石英挠性加速度计中补偿环的优化设计

温度对石英挠性加速度计力矩器磁路的稳定性有着极大的影响,进而使标度因数发生变化。为了提高石英挠性加速度计的稳定性和测量精度,首先利用ANSYS有限元仿真分析磁路中气隙处的磁场分布,确定了力矩线圈最优工作位置,减少因摆片上下摆动引起的测量误差;然后对比了在-20℃~60℃时有无补偿环对工作气隙磁通密度的影响,验证了补偿环的温度补偿作用;最后结合实验数据,对温度在20℃~60℃范围内变化时补偿环的尺寸进行了优化。结果表明,在线圈最优工作位置以及补偿环适当尺寸下,工作气隙磁场的温度稳定性得到了很大提高。     

硅微机械二维加速度计的结构设计

提出了一种新型的双轴电容式微机械加速度计的结构形式。采用1个质量块敏感2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。详细讨论了该加速度计的工作原理,并利用有限元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。     

中国微米纳米-基于低温共烧陶瓷的微机械差分电容式加速度计的研究

低温共烧陶瓷（LTCC）技术是实现电子设备小型化、高密度集成化的主流封装/组装集成技术,可适用于耐高温、耐受恶劣环境下的特性要求。本文报道了以LTCC为结构材料设计、制作的一种MEMS差分电容式加速度计。该器件的敏感质量、四根悬臂梁结构都内嵌于LTCC多层基板,质量块和上下盖板之间通过印刷电极组成差分电容对;高精度电容检测芯片表贴于LTCC基板表面,将差分电容信号转化为电压信号。论文讨论了微机械LTCC加速度计的设计与制备、检测电路和性能测试。LTCC的高密度多层布线减小了互连线的长度和相关耦合寄生电容;基于集成芯片的检测电路解决了分立式检测电路的引起噪声大、电路复杂等问题。测试结果表明：该加速度计结构灵敏度较高,小载荷情况下表现出良好的线性关系,灵敏度约为30.3mV/g。     

胶层对加速度计零位偏值误差的影响研究

零位偏值误差是加速度计等惯性传感器件的重要指标之一,研究零位偏差的影响因素对提高器件的性能具有重要意义.根据某型号加速度计的结构和装配特点,分析了加速度计零位偏值误差的产生机理,建立了误差模型,采用有限元仿真软件ABAQUS分析了胶层几何误差对加速度计零位偏值误差的影响.结果表明:胶层的厚度偏差与接触面积偏差对加速度计零位偏值误差均有较大的影响,因此,在装配过程中,应将胶层的厚度误差与接触面积误差分别控制在一定范围内,研究结论为加速度计性能的提高与装配工艺的改进提供了理论依据.     

磁路温度特性对力平衡加速度计精度的影响研究

针对温度对加速度计磁路的影响进行了研究.温度影响分为环境温度变化造成的影响和加速度计自身工作发热造成的影响两方面,针对这2种原因分别进行了仿真计算.结果证明:环境温度变化时,反馈磁路的结构变化将导致磁参数温度漂移;工作反馈电流产生的热效应使反馈磁路的上下结构变形,变形为不对称变形,不对称性是另一个导致输出漂移的原因.为设计低温度系数的加速度计提供了理论依据.     

中国微米纳米学会----力矩器磁场对微小加速度计非线性误差的影响

挠性摆式微小加速度计在导航系统中有广阔的应用前景,其非线性误差主要由力矩器标度因数的非线性所造成,其中力矩器磁场对其有重要影响.利用ANSYS Maxwell对力矩器磁场分布的均匀性进行了仿真,分析了力矩器加工和装配产生的偏差对于磁场均匀性的影响规律.结果表明,力矩器组件磁钢和上导磁帽对磁场影响较大.保证磁钢厚度加工偏差在±10μm以内,相对标准偏差CV值的相对误差小于5.4％.控制上导磁帽高度的加工偏差在±6μm以内,CV值的相对误差可小于4.4％.力矩器装配的同轴度偏差对于磁场均匀性及线圈受力影响较小,控制在±8μm以内即可.上述研究结果为指导加速度生产和装配工艺,提高其稳定性提供依据.     

一种基于谐振音叉的新型差动式硅微加速度计设计与分析

为提高谐振式加速度计灵敏度、稳定性以及减小加速度计体积,本文提出一种结构新颖的谐振式硅微加速度计。采用一级微杠杆机构对质量块惯性力进行放大,通过一对差动布置的双端固支音叉谐振器的固有频率变化检测惯性力,从而实现对加速度的测量。该加速度计可采用体硅加工工艺,给出了总体工艺流程。采用解析和有限元分析方法对加速度计敏感元件进行了分析,有限元分析结果与解析分析结果相吻合,有限元分析可得加速度计灵敏度为57.4 Hz/gn。分析结果表明该加速度计结构具有高灵敏度、高温度稳定性和小体积等优点。     

中国微米纳米-微纳结构对电容式柔性压力传感器性能影响的研究

设计制备出三明治结构的电容式柔性压力传感器,并对其性能进行研究.该传感器以银纳米线为电极材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性衬底,同时采用毛面玻璃和光面玻璃分别作为柔性衬底的制备模板,制备出微纳结构和平面结构的PDMS薄膜.然后采用喷涂法制备AgNWs/PDMS复合电极,以另外一层PDMS为介电层,将两电极面对面封装,得到电容式柔性压力传感器,最后系统研究了传感器的电极微纳结构对器件性能的影响.本文研究表明,具有微纳结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为1.0 kPa-1,而平面结构的AgNWs/PDMS复合薄膜传感器的灵敏度为0.6 kPa-1,由此可知具有微纳结构的柔性衬底能够显著提高器件的灵敏度.     

