微电容加速度计系统的设计

为了在总体上把握硅微加速度计的设计,建立了叉指式硅微加速度计的机械模型,研究了全差分二阶∑-ΔADC接口检测电路提取加速度信号,优化了开关电容电路来检测微小电容变化量,运用微机电专用设计软件CoventorWare对系统的机电混合模型进行仿真,并给出数字和模拟的分析结果,为加速度计系统的机械部分和电路部分的设计提供整体的更接近实际的设计参考。     

硅基谐振式微机械加速度计的设计与仿真计算

分析了硅基谐振式微机械加速度计的工作机理,提出了一种新颖的结构形式,进行了结构的优化设计和仿真计算.用MATLAB软件分析了结构参数对性能指标的影响,用ISIGHT优化软件优化出结构参数,用ANSYS仿真软件对结构进行了静态分析和模态分析,验证了所提出结构的设计思想和优化参数的可行性.     

一种沟槽结构四臂压电式加速度计的仿真设计

介绍了现有四臂压电式加速度计的工作原理及ANSYS软件在压电式加速度计方面的应用。将传统的四臂压电式加速度的悬臂梁改用沟槽式结构。并使用ANSYS软件进行仿真分析,发现沟槽结构的加速度计的灵敏度可以高达0.633 5mV/gn,远高于平坦基体表面结构式加速度计的灵敏度(0.281 95mV/gn)。     

谐振式微机械加速度计设计的关键技术

谐振式微机械加速度计直接输出频率信号,具有稳定性好、精度高的特点.分析了谐振式微机械加速度计的工作机理,建立了第一级敏感结构、杠杆机构和第二级敏感结构的数学模型,指出了实现高灵敏度加速度测量的关键技术在于支撑梁、质量块、谐振器和杠杆机构的设计.提出了一种谐振式微机械加速度计结构,进行了结构的优化设计和仿真计算,得出的性能指标:谐振频率98 858 Hz,Q值673.9,灵敏度24.52 Hz/gn.     

微加速度计中新型微杠杆机构设计和分析

设计谐振式微加速度计时,需要考虑一个最关键的问题是提高其灵敏度.放大质量块产生的惯性力是提高灵敏度的最有效方法.基于柔性铰链技术设计一种新型两级微杠杆放大机构,并建立了放大机构的力学和数学模型,在此基础上进行了解析法分析和参数优化设计;同时利用有限元分析方法对其进行了仿真计算.计算结果显示机构的放大倍数约为102倍.这一设计方案极大地提高了微加速度计的灵敏度.     

新型三轴微加速度计设计

新型三轴微加速度计采用单一惯性质量,由四组L型梁对称布置支撑;利用差分电容作为检测接口,测量由于惯性力而引起惯性质量的微动位移;电容的差分结构有利于提高微加速度计的检测性能,实现系统静电力反馈闭环控制.利用ICP深刻蚀技术和静电键合技术等微机电系统工艺完成微加速度计的制作.具有体积小、灵敏度高、功耗小等优点,能够广泛应用于导航系统、汽车工业、PC游戏设备以及其他一些消费电子产品领域.     

硅微静电悬浮加速度计实验研究

硅微静电加速度计将静电悬浮技术与微机械加工工艺相结合,在空间微重力环境下通过降低量程可实现极高的分辨率。设计了一种玻璃—硅—玻璃三明治结构、平行六面体状检测质量、体硅加工工艺、低量程的三轴硅微静电加速度计,分析了加速度计的力平衡回路特性。采用基于DSP的数字控制器,实现了检测质量的六自由度稳定悬浮。在大气环境下测试了静电加速度计的性能。测试结果表明:加速度计x轴的带宽为88.1 Hz,量程为0.220 g n;y轴的带宽为118.2 Hz,量程为0.313 g n;z轴的带宽为10.7 Hz,量程为3.53 g n。     

一种双轴电容式微机械加速度计

提出一种双轴电容式微机械加速度计的结构形式.采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好,以梳齿电容实现差动的静电驱动、电容检测.利用MATLAB软件对敏感结构参数、性能参数进行了计算、分析,用ANSYS仿真软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性.     

基于加速度计的陀螺三轴角速率提取算法研究

旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺的输出信号是横滚、偏航、俯仰3个角速度耦合在一起的特殊信号,如何解出弹体的3个角速度是研究的重点和难点.为解决这一问题,从旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺结构原理出发,分析了其输出信号.针对信号的特殊性,提出通过用重力加速度计的输出信号和陀螺的输出信号进行对比的方法来实现陀螺的三轴角速度的提...     

基于微机械加速度计的振速水听器的设计与分析

对基于惯性传感器的同振球型振速水听器的工作原理进行了说明.采用多端口组件网络方法建立了用于振速水听器的梳齿式硅微机械加速度计的系统级模型.对内置加速度计,外部采用弹性连接的振速水听器在平面声波作用下的响应进行了仿真分析.分析结果表明,振速水听器不失真测量的工作带宽取决于其与水介质的密度比、波尺寸、与弹性连接构成振动系统以及加速度计自身振动系统的特性参数.多端口组件网络方法能够有效地实现振速水听器的建模与仿真.     

