The Research of IR-image Stabilizaition Techniques Based on Accelerometer

本文对安装于非固定平台上红外前视设备的像移产生的机理进行了详细分析,在此基础上提出了采用微机械加速度传感器获取像移矢量的方法及算法,并研制了可安装于红外前视设备上的像移矢量测量系统,利用三维摇摆台进行了像移测量和稳像试验,并与纯软件化稳像效果进行了比较,验证了本文提出的理论和方法的正确性,以及试验装置的有效性.     

基于光流传感器的视频稳像技术

针对平台运动导致的视频抖动问题,提出了一种基于光流传感器的视频稳像技术。该方案首先通过对一般光流传感器的改进,使其具有旋转运动下输出准确运动矢量的能力,然后利用光流传感器获得相邻两帧图像之间的运动矢量,并通过坐标变换计算出主相机的实时平移和旋转信息;其次,对原视频图像序列进行运动补偿,以获得稳定的图像序列,最终实现了视频稳像。实验结果表明,稳像后的图像序列与未稳像之前相比峰值信噪比提高了11.86 dB。该方案在视频抖动较大的情况下,能够明显减小图像序列的抖动现象,具有稳像效果好的特点,满足视频稳像的性能要求,对提高平台抗扰能力有着较高的实用性。     

传感器固有频率和阻尼对冲击加速度检测的影响

研究了硅微机械高g(g为重力加速度)加速度传感器的固有频率和阻尼特性对冲击响应的影响。传感器固有频率低,阻尼小时,冲击加速度的响应波形包含传感器共振波,造成测量干扰。采用有适当阻尼,固有频率高的双质量块结构高g加速度传感器,进行接近2万g加速度峰值的一系列落杆冲击实验,都未见共振响应。同样的传感器制作成欠阻尼,进行实验时,发现共振干扰。该实验所用的传感器芯片面积小,固有频率高,调整该结构的弹性梁厚度,可制作量程为2×103g～2×105g的加速度传感器。     

CMOS APS图像传感器的像质分析

使用标准CMOS制作工艺生产的有源像素传感器（APS）引起了广泛关注。为了确定CMOS APS成像系统设计的主要参数选择的正确性,以及能否满足要求或指标,需要对相机系统的像质进行分析。考虑到CMOS APS图像传感器与CCD的不同,在分析时计算了CMOS APS成像系统中的镜头、滤光片和焦平面的调制传递函数（MTF）,系统MTF曲线为各个部分MTF值之积。在系统截止频率范围内,利用MTF曲线所围面积的大小来评价系统的成像质量。在系统制造之前,用调制传递函数作为像质的评价方法,看其是否符合使用要求,是十分有价值的工作。     

微加速度传感器的新进展

本文介绍了微加速度传感器的最新发展,单向微硅加速度传感器,三维集成微加速度传感器系统,微型集成惯性测量平台系统等。还介绍了最新的微加速度传感器和集成微加速度传感器的制造工艺技术。     

低量程高线性压阻式微机械加速度传感器

介绍了一种低量程高线性压阻式微机械加速度传感器的设计、工艺制作和封装 ,还较详细地介绍了静态和动态特性的测量和结果。为提高灵敏度,传感器采用悬臂梁结构。本文对结构的固有横向效应进行了计算,结果表明此种结构的三种横向效应主要是由于质量块（岛）质心偏离梁中平面,沿梁伸展方向（ x向）惯性力分量产生的弯矩所致。提出了调整上下盖板与中间质量块之间的气隙改善器件频响特性的方法。报道的压阻式微机械加速度传感器量程± 1g(g为重力加速度 ), 线性度优于 0.05％,灵敏度约 1mV/gV,阻尼比 0.7,带宽 110Hz。     

电子稳像技术在船载电视监视系统中的应用

本文简述了电子稳像技术的基本原理,重点介绍了国内自主研发的船载电视监视系统电子稳像器的实现和主要性能特点,以及为满足性能要求而采用的运动检测和补偿技术.该电子稳像器采用灰度投影算法检测序列图像当前帧和参考帧之间的运动矢量,并且通过算法改进实现亚像元检测.在补偿图像运动时,通过采用平滑算法,避免了在图像补偿时出现的马赛克现象,保证了图像补偿精度.实验结果表明,本文提出的电子稳像器具有稳像精度高,实时处理能力强和较好的实际应用效果.     

