弹载MEMS加速度计自适应滤波算法

为了降低导弹过载的测量噪声,提出一种弹载微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)加速度计自适应滤波器的设计方法.该方法根据过载变化来设定条件阈值,对滤波系数进行自适应调节,提高了导弹过载测量精度.仿真结果表明:该滤波算法可有效将加速度计测量噪声标准差从0.020 6 m/s2降低到0.006 1m/s2,较好地兼顾了加速度计在低过载下数据平滑性和高过载下数据灵敏性的要求.     

复合量程MEMS加速度计抗高过载的优化设计

在航空航天及武器系统中,传感器承受很大的冲击,这就要求传感器具有很高的抗高过载能力。文中在原有基础上对复合量程微加速度计中的高低量程模块进行抗高过载设计的优化。试验测得优化后的结构能够抗20000g,能够有效地满足高过载高冲击环境的要求。     

抗高过载低量程应变式加速度计优化设计

介绍了一种新型应变式加速度计，讨论了包括限位结构在内的传感器结构设计，并依据误差传递原理，对弹性元件－等强度梁进行了优化设计。实验表明，此加速度计具有抗高过载能力和适应低加速度值的灵敏度。     

加速度计/磁强计组合弹道测量方法

针对目前二维弹道修正组件弹道测量技术中卫星定位测量方式难抗干扰,惯导测量方式中陀螺抗过载低,不适用高转速、纯加速度计测量方式姿态测量误差大,有积累效应等问题,提出了利用多加速度计/磁强计组合的测量方法,利用加速度计测量弹丸位置、俯仰角和偏航角,利用磁强计测量滚转角。对该方法进行建模仿真,仿真结果表明,加速度计/磁强计组合弹道测量方法在不借助卫星定位的前提下能获得与有卫星测量系统同水平的精度,可满足二维弹道修正组件制导需求。     

用于中间弹道测试的电容式抗高过载低量程加速度计

介绍了用于中间弹道测试的电容式抗高过载低量程加速度计设计原理、动态标定方法,限位器结构的设计。实验表明,此传感器不仅能承受膛内纵、横向加速度、高压力、高频振动、抗高温,又能满足中间弹道低量程高灵敏度的要求。     

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。     

无陀螺惯性测量系统的设计与实验

首先比较了加速度计和陀螺作为惯性测量元件的优缺点,简要介绍了惯性测量的原理,随后给出了一种加速度计的配置方式,推导其输出公式;用分度头对各个加速度计进行标定,得到加速度计的灵敏度和零偏;设计了相应的电路来处理传感器信息,并采取多种措施以减小干扰;用离心机做转速实验,测得的角速度曲线与实际情况相符合,证明了方案的可行性.     

高g值高频响微机械加速度计研究

针对侵彻武器测试过程中冲击过载大和频率范围宽的特点,提出了一种微机械电容式加速度计结构,结构中采用分布在整个芯片上的小电容阵列来代替位于中间的单个大电容器.利用ANSYS对加速度计进行了仿真分析,得出加速度计的固有频率超过600 kHz,抗过载能力超过200 000 g,且电容变化量大,灵敏度高.文中还给出了加速度计芯片的加工工艺流程和接口电路.     

传感器校准数据处理的新方法

在这篇文章中,论证了寻求传感器系数计算的方法。对所有传感器校准来说,通常是推荐最小二乘方法来表征传感器特性的。已进行了一种推广,就是应用测量噪声作为传感器系数计算的输入参数之一来输入卡尔曼滤波器。这种方法有助于估算系数,不受测量噪声的影响。作为一个特例,已经研究了加速度计的校准数据。IEEED-STD-530中拟出的方法可作为加速度计校准的参考。同一文件给出了输入轴不对准、偏置、标度因数以及来自精密分度头中加速度计多位置校准的二阶非线性的校准方法。上述文件附录中给出的最小二乘方法不包括作为输入之一的测量噪声(按照最小二乘方法)。为了避免以上不足之处,试行了卡尔曼滤波的应用。由传感器规格产生的角度所得到的结果是令人鼓舞的。设想了很多优点。来自各种校准数据计算系数的方差较小。并且可以估算出加速度计甚至有精密分度头校准的、足够精确的非线性值。     

飞行器的一种空间定向与导航的方法

这个系统利用重力加速度计与磁通门磁强计实现对飞行器的空间姿态测量，并能以此为基准实现飞行器的惯性导航。在方向的测量中使用了三个传感器代替传统的单个传感器测量以减小加速度计与磁通门计在较小角度时灵敏度的下降。通过实验得知这种方法是十分有效的。     

在传感器博览会上展出的美国石英挠性加速度计

一九八四年十一月在英国举办了国际传感器博览会,在这次博览会上美国森德斯特兰德数据控制公司(Sundstrand Data Control, Inc.)展出2180、2181、QA-900、QA-1300、QA-1400等伺服加速度计。这些加速度计是石英挠性加速度计,可用于飞行控制、大g测量、加速度和振动测量、小量程加速度测量及惯性导航。森德斯特兰德伺服加速度计其性能指标、环境条件、电气/物理性能以及价格详见下页表。     

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.     