加速度传感器安装方式的理论建模与响应分析

在传感器使用过程中,受其绝缘性能和安装方式的影响,通常会在传感器与被测对象之间安装绝缘过渡装置。而绝缘过渡装置性能的优异和结构的好坏直接影响着加速度传感器的最大响应频率。通过建立加速度传感器安装方式的理论模型,分析了影响传感器输出响应的主要因素。通过不同传感器、不同过渡装置及不同固定方式的组合,对传感器的输出响应进行了实验研究。结果表明：加速度传感器的最大响应频率受过渡装置的影响较大,过渡装置设计的好坏直接制约了传感器的频响范围。通过理论分析和实验研究,提出了提升带过渡装置传感器响应频率的方法。     

集成加速度传感器敏感芯片性能影响因素及其仿真分析

从集成加速度传感器敏感芯片结构参数的设计入手,分析了支撑梁厚度、电容初始间隙、质量块等敏感芯片结构参数对传感器灵敏度、非线性等性能的影响.同时利用结构分析软件ANSYS进行仿真分析,并对优化后的敏感芯片结构参数进行验证,结果表明:该结构的敏感芯片使加速度传感器灵敏度能够达到10 mV/gn以上,非线性优于2％.     

一种MEMS高g_n值加速度传感器的结构设计与仿真

高gn值加速度传感器在侵彻武器等领域受到广泛应用,对量程、灵敏度、固有频率等指标也提出了更高的要求。设计了一种MEMS高gn值加速度传感器,在传统梁—岛结构加速度传感器的基础上进行了改进,采用主微梁互补结构在提高固有频率、量程的同时,提高了灵敏度。在梁的末端提出了新式的延伸梁结构设计,大大减小了集中应力的现象,提高了结构的抗过载能力。利用ANSYS有限元分析软件,对该加速度传感器进行了静态、模态和瞬态分析。经仿真验证,该MEMS高gn值加速度传感器的各项指标均满足要求,具有明显的优越性。     

一种三轴振动传感器设计

设计了一种新型的三轴振动传感器,整机尺寸为27 mm ×27 mm ×21 mm,体积小巧,质量轻,刚性好,便于安装使用.电路板的结构设计采用刚挠结合印制板的设计理念,将四块刚性印制板和三块挠性板进行一体化设计,实现了接口的高可靠性连接,并极大地节省了传感器的内部空间,便于传感器微型化.刚性印制板采用四层板设计,挠性板采用双层板设计,实现了小电路板上含有多种信号通道的目的.三块带有敏感芯体的刚性印制板通过丙烯酸酯粘接在壳体相互正交的三个内面上,可以实现一个测点三个方向振动信号的测量.通过试验验证和性能指标测试,应用这种结构设计出的三轴振动传感器频响特性可以达到5 kHz.     

地震勘探用三维MEMS加速度传感器的研究

以MEMS加速度传感器为基础的新型数字地震检波器是地震勘探所用仪器的发展方向之一。介绍了一种三维MEMS加速度检波器结构,这有别于传统三分量MEMS传感器通过用3只MEMS加速度传感器按正交直角组装。并通过PSpice软件对其进行了整体仿真,仿真结果表明其阶跃响应和正弦响应基本和理论分析的结果吻合。     

基于MEMS加速度传感器的位移检测系统

为了实现对物体运动位移的检测,设计了一种以国产高精度MEMS电容式加速度传感器MSCA3002为核心,24位高精度A/D转换器ADS1255,高性能ARM处理器LM3S2B93为主控制器的位移检测系统,并详细给出该系统的硬件电路及其软件算法设计。系统将传感器检测到的物体运动的加速度,经过积分算法转换为物体运动位移。实验结果表明：系统采样精度高、速度快、误差小,A/D转换器对加速度信号的检测精度能达到0.4%,积分后对位移的测量精度能控制在3%左右,很好地实现了对运动位移的检测。     

压电式加速度传感器安装谐振频率分析

介绍了YD-1型压电式加速度传感器与CZ-4型磁座构成的磁座安装测振系统的安装谐振频率.给出了磁座安装测振系统受力分析及建立系统力学模型的一般方法,计算了该系统的谐振频率,并就磁座质量及剩磁大小对安装谐振频率的影响进行了讨论.     

高g_n值微加速度开关设计

提出了一种新型微加速度开关的结构与工作原理,并对该装置的抗高过载能力进行了分析,得出了满足高过载条件的尺寸参数设计公式,建立了该装置的参数化数学模型。根据数学模型进行了该装置的系统级建模与仿真,得出了位移与时间的关系曲线。仿真结果表明：该微加速度开关在满足高过载条件下的开关功能具有有效性和可行性。     

新型光学加速度传感器动力学性能设计

针对一种新型光学加速度传感器设计了一种简单实用的微弹性机械结构,它是通过MEMS工艺在硅片上加工出来。通过能量法和有限元模拟法(ANSYS 8.0)对弹性臂的弹性系数和动力学振动系统的一阶固有频率进行了分析与模拟,根据传感器的性能要求选取了微弹性机械结构的参数,并对传感器的性能进行了分析模拟。结果表明:设计是合理可行的,根据参数确定传感器的量程约为±395 m/s2,测量频率约为1~4.5 kHz。     

电容式MEMS加速度传感器在气囊系统中的应用

安全气囊系统作为汽车被动安全的核心组成,有着极为重要的作用.为了提高其性能,设计了一种基于MEMS的外围加速度传感器的系统.该系统通过微机械结构检测汽车碰撞时的加速度,再通过一体式的专有集成电路对信号进行处理,然后将数据经总线传送到安全气囊控制器进行逻辑运算.通过实际碰撞测试,证明该设计系统能增强碰撞识别度和提早点火时间,极大地提高了安全气囊系统的性能.