工艺特性对二维微加速度传感器性能的影响

工艺特性在很大程度上决定了MEMS器件最终的功能特性.本文针对自主设计的二维微加速度传感器,在概念设计阶段定量分析了工艺特性对传感器性能的影响,主要包括质量偏心、梁加工误差、结构对称性、非平行效应等.结果表明:质量偏心会引起角位移变化,但对主轴刚度无影响,传感器不会有输出;在现有工艺条件下,可忽略梁厚误差的影响,但需严格控制梁宽误差;各种不对称方案对传感器主轴刚度和横向灵敏度的影响程度不同,不对称方案对横向灵敏度的影响随着不对称性的加剧而增大;非平行效应使得在相同外载荷作用下敏感轴向位移减小,但静态灵敏度却有所增加.     

基于测量加速度微分量的传感器

在工程振动和强地震动测量中,一般测量加速度、速度或位移.近几年的研究表明,加速度的微分量(即加加速度,单位为m/s3)与力的变化率成正比,与物理破坏过程有密切关系,在现代技术的发展中有着很多应用, 如高动态运动飞行器的跟踪测量、结构抗震新机理研究、高速机械加工的自动控制、高速列车和电梯舒适度的测量、通信设备的抗震性能检测均需要加加速度参量的测量,加加速度的精确测量和加加速度计的研制愈来愈引起工程界的重视.介绍了能测量加速度微分量传感器(又称加加速度计)的结构原理、技术性能、校准结果和地震波实测比对结果,实验结果证明,传感器具有良好的性能.该传感器已在结构抗震实验中得到了应用,取得了理想的结果.     

高g值加速度传感器研究

本文在对压电薄膜材料进行分析以后,设计出了适用于终点弹道测试与控制的高g值压电薄膜式加速度传感器。压电薄膜式加速度传感器采用了压电薄膜的模向压电效应。此种传感器结构简单,体积小。更明显的特点是:频响高,抗横向冲击能力强。另外,此种结构的传感器可以做成一个系列。传感器的量程可以从几百个g到十几万个g。     

基于多普勒加速度计扭振测量的研究

报告了一种基于激光多普勒角加速度计原理进行扭振测量的新方法,分析了工作原理,推导出光路部分的数学模型,并通过实验验证了测量方法的可行性。由高相干激光器发出激光投射到转轴同一个截面上2点,两束反射光发生多普勒频移,通过光学配置,使前后两个时刻光信号在光探测器上发生光学混频,进而直接测量到转轴转动角加速度,实现扭振测量。与其它激光多普勒扭振测量方法相比,极大地扩大了扭振测量的动态范围,对大型回转机械运行状态监测和故障诊断具有实用价值。     

基于异质双周期结构光子晶体加速度计的设计

对于异质双周期结构的光子晶体而言,不需要掺杂即可形成多条透射谱。理论结果显示,在实际应用范围内,透射率与光子晶体所受的轴向应力呈简单的线性关系。据此,设计了一种单悬臂梁结构的多量程、超灵敏的宽频带加速度计。在单悬臂梁根部所受应力最大处,用异质双周期光子晶体替代以往的压敏电阻,只需检测出透射光强与入射光强的比值,即可测出加速度。ANSYS软件仿真结果表明,当透射光强改变万分之一时,该加速度计可以感知0.01gn的加速度变化,测量量程可达100gn。从模态分析图中可以看到该加速度计可以稳定地工作,可用在自控、车辆、测试等领域。     