石英挠性加速度计的温场分析

利用有限元法对大量程二元脉冲调宽石英挠性加速度计因力矩线圈发热而造成的内部温场变化进行了分析，从理论上计算出温场的分布情况和变化情况，并通过对温度误差的分析，阐述了提高温度特性的有效途径，为加速度计的热设计和温度补偿提供理论依据．     

微加速度计固有频率的推导及验证

为了解决压阻式加速度计的动态特性欠佳的共性,避免微加速度计在工作过程中因为共振导致结构损坏,在结构设计过程中选择合理固有频率是至关重要的。本文就针对一种四边八梁结构的高gn值压阻式加速度计,通过力学知识,简化结构并推导出其固有频率的理论计算公式,并利用有限元仿真软件和测试高gn值加速度计频率特性的方法,对此理论公式进行了仿真和实验验证,证明此理论公式的正确性和可用性。这样,在加速度计结构的设计过程中,可以直接利用此公式计算出结构的固有频率,从而减化加速度计的结构设计和优化过程,设计出最合理的固有频率结构。     

微加速度计冲击可靠性及防护

通过实验研究了梳齿电容微加速度计器件在大过载冲击下的失效模式,发现了失效的主要原因是由于弹性梁的断裂,并对实验现象进行了分析和讨论,指出了微加工工艺的不确定性对器件失效的影响。检验了在结构设计中对可动质量块进行限位的作用,可以明显提高器件的抗冲击能力。提出了金属橡胶这一新材料在微加速度计冲击防护中的应用,并对其作用进行了实验验证,结果表明金属橡胶除了靠金属螺旋卷接触点之间的相互摩擦来耗散能量外,还可以明显增加冲击脉冲的宽度,有效的缓冲和吸收冲击能,提高器件的抗冲击能力和可靠性。     

一种新型多维加速度传感器弹性体设计与仿真分析

基于E型膜片设计了一种新型多维加速度传感器弹性体结构，并介绍了这种低成本传感器的工作原理。有限元仿真分析得到了弹性体结构的静态和动态特性，结果表明该结构对各轴向加速度都具有较高的灵敏度，并能够消除各轴向加速度间的耦合。     

一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法;运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化;高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高.     

振动对反射镜胶连接的影响分析与试验

在空间相机反射镜连接优化的研究中,胶连接是空间相机反射镜连接常用的连接方式之一。在相机振动试验、发射等力学环境作用下胶接连接状态、胶接力可能会发生变化。胶连接状态的变化使反射镜镜面面形发生变化,导致相机成像质量变差。目前尚无直接测量反射镜胶接力在振动力学试验前后变化的方法,直接采用完成镜面加工的反射镜进行振动试验,势必增加了反射镜研制风险。为了研究振动对反射镜胶连接的影响,采用设计胶接试验件的验证方法,将检测胶连接状态的变化转换为光学测量镜面面形的变化,解决了直接测量的胶连接变化难的问题。振动试验前通过有限元的方法仿真分析了力胶接试验件的动力学特性,为力学试验条件制定提供了参考。通过对比振动试验前后胶接试验件面形RMS值,胶接试验件面形最大变化为1.26nm,在设计和光学测量误差变化允许范围内,表明改进的反射镜胶连接方法有一定可行性,为验证振动对胶连接的影响提供一种新方法。     

出流比对带侧流梯形扰流柱通道换热的影响

为了解侧向出流比对扰流柱通道端壁换热的影响,对简化后的涡轮叶片尾缘扰流柱冷气通道进行了数值仿真研究.结果表明:出流比对端壁表面的换热有很大影响.出流比为0时,梯形通道端壁换热系数呈不对称分布,靠近梯形长边处较大,窄边处较小;出流比大于0时,端壁靠近梯形窄边通道弦向出流口区域的换热系数随着出流比的增大而增大,而靠近梯形长边区域换热系数则随着出流比的增大而降低;出流比对通道端壁表面换热的影响随着雷诺数的增大而增大.     

加速度传感器及其安装工艺对加速台车模拟试验测量结果的影响

为研究加速度传感器及其安装工艺对车辆加速台车模拟试验测量结果的影响,采用碰撞试验常用的压阻式和电容式加速度传感器对加速台车碰撞模拟试验进行了测试。在DIAdem和Matlab中计算了加速度传感器输出结果的偏差、相干函数、能量谱、冲击响应谱等参数,在时域和频域内分析了加速度传感器及其安装工艺对加速台车模拟试验测量结果的影响。     

基于三维模型的机车制动盘瞬态温度场仿真

该文运用有限元软件ANSYS7建立了某机车制动盘的三维循环对称有限元模型.讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法.同时进行了三维瞬态温度场计算仿真,给出了典型时刻温度场分布云图.仿真结果显示：在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220OC;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程.仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性.