基于多电极的半球谐振陀螺信号检测

为了降低半球谐振陀螺结构存在的非理想因素对陀螺信号检测的影响,对陀螺的信号检测方法进行了研究.通过分析半球谐振陀螺结构存在的非理想因素,根据谐振子实际结构和谐振子振型的对称性,研究了一种基于多电极的半球谐振陀螺信号检测方法.首先给出了多电极信号检测的原理,然后对多电极的信号处理进行了分析和推导,从理论上证实了该方法的合理性.该方法不但可以有效提高陀螺信号检测精度,而且通过信号处理还可以得到陀螺所需的控制信号,这对半球谐振陀螺信号系统的设计具有一定的参考价值.     

压电泵激励信号对压电射流陀螺灵敏度的影响

为使压电射流陀螺具有更高的灵敏度,研究了压电泵激励信号对其灵敏度的影响.介绍了该陀螺的结构及工作原理,研究了压电陶瓷双晶片弯曲振动的数学模型、运动方程、谐振频率.采用函数信号发生器产生任意波形的激励信号,研究了不同电压、频率及波形的激励信号对该陀螺灵敏度的影响.实验结果表明:压电射流陀螺的灵敏度随激励信号电压增高而增大;该陀螺的灵敏度随激励信号频率增加先增大后减小,在一阶谐振频率处出现最大值;在相同电压及频率下,方波信号激励下的输出灵敏度最大,其次为正弦波,锯齿波最小.     

微弱激光信号的数字相关检测技术

为了从背景噪声中提取微弱激光信号,设计了一个用于微弱激光信号检测的光电检测系统.提出了一种用于微弱激光信号检测的、改进的数字相关检测技术——数字正交相关检测.对光电检测系统进行了整体的设计,在数字相关检测基本原理的基础上,分析并仿真了数字正交相关检测.实验结果表明数字正交相关检测技术可以对调制频率在1 MHz以内、幅值为1 V、随机干扰噪声幅值为0.5 V的微弱激光信号进行检测,幅值检测相对误差在0.1%~1.2%范围内,进一步表明该检测技术可以作为一种检测微弱激光信号的有效方法.     

谐振式巨磁阻微机械陀螺噪声分析

巨磁阻效应微陀螺具有高灵敏、低噪声等优点.本文详细阐述了巨磁阻效应微陀螺的工作原理,设计了微陀螺结构,其驱动方向频率为5 553.7Hz,检测方向频率为5 556.7Hz,频率差仅为3Hz,实现了模态的良好匹配.设计了应用于该微陀螺中的检测磁场,测试了一款巨磁阻器件的灵敏度,基于上述结果完成了巨磁阻微陀螺的系统级仿真,并分析了巨磁阻微陀螺的噪声组成以及噪声的计算.仿真结果表明,将巨磁阻效应应用于陀螺的角速率信号检测中,可以实现灵敏度为46 mV·((°)/s)-1,噪声为7.826×10-3((°)/h)·(Hz)-1的信号检测.     

采用恒频参量激励的微机械陀螺驱动控制方案

提出一种基于恒定谐振频率和参量激励的微机械(MEMS)陀螺驱动控制方案. 该方案利用三角形栅极电容实现,使得陀螺驱动谐振频率和品质因子在环境波动下保持恒定,改善陀螺的温度敏感性. 介绍基于三角形栅极电容的频率调谐和参量激励理论,提出并实现新型恒定谐振频率和参量激励驱动方案. 仿真结果表明,对陀螺驱动模态的实时调谐使得谐振频率恒定;参量激励实现了对驱动模态的稳幅控制. 实验结果表明,该方案测得的陀螺的Allan方差偏置不稳定性为1.69°/h,优于传统方案;降温过程中零偏温漂相比传统方案减小了50%.     

金属壳谐振陀螺数字式多回路信号检测方法

针对金属壳谐振陀螺信号处理过程中,由于控制模型中的强耦合性和变结构特点,传统控制方法很难有效控制振子整体振型,导致输入角速率无法精确估计的难题,本文提出了一种结合金属壳谐振陀螺模型的数字式多回路检测方法。分析了金属壳谐振陀螺信号特点,确定数字式信号调理方式;在谐振子机电耦合模型的基础上,建立陀螺的等效电路模型;利用频域分析方法,对模型参数进行辨识;研究多回路控制检测方法与实现方式,分析各回路间的作用效果,实现输入角速率的准确检测。通过仿真验证与实际测试,验证了所述方法的有效性。     

隧道磁阻微陀螺结构设计与加工

微机械陀螺的核心技术是微弱柯氏力的检测,而常规的微弱柯氏力检测水平已达到极限.本文设计了一款新颖的基于隧道磁阻效应检测的面内微陀螺结构,利用隧道磁阻效应的高灵敏特性来实现微弱柯氏力的高灵敏检测.阐述了隧道磁阻微陀螺的工作原理,分析了微陀螺的动力学方程,完成了微陀螺结构设计、工艺加工及测试.测试结果表明:微陀螺驱动方向和检测方向谐振频率分别为6 853Hz和6 854Hz,与理论仿真基本一致;微陀螺驱动方向Q值为571.1,检测方向Q值为527.3,结构灵敏度为15.3nm/°/s.     

石英音叉陀螺振动特性有限元仿真

石英音叉陀螺是一种新型的振动陀螺.在设计阶段必须对其性能进行分析仿真,以便为微型石英陀螺的设计提供依据,缩短开发周期.利用耦合场有限元对石英音叉陀螺的振动特性进行了仿真,确定了最佳激励信号频率和影响陀螺灵敏度的因素,并且给出了调节驱动模态与检测模态的频率差值的方法.     

宽带水声信号恒定束宽和恒定功率发射技术研究

分析了发射信号幅度加权系数和阵元发射灵敏度随频率变化对宽带水声信号恒定束宽和恒定功率发射的影响,采用了由多谐振电路相互耦合的耦合谐振电路构成的宽带匹配网络、数字可编程信号源和宽带功率放大器等技术方法,利用耦合谐振电路对于宽带信号较好的频率选择性和数字可编程信号源对发射信号加权处理灵活性,保证了宽带水声信号所需的恒定束宽和恒定功率发射。     

基于准谐振滤波器的电网谐波检测研究

根据电网谐波抑制的实时性、准确性要求,提出了利用准谐振滤波器获取电网谐波量的检测法.利用准谐振滤波器在电网基波频率点上无相移的特点,构造准谐振数字滤波器,从电网提取的电流信号中,减去准谐振数字滤波器获取的基波分量,可快速获得电网电流谐波.最后进行了数字化仿真.仿真实验结果证明该方法能为有源电力滤波器的谐波检测提供简单有效的参考源.