扭转式光纤光栅加速度计的研究

设计了一种基于扭转式结构的光纤光栅(以下简称FBG)加速度计,提出了一种传感器的设计原理,并进行了相应的理论计算和有限元分析。文中提出了利用差动式结构解决传感器的温度补偿问题,使传感器的灵敏度系数提高了一倍。最后通过对传感器样件进行试验,验证了传感器的可行性。     

新型三轴压阻式硅微加速度计的研究

微惯性系统以及其他高精密场合往往需要高精度三轴加速度计来检测三个垂直方向加速度矢量。针对类似需求,介绍了一种四边八梁结构式三轴压阻式硅微加速度计,利用硅衬底上单一质量块和惠斯通半桥结构可同时实现三个轴向上的加速度高精度测量。另外设计了微加速度计在高过载环境下的硅一玻璃防护结构和体硅加工工艺,并通过ANSYS仿真和试验验证了加速度计结构的合理性,还对微加速度计相关性能进行了测试,测试结果表明,该微加速度计具有较高的测量精度和较好的线性度,满足设计要求。     

一种大过载集成加速度计的设计

本文介绍了一种新型的高过载弹道修正加速度计.这种加速度计由微机械工艺加工的硅微传感器和专用集成电路组成.其中专用集成电路包括温度补偿、滤波、电压/频率转换、电平调节和输入输出接口.硅微传感器的核心是一个悬浮的硅质量块,被四根悬臂梁支撑在硅架中.由于压阻效应,当硅质量块运动时,悬臂梁的电阻值将随之改变.敏感头放于硅基底和覆盖层之间的空腔中,使传感器能够抗高过载.     

加速度计标度因数的测量不确定度研究

实际生产过程中加速度计标度因数重复测试结果总有10-5m A/g量级误差,为查找原因,对加速度计进行重力场静态翻滚四点法试验,利用加速度计测试系统的原理,对标度因数进行测试和计算,通过研究标度因数的测量不确定度,找到了影响加速度计标度因数的测量误差来源,证明了重复性测试误差在合理范围内。     

基于Labview的振动加速度计校准系统

介绍了一种在Labview平台下开发的工作加速度计的比较法全自动快速校准系统.     

基于并联机构的六维加速度传感器的方案设计及建模研究

提出一种新的基于并联机构的压电式六维加速度传感器的设计方案,即用并联机构充当传感器的弹性体结构,压电陶瓷同时充当传感器的敏感元件和并联机构的移动副,弹性球铰链代替传统的球面副.分别在质量块、外壳及地面上固结坐标系,基于多体系统理论推导两两之间位姿关系的解析表达式.运用牛顿-欧拉法建立系统的动力学方程,通过引入辅助角速度并用四元数来描述旋转矩阵和角速度矢量,将其转化成两个一阶常微分方程组的初值问题,并运用改进的欧拉算法进行求解,实现了六维加速度的完全解耦.针对四元数的违约问题,运用矩阵广义逆理论提出了一种有效的可重复运行的修正算法.利用建立的解耦模型及其算法对实例进行了求解,数据处理总时间小于采样点时间跨度,且理论计算值与ADAMS仿真数据吻合得很好;另外,通过试验进一步验证了设计方案的合理性以及数学模型的可靠性.     

基于双离心机的线加速度计动态校准

介绍基于双离心机的线加速度计动态校准方法,在分析双离心机原理的基础上,对各加速度分量进行合成,建立了基于双离心机的正弦加速度数学模型.阐述了线加速度计动态校准装置的组成和校准过程,分析了校准装置所产生的正弦加速度的幅值测量不确定度和相位测量不确定度.介绍了实验数据的处理方法三参数正弦波拟合算法,并在正弦加速度幅值为200 m/s.、角频率范围为0.1～10 Hz的条件下进行了实验验证,给出了相应的实验曲线图.线加速度计动态校准装置具有产生大g值正弦加速度的优点,正弦加速度幅值可达700 m/s2.