电容式MEMS器件模态频率的电学测试方法研究

针对电容式MEMS器件,提出了一种基于调制解调原理的模态频率测试方法,详细介绍了该测试方法的测试原理和测试系统的组成。利用Ansys对某插齿式微加速度计进行了模态仿真分析,分析得到的模态频率为3 941 Hz,利用该测试方法对该微加速度计进行模态频率测试,得到的测试结果为3 440Hz。仿真与测试得到的结果接近,验证了该测试方法的有效性,产生偏差的主要原因可能是制造过程中的加工误差。     

惯导系统中石英加速度计的动态测试方法研究

针对载体运动状态下惯性导航系统(INS)定位精度受加速度计动态性能的影响,提出一种动态环境下的石英加速度计的误差分离测试方法。建立了石英加速度计动态环境下的模型,设计了转台模拟载体机动的工作环境,分析了动态测试原理,并根据测试结果对其性能进行分析。试验结果表明:提出的加速度计动态测试方法可以有效地得到石英加速度计的动态性能指标。     

基于FPGA的国产MSA009加速度计测试系统设计

针对国产MEMS加速度计MSA009的工作原理和输出特性,设计了一种测试系统,以Spartan Ⅱ系列的XC2S30为主控芯片,并结合外围电路搭建了测试系统;基于ISE 8.1平台,采用VHDL硬件描述语言实现了对A/D转换芯片和Flash的控制,完成了加速度计输出信号的实时采集与存储;利用高精度三轴位置速率转台对测试系统进行试验验证,并对所采集的数据进行分析处理;经试验论证,该测试系统实现了对MSA009加速度计的测试,具有良好的实用性、稳定性.     

基于MEMS加速度计的输入系统的研究

该文章介绍了一种新的电脑无线输入系统,使用MEMS微加速度计作为系统的敏感元器件.该输入系统包括发射端和接收端两个子系统.文章分别从工作原理、软硬件设计等方面介绍了该输入系统,包括所使用的微加速度计、微处理器和传输模块,并给出了输入系统的第一代实际PCB原型.并且在二维的基础上扩展了微加速度计在三维的应用,设计了一个新的三维模型,并进行了试验的验证.     

MEMS加速度计噪声分析与降噪方法研究

针对微机电系统(MEMS)加速度计的随机噪声对输出信号干扰的情况,提出了对加速度计噪声源及噪声类型进行辨识、估计与建模,并确定误差补偿的降噪方法,以提高加速度计精度.采用Allan方差分析法对MEMS加速度计的随机噪声进行分析,得到了影响MEMS加速度计性能的几种主要随机噪声,使用自回归滑动平均模型(ARMA)对加速度计输出数据进行数学建模,以最终预测误差(FPE)准则确定使用的模型与阶次.设计了Kalman滤波算法,对加速度计进行降噪,通过Allan方差方法对Kalman算法滤波效果进行分析.实验结果表明:Kalman滤波能有效降低加速度计的随机噪声.     

微机电加速度计的六位置标定

加速度计是惯性导航系统测量载体加速度和影响惯性导航系统精度的主要元器件.为提高惯性导航系统的精度,在使用加速度计以前需要进行加速度计的标定测试[1].主要介绍了微机电(Micro Electro Mechanical Systems,简称MEMS)加速度计的六位置标定法,以便从MEMS加速度计的误差模型中分离出MEMS加速度计的各项标定参数.这些参数包括MEMS加速度计的标度因数、零位漂移以及安装误差系数.并且在得到MEMS加速度计的各项标定参数后将其封装在C函数中进行了验证实验.实验结果表明MEMS加速度计的六位置标定法的原理简单并且在工程应用中容易实现,所得到的MEMS加速度计的输出不但反映了MEMS加速度计的实际输出,而且使MEMS加速度计的线性度得到改善.     

MEMS加速度计的六位置测试法

主要介绍了MEMS加速度计的六位置测试法,根据MEMS加速度计输出数学模型详细推导了如何得到MEMS加速度计的输出数学模型中的刻度因数、零偏以及安装误差,并在得到其标定系数后将其封装在C函数中进行了验证实验.通过实验数据分析可知,MEMS加速度计的六位置测试法原理简单、易于实现,且精度较高.这种标定法所得到的MEMS加速度计输出能够比较准确地反映其输出,而且MEMS加速度计的线性度有所改善.     

MEMS陀螺仪大失准角解耦测试方法的研究

针对传统陀螺仪测试方法不适用于MEMS陀螺仪测试的现状,分析了MEMS陀螺仪标度因数和输入轴失准角测试特点,在此基础上,提出了一种新的解耦测试方法;同时,设计了解耦测试夹具,并给出了解耦测试试验流程;最后采用MEMS陀螺仪典型试验参数进行了仿真.仿真表明,该方法实现了测试参数的解耦,提高了测量精度,适用于大输人轴失准角的MEMS陀螺仪.     

