设计方案进行了详细的分析。在影响传感器主要性能的基础上,比较了不同敏感元件的优劣,找出最合适的敏感元件结构设计,最后通过对实际制作的全方位倾角传感器进行测试,表明所介绍的全方位气体摆式倾角传感器的灵敏度达到0.1°,方位角测量范围达到360°,倾斜角度测量范围可达到25°,达到了预期的设计目的。     

一种可抑制外界加速度干扰的压电射流倾斜仪

研制了一种压电射流倾斜仪，它由一个压电射流角速率传感器和一个气体摆式倾角传感器组成。该倾斜仪能克服外界短周期干扰加速度时倾角测量的影响，并具有成本低、可靠性高等特点。     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点,为了有效利用硅片面积和提高质量块质量,设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计,该结构具有检测电极和力反馈电极.根据结构设计参数,推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式.利用扭摆加速度计的数学模型,建立了加速度计表头系统级模型,并结合接口电路进行闭环整体仿真,调整校正环节参数,得到闭环系统性能指标.最后进行初步开环测试,测得加速度计的灵敏度为33 mV/g,非线性度2.29%.     

微机械电子隧道传感器研究进展

说明了微机械电子隧道传感器的工作原理，分析了电子隧道传感器的优点。较系统地介绍了几种典型的微机械电子隧道传感器包括微机械电子隧道加速度计、红外探测器和磁强计等，并简要介绍了国际上在这个领域的研究机构     

微机械线加速度计

叙述一种新型微机械伺服加速度计，并与电磁式及变电容式线加速度计原理、性能特点进行比较。微机械伺服加速度计测量上限可达±５００ｍ／ｓ２，且能承受５００００ｍ／ｓ２以上高冲击。     

微硅型扭摆式加速度计的动态分析

详细分析了微硅型扭摆式加速度计的动态行与阻尼，谐振频率的关系，阐述了扭摆加速度计的阻尼机理，提出了在再平衡反馈回路中加入低通滤波器以调整加速度计性能的方法。     

扭摆式微硅型加速度计

本文介绍了一种扭摆式微硅型加速度计的工作原理，制作方法和测试电路。     

气体摆式倾角传感器敏感机理的有限元分析

解释了气体摆式倾角传感器的敏感机理。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中两点热源引起的对流场。计算结果表明:在水平状态时,两热源处的气流速度相等,两热电阻丝上的电流相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两热源处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两热电阻丝上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压。有限元计算方法为气体摆式倾角传感器的优化设计,开辟了一条有效的研究途径。     

High bandwidth tilt measurement using low-cost sensors

In this paper, a state estimation technique is developed for sensing inclination angles using low-cost sensors. A low-bandwidth tilt sensor is used along with an inaccurate rate gyro and a low-cost accelerometer to obtain the measurement. The rate gyro has an inherent bias along with sensor noise. The tilt sensor uses an internal pendulum and therefore has its own slow dynamics. These sensor dynamics were identified experimentally and combined to achieve high-bandwidth measurements using an optimal linear state estimator. Potential uses of the measurement technique range from robotics, to rehabilitation, to vehicle control.     

消除环境温度对倾角传感器性能影响的方法

在气流式倾角传感器的研制过程中,环境温度对传感器性能有不可忽视的影响。根据气流式倾角传感器的敏感机理和流动相似律,设计了一种温度补偿电路,使环境温度与传感器内部热源温度之差保持不变,从而消除环境温度对传感器性能的影响。试验结果表明,这种方法能够实时地对气流式倾角传感器进行补偿,有效地消除了环境温度对气流式倾角传感器性能的影响。     

密闭腔内气流的摆特性

本文提出气体摆新概念,论述浮力升力与气流的摆特性,气体摆与固体摆的类比,气体摆加速度传感器。     

小尺寸2D密闭腔气体摆特性的有限元分析

采用有限元法,计算了小尺寸2D密闭腔中点热源引起的对流场和温度场,从而验证和解释了小尺寸密闭腔内自然对流气体的摆特性。结果表明:(1)无论是在水平状态还是在倾斜状态,在浮升力的作用下密闭腔内自然对流气体的方向总是竖直向上,具有摆的特性;(2)热源两侧原来处在同一条等温线上两点的温度不再相等,倾斜10°时,温度之差为20K;倾斜20°时,温度之差为40K。微机械气流式水平姿态传感器利用这一特性可敏感倾斜角度。     

基于流动相似理论的温漂补偿电路设计

环境温度对传感器的性能有影响,尤其是对气流式倾角传感器,由于敏感丝感受的是流场的变化,温度漂移更突出.该文根据气流式倾角传感器的敏感机理,利用粘性流体运动的相似理论,设计了一个补偿电路,该电路通过改变传感器内部热源的温度,使密闭腔内的流动在环境温度变化时保持流动相似,从而达到减少温度漂移的目的.试验结果表明,加上补偿电路后,电桥输出的温度漂移减少超过70%,此电路可减少环境温度对传感器性能的影响.     

气体摆式水平姿态传感器的结构及信号处理

研究了气体摆式水平姿态传感器的工作原理、结构、信号获取电路及补偿技术。采用铂电阻丝作为热源,在密闭腔中使气体产生自然对流,用硬件电路和数字化软件补偿技术提取载体姿态信号并进行处理。研制出测量范围为±45°,非线性度小于1%FS,分辨率小于0.01°的气体摆式水平姿态传感器。     

光电式倾角传感技术研究

介绍一种二维光电倾角仪,该仪器采用液体摆原理,由激光器、望远镜、二维PSD器件等部分组成,可获得良好的精度与稳定性,角分辨率小于1角秒