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。     

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.     

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.     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器.利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计.通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数.并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果.     

电容式微加速度计的噪声分析

噪声是以微弱信号处理为特征的电容式微加速度计性能提高的主要制约因素。针对电容式微加速度计的噪声,详细分析和研究了其特性。首先分析了电容式微加速度计的系统噪声由机械热噪声和电路噪声两部分组成;采用热力学均分理论和集成电路噪声特性分别对机械热噪声和电路噪声进行建模、分析和计算,得到了机械热噪声等效噪声加速度和各级电路的噪声值。然后用自行设计的微加速度计表头和接口电路进行试验,实验结果验证了噪声模型的正确性,确认了电容式微加速度计电容检测电路—电荷放大器是最主要的噪声源。     

一种电容式微机械加速度计的设计

介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计.该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度.对加速度计进行了结构设计和分析.给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决深反应离子刻蚀过程中的过刻蚀现象的方法.初步测试结果表明,该加速度计的灵敏度比较理想,谐振频率与理论计算相吻合.     

叉指式微加速度计的静电-机械耦合场分析

为了对微加速度计进行静电 -机械耦合场分析 ,利用ANSYS软件及它的编程语言APDL实现了有限元耦合场分析。作为实例 ,选择一种尺寸的叉指式微加速度计 ,分析了它的灵敏度 ,其结果同理论值基本一致。     

微陀螺仪敏感芯片的选择性电铸技术研究

介绍了一种新的MEMS器件敏感芯片的制备技术———选择性电铸技术。以金为检测电极、铜为牺牲层、正胶作为电铸胎膜,在牺牲层上经过数次电铸形成MEMS器件敏感芯片的各组成部分,腐蚀掉牺牲层后便得到了所需的敏感芯片。以微机械陀螺仪敏感芯片的制备为例,介绍了选择性电铸技术的工艺流程,进行了工艺流片,所制备的微机械陀螺仪敏感芯片结构完整、侧壁陡直、表面平整。该技术在电容式微加速度计及微机械陀螺仪等多种MEMS器件敏感芯片的制作中有广泛的应用前景。     

电容式微加速度计的噪声特性

电容式微加速度计的噪声包括机械热噪声和电热噪声 ;主要分析了机械热噪声在开环系统和闭环系统中的噪声特性以及开环系统和闭环系统检测的动态范围 ,提出电容式微加速度计的噪声主要由机械热噪声的大小决定 ;同时 ,机械热噪声的大小又主要取决于温度和机械阻尼的大小     

微机械电容式加速度计结构设计分析

微机械电容式加速度计的基本参数如固有频率、非线性度、分辨率等首先取决于其本身的结构,因此加速度计结构的设计选取至关重要。本文首先综合比较了微机械电容式加速度计的三种常见结构三明治摆式、翘翘板摆式和梳齿式的各自特点,指出了定齿偏置结构的梳齿式微机械加速度计的优点。并以该结构为分析对象,从加速度计的分辨率、量程、稳定性、灵敏度等性能分析比较了多种结构梁,提出了折叠梁的综合性能最好,最后通过分析计算出了折叠梁在检测方向的刚度。     

新型压电式车削测力仪的研究

通过分析压电式车削测力仪的基本结构及其数学模型和频率特性,设计了一种外型近似一把车刀的车削测力仪,利用有限元法对测力仪进行了静力学分析,优化了测力仪的结构尺寸,使测力仪的固有频率和灵敏度达到较为理想的状态,在此基础上,组建了压电测力系统,进行动/静态标定,取得了比较理想的结果,满足实际工程应用和测试研究的要求。     

一种新型压阻式加速度传感器的设计与加工

提出了一种新型的基于AlAs/InxGa1-xAs/GaAs共振隧穿纳米薄膜结构的压阻式加速度计结构,运用MATLAB软件对敏感结构参数进行了计算,并利用ANSYS软件对加速度计结构进行了静态和模态分析,首次采用空气桥和控制孔加工工艺对共振隧穿二极管和悬臂梁-质量块结构进行了加工,并对加工出来的加速度计结构进行了频响特性实验。     