振动环境下MEMS加速度计的可靠性评估

在MEMS加速度计加速寿命试验及加速性能退化试验研究的基础上,对MEMS加速度计在振动环境下的可靠性技术进行了研究.通过理论分析MEMS加速度计在振动环境下的失效模式和失效机理,结合具体的试验条件设计了加速度计加速寿命试验及加速性能退化试验方案,并对MEMS加速度计在振动环境下的失效数据分别进行了加速寿命可靠性评估及加速性能退化可靠性评估.研究表明,两种评估方法得到的评估结果基本一致;加速性能退化评估方法适用于MEMS加速度计在振动环境中的可靠性研究,且该方法简捷、正确可行、节省试验费用,为MEMS加速度计在实际应用中提供了重要的参考依据.     

基于复合量程加速度计的无线传感器网络设计

针对传统的有线测试方法安装麻烦、线路复杂、受干扰较多等缺点,会造成信号噪声过大、信号失真,甚至会出现采集到的信号无效的问题,提出了一种基于复合量程加速度计的无线传感器网络,并对其进行了性能测试.测试结果表明:设计的无线传感器网络可以无损耗地传输复合量程加速度计输出信号,完成对覆盖区域加速度信号的测量.     

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.     

基于步态加速度特征的人体疲劳检测

传统基于生理学的人体疲劳检测方法存在周期较长、准确度较低的问题。为此,提出一种基于步态加速度特征的人体疲劳状态检测方法。通过微机电传感器加速度计采集被检测人的步态加速度数据,给出基于相关系数法的步态疲劳状态阈值判断方法。实验结果表明,9个样本的检测准确率为93.06%,准确率较高,时间复杂度较低。     

基于MEMS器件的电子罗盘系统设计

研究了一种基于MEMS加速度传感器、三轴磁阻传感器和MSP430F169单片机的数字电子罗盘测量系统。介绍了航向的测量原理、航向角表达式以及系统的整体框架,重点阐述了系统的硬件电路设计和误差补偿方法,使罗盘系统精度最大误差从41.5°提高到了1.5°左右。     

高成本和低成本MEMS加速度计性能比较研究

受微加工技术的限制,微机电系统(MEMS)加速度计在精度和可靠性方面存在劣势,针对这一问题,基于Allan方差分析法,对高成本和低成本的两种MEMS加速度计进行了实测和分析,得到了5项噪声系数,对两种传感器的性能进行了评估和对比,验证了Allan方差方法应用于加速度计误差辨识的可行性,并为加速度计的使用和研究提供了依据.     

车载微加速度计信号的小波去噪技术研究

车载环境下由于微机械加速度计自身特点和受到车辆振动、电磁干扰等原因,其真实加速度信号往往受到严重的干扰,给数据分析带来很大困难.针对此种情况,结合对车载加速度计输出信号的分析假设了一种加速度信号,同时用真实的加速度计输出噪声作为干扰叠加在假设信号上,以信号的统计指标作为去噪效果的评价标准选择了合适的小波基,并据此对实际信号进行去噪处理证明:小波去噪方法非常适合于此类受到严重干扰的测量信号的去噪处理,去噪效果良好,且计算分析简便.     

基于MEMS的数据手套传感技术研究

目前数据手套大多采用机械式、光纤式或者图像识别等方法来获取手势姿态.基于MEMS传感器设计的数据手套利用MEMS传感器（三轴陀螺、三轴加速度计和三轴磁阻）,根据惯性测量原理,采用基于四元数解算的扩展卡尔曼滤波信息融合方法来获得手指全姿态信息,克服了传统方法的局限性.其穿戴方便、运动自由度大、抗干扰能力强,且不受光线条件的约束.测试和实验的结果表明,基于MEMS传感器的数据手套稳定可靠,具有一定的创新性和实际应用参考价值.     

Testing of MEMS capacitive accelerometer structure through electro-static actuation

The present paper discusses a method for testing a MEMS capacitive accelerometer structure through electrical actuation. The response of a standard MEMS capacitive accelerometer structure for different electrical actuation voltages has been analyzed. The accelerometer structure along with a capacitance sensing integrated circuit (IC) MS3110 is modeled and simulated. A set of proto-type accelerometer structures is fabricated and packaged in PGA packages. The packaged MEMS structures and MS3110 IC are integrated on a printed circuit board. The MEMS structure is actuated by applying the electrical signal through the actuation fingers and the change in capacitance is measured by the MS3110 IC. The simulated and measured results show some interesting phenomenon like dipping and frequency doubling which are useful for initial testing and characterization of a MEMS accelerometer structure.     

基于MEMS和CORTEX-M3的微惯性测量单元研制

从工程实际出发,给出了一种基于新型Cortex-M3内核ARM和MEMS惯性传感器的低成本、高性能微型惯性测量单元的结构框架。详细介绍了采用三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计和三轴磁阻传感器研制的微惯性测量单元硬件设计方案,分析了陀螺和加速度计的信号噪声,利用均值滤波法对信号进行预处理,对预处理后的信号采用FIR滤波器进行滤波,对陀螺和加速度计进行了标定。该测量单元已应用于某小型无人机的姿态测量,达到预期效果。