基于压电加速度计的电子时间引信计时起点确定方法

针对引信电池上电时间的散布所导致的电子时间引信计时起点误差问题,提出了基于压电加速度计的电子时间引信计时起点确定方法,设计了基于聚偏二氯乙烯(PVDF)压电薄膜的压电加速度计的储能计时电路。这种储能计时电路既可以测量弹丸发射过载的加速度值,也可以完成弹丸从发射至引信电池上电的计时,为电子时间引信计时起点的修正提供依据。压电加速度计感受弹丸的后坐过载并产生电荷,储能电容将电荷保存,待引信电源上电后处理器测量储能电容电压,并通过电压衰减公式计算发射时间。通过试验验证该计时方法的可行性。该方法的计时精度为0.97 ms,远小于引信化学电池上电时间的散布。     

关于加速度计参数的选定

该文介绍了线加速度计的基本原理及其结构形式,计算了加速度计系统在各种外力作用下的响应情况,导出了影响加速度计测量精度的主要参数,同时说明了加速度计参数的测量与选定方法。     

关于加速度计参数的选定

介绍了线加速度计的基本原理及其结构形式,计算了加速度计系统在各种外力作用下的响应情况,导出了影响加速度计测量精确度的主要因素,同时说明了加速度计参数的测量与选定方法。     

采用过载控制的自动驾驶仪设计

提出了利用过载控制技术设计一种新型的自动驾驶仪,即在纵向和航向上采用专门的线加速度计和角加速度计来测量导弹的法向过载及其变化率,利用变结构控制方法设计了过载控制规律,从而实现对导弹法向过载的稳定和控制,采用该驾驶仪设计了一种高低混合的方案飞行弹道,最后,通过过载稳定回路和弹道仿真结果证明了该自动驾驶仪设计方案是可行的,由于无需测量纵向和航向上的姿态角和角速率,因而在纵向和航向上可以不用陀螺,降低了驾驶仪的制造成本,使其结构也变得简单。     

新产品介绍

石英挠性加速度计用途用于平台惯导系统中作为加速度测量元件,平台调平系统中的敏感元件,捷联惯导系统中的加速度测量元件。可用于飞行器中作为过载传感器使用,还可用于监测水坝、桥梁、边坡、高层建筑的倾斜变形。用于低频振动的测量等方面。特性量程:±60g(可变),偏值:≤0.01g,标度因数:1.3±10％mA/g,阈值:≤10~(-5)g,分辨率:≤10(-5)g,重量:60克,二次项非线性:≤50μg/g~2。     

高转速载体惯性测量组合研究

针对目前陀螺仪量程有限,无法用于高转速载体轴向角速度测量的缺点,提出了3种利用加速度计的杆臂效应来解算轴向角速度的方案,用双轴陀螺仪来测量俯仰和偏航方向角速度的惯性测量组合方案.根据函数随机误差公式,给出了载体质心处线加速度和轴向角速度误差传递公式,有利于惯性系统传感器的选择及系统的组建.仿真表明这3种方案在目前陀螺量程还达不到要求的情况下可以用来测量高转速载体姿态,应优先采用方案二,即惯性系统的惯性测量组件由4个加速度计和1个双轴陀螺组成.     

数字再平衡加速度计的研究

按照宇宙开发计划,航空宇宙技术研究所对陀螺及加速度计进行了研究。随着数字技术的发展,在高精度航空仪表中多希望采用数字处理型式。因此要求惯性传感器(陀螺、加速度计等)的输出是数字量。如果传感器的输出采用模拟量,就必须有模拟—数字转换装置,会给仪表增加重量和降低速度与精度。所以迫切需要一种可以直接输出数字信号的加速度计。它可以按一定时间间隔检测摆的位置,按照正负方向,以负正脉冲力矩反馈到摆上,控制摆总在零位左右。在单位时间内,反馈脉冲或者其正负脉冲之差与输入加速度成比例.如果每个输出脉冲为速度增量△V,对此进行积分便可得出速度。即将随时间连续变化的速度波形,按一定时间间隔,用仅有+△V或-△V振幅变化的阶梯波形近似,这在通讯领域中称为△调制方式。     

地磁传感器测量弹体滚转姿态方法研究

地磁传感器抗过载能力强且成本低,在制导炮弹中得到广泛应用,它的主要功能是测量弹体姿态;介绍了一种双轴地磁传感器测量弹体滚转姿态的方法,该双轴传感器固联在弹体横截面上;该测量方法利用地磁传感器随弹体滚转时感应磁场变化产生的正弦输出解算弹体滚转角速率及滚转方向,利用经纬度信息及弹体俯仰偏航信息,根据地磁场模型计算地磁场矢量在弹体横截面上的投影分量,然后由投影分量解算出滚转姿态角的基准角,最后根据双轴地磁传感器输出和基准角判定弹体姿态角;通过试验验证了该滚转姿态测量方法的可行性,并进行了误差分析,误差在可接受范围内,可满足简易制导炮弹需求。