捷联惯性传感器多余度配置的误差标定技术研究

对捷联惯性传感器多余度配置系统的标定技术进行了研究。详细分析了多余度惯性传感器各参数的测量原理及计算公式,针对典型的非正交配置(六传感器正十二面体)的多余度惯性测量单元(IMU),提出了一种简易的且具有较高精度的误差模型参数静态标定方法,给出了计算误差模型参数的数学推导过程和解析表达式。仿真结果表明:该计算方法精度较高,可以有效估计出多余度IMU的误差模型参数,提高了惯导精度。     

Control of a turntable on a mobile base in the presence of perturbations

Control of an electromechanical system consisting of two rigid bodies connected by an electric motor is considered. Both bodies can rotate about a common axis. This system is a simplified model of a precision turntable mounted on an orbital space vehicle and designed to reduce the apparent accelerations of a container with a payload fixed on the turntable. The accelerations to be reduced are small and may be comparable with the accelerations caused by the friction in the bearings of the electric drive. A feedback control law is proposed, which, after finite time interval, provides a predetermined motion of the second body relative to the first one in the presence of friction with unknown and variable parameters and in the presence of other uncontrollable perturbations. The effectiveness of the suggested control law is illustrated by numerical simulations.     

基于微悬臂梁的化学传感器的灵敏度研究

基于探测的原理,在动态模式下,首先对不同结构梁的本征频率偏移量进行了有限元分析,结果表明三角形梁的灵敏度最高。然后重点针对不同结构参数的三角形梁进行了动态计算,获得了其频率偏移量随结构参数变化的关系曲线。另外,通过静态模式下的有限元计算,发现各种梁自由端的偏移量相同,表明它们的静态灵敏度与形状无关。最后,对三角形梁在不同测量模式下结构参数的优化设计进行了分析。     

Head movements during two computer work tasks assessed by accelerometry

We investigated whether potential differences in head inclinations and accelerations for two highly similar computer work tasks could be detected using (1) a triaxial accelerometer and (2) a simulated uniaxial accelerometer.Ten subjects’ head movements were registered with a triaxial accelerometer system for two similar document-management tasks at their work place: a fully electronic document-management task and one also involving paper documents.In situations where head movements were small, a triaxial accelerometer was able to discriminate between the different degrees of static work of the neck in terms of range of head inclinations and accelerations. A difference in head acceleration was also found by using a simulated uniaxial accelerometer. Thus, in terms of head movement and for work similar to this office work, potential dynamic differences in observationally similar work tasks can be investigated by using a triaxial accelerometer. For acceleration alone, a uniaxial accelerometer can also be used.     

Simple planar modeling of asymmetric shear buildings for lateral forces

A simple plane frame model is described for the lateral load analysis—static and dynamic—of frames in multistory buildings including biaxial load effects. By taking advantage of the shear force-axial force and the torque-bending moment analogies it is possible to model the spatial behavior of the structure, and to consider the combined effects of bidirectional shear due to lateral and torsional displacements on columns pertaining to two orthogonal frames. A numerical example is given.     

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。     

Performance of structure–equipment systems with a novel roll-n-cage isolation bearing

In this the paper, the problem of mitigating the seismic response of sensitive equipments housed in building structures is addressed by isolating the structure with an innovative device referred to as roll-n-cage isolator. The device is described, characterized and represented by a hysteretic semi-physical mathematical model. A numerical performance assessment is performed by implementing the isolator in a building structure housing equipment in upper floors where accelerations are amplified and motions contain strong components at long periods. The numerical results show that the proposed isolator is efficient in substantially attenuating the structure–equipment response under a wide variety of actual earthquakes while exhibiting robust performance for a wide range of structures.