用Hopkinson 杆冲击加载研究 高量程微加速度计芯片的抗过载能力

采用体硅微机械加工技术制作田字形结构的高量程微加速度计芯片。为了研究芯片的抗过载能力，使用Hopkinson杆对其施加冲击载荷，以一维应力波理论估计芯片受到的加速度。结果显示，芯片破坏的临界载荷为200kgn，裂纹和断裂主要发生在十字架中心、边框的4个角以及十字梁和边框的连接部位。     

一种压阻式高g值传感器的冲击校准的方法研究

介绍了一种高g值冲击加速度传感器灵敏度校准的方法,即基于Hopkinson杆技术的激光多普勒干涉法,该方法能够复现冲击加速度量值,直接溯源于激光波长和时间/频率量,并使用Hopkinson杆对150 000g量程的压阻式传感器进行了冲击校准,通过校准证明了该方法的可行性,而且复现方法可靠、稳定.     

一种压阻式三轴高g值加速度传感器的冲击校准

介绍了基于Hopkinson杆技术的激光光栅干涉法这种冲击加速度计的绝对校准方法,给出了加速度传感器灵敏度系数的两种标定公式。使用Hopkinson杆在约12000gn的加速度水平下应用上述校准方法对一种三轴压阻式高冲击微型加速度传感器的灵敏度进行了冲击校准。通过对校准结果的分析比较了两种灵敏度标定公式的优缺点,并对传感器的横向响应作了讨论。     

压阻式硅微加速度计的研制

介绍压阻式硅微加速度计的结构设计。采用等离子体刻蚀技术制作成硅微加速度计。该技术具有腐蚀深宽比高、掩模选择性好的特点,适用于微机械器件的制作。通过测试,加速度计的非线性达到0.2%。讨论了影响加速度计灵敏度的结构因素和工艺因素。     

MEMS高量程加速度传感器的动态特性分析

利用霍普金森杆激光干涉冲击试验台对实验室研发的MEMS高量程压阻式加速度传感器进行动态校准;采用两种不同解算方法对实验数据将进行分析处理,求解出该传感器的幅频特性,绘制了对数幅频特性曲线;通过对比两种算法的结果知道,镜像映射法优于FFT算法,其算法简单有效,能直接辨识出系统模型参数和模型阶次。     

加速度计的冲击摆校准法

本文介绍了有关冲击摆（单摆与复摆）的计算方法，产生加速度的原理，加速度的调整与测量方法及其误差分析。冲击摆是在工厂条件下校准加速度计的一种装置，对于低于5000m/s^2的冲击加速度，其稳定性和精确度都很好，若加速度波形为半正弦波，其综合测量误差优于5%。     

高g值加速度传感器动态校准的研究

介绍了高g值冲击传感器灵敏度校准的Hopkinson杆技术及差动式激光多普勒干涉冲击校准装置的原理.对传感器进行动态性能校准,得到校准实验数据,利用Matlab对数据进行处理.     

复合量程微加速度计的研究

在同一个物理过程中往往存在相差上数十倍甚至上万倍的多个加速度值需要测量,例如,分析弹体在发射和飞行过程中的受力情况,既需要测试发射过程中上万个g的加速度,也需要测试飞行过程中几个g的加速度.在这些场合用同一个加速度计很难满足整个过程的测试要求.针对类似的需求,介绍了一种由四个压阻式微加速度计组成的复合量程微加速度计,四个微加速度计量程分别为100 g、500g、1000 g和2000 g.除了主要介绍微加速度计阵列的设计、制造和测试外,还着重介绍了低量程传感器在高过载环境下的结构防护问题.线性测试结果表明该复合量程微加速度计具有较好的线性度,因而可以同时在测量四个不同的量程的加速度值.     

叉指式加速度计的一种仿真法分析

微电子机械系统的快速发展对其建模仿真也提出了较高要求。首先介绍了一种微电子机械系统原理级描述仿真方法,它基于成熟的微机械元件库,提供微器件的原理级描述,使得仿真更简单、更高效,但目前其适用范围有限。然后介绍了用这种方法分析叉指式微电容加速度计的结果。     

复合封装高量程加速度计参数动态辨识方法

为了实现对复合封装高量程加速度计的频域动态校准,在BP神经网络和粒子群优化算法相结合的基础上,采用惯性权重线性递减、学习因子非线性变化的方法,对加速度计的动态模型进行了系统辨识.数值仿真和实验结果表明,该算法辨识出了加速度计的三阶模态谐振频率(其中最高一阶谐振频率达478.02 kHz),与实验数据FFT计算结果相比较...     

非硅MEMS电容式微加速度计的测控电路设计

为了提高MEMS微加速度计的量程和抗过载能力,设计了基于UV-LIGA技术的非硅MEMS电容式微加速度计。针对该加速度计,设计了基于相敏解调的差分电容测控电路。检测通道主要由前置级电荷积分放大电路、带通滤波电路、相敏解调器、低通滤波以及电平转换电路组成,反馈通道由低通滤波和加法电路组成。完成了微加速度计测控电路的调试和检测通道的标定实验,实验表明:检测通道的量程约为±6 pF,灵敏度为89.3 mV/pF,线性度为2.59%,满足加速度计检测通道的要求。     

多轴微加速度传感器的进展

微加速度传感器是微型惯性组合测量系统的核心器件。随着MEMS技术的不断发展,单轴微加速度传感器的技术已日趋成熟,多轴微加速度传感器的研究正成为MEMS领域的热点。基于多轴微加速度传感器典型实例的介绍,评述了近年来该领域的进展,并就其未来的发展作了展望。     

基于MEMS微加速度计的振动测试仪

采用16位单片机MSP430、微加速度计ADXL203及射频收发芯片nRF2401设计制作了一种微型振动测试仪。采用ADXL203检测振动,输出与加速度大小成比例关系的电压信号经滤波、放大、A/D转换等处理后转换为单片机能识别的数字信号,信号经处理器处理后,通过nRF2401发送至PC机显示,并以加速度曲线的形式显示。重点研究了低功耗的轻巧敏感元件ADXL203的振动信号的检测和调理、中断方式下的A/D采样以及nRF2401的射频通信,并通过振动测试试验验证了设计的正确性,该方案适用于低功耗、微型化、网络化的振动测试。     

叉指式微结构加速度传感器刚度的力法求解

采用结构力学的力法,建立了求解叉指式微结构加速度传感器刚度的力学模型。与材料力学方法相比,简化了推导过程,得到了便于微机计算的结论。     

叉指微加速度计的设计与闭环检测研究

设计了一种“叉指式”微机械加速度计和相应的闭环检测电路,介绍了此微加速度计的加工工艺,并使用Ansys软件进行了模态分析和机械分析,仿真结果跟理论计算相吻合。最后对该闭环微加速度计进行了测试,得到的测量线性度为2.5%,刻度因子为3V/g。     

一种MEMS陀螺仪的标定方法研究

微机电系统(MEMS)陀螺仪的测量误差是影响微惯性导航系统精度的重要因素.为了提高微惯性导航系统的精度,提出了一种利用三轴转台完成MEMS陀螺仪的标定方法.根据MEMS陀螺仪的误差模型,设计了标定试验方案和误差模型参数的辨识方法,并通过小波阈值去噪的方法对陀螺的输出数据进行去噪处理.试验与仿真对比分析结果表明:经误差补偿和去噪后MEMS陀螺仪的测量精度提高1～2个数量级,同时验证了该标定方法的正确性、有效性.