基于MEMS的微型飞行器姿态测量系统

利用三轴加速度计和三轴磁强计,设计了基于MEMS技术的微型飞行器姿态测量系统。系统采用C8051F单片机进行各传感器的数据采集,通过串口通信将采集的信息发送到上位机,用四元数解算算法进行数据融合和姿态解算,将俯仰角,横滚角、航向角等信息在上位机界面上显示出来。     

谐振式无线电能传输系统的研究

阐述了磁耦合谐振式无线电能传输的工作原理,在对发射与接收电路几种拓扑结构分析的基础上设计了一个收发电路均采用串联补偿结构、谐振频率为1 MHz、负载为10Ω的模型。基于线圈的互感耦合等效模型,从电路角度分析得出系统的输出功率和效率与线圈、负载、互感等参数之间的关系。针对磁耦合谐振系统满足最大输出功率时效率比较低的状况,提出了功效积指标。在满足系统输出功率的基础上,该指标实现了较高的传输效率。最后,通过Matlab仿真验证了所提功效积指标的可行性。     

A 3D indoor positioning system based on low-cost MEMS sensors

A positioning system in the absence of GPS is important in establishing indoor directional guidance and localization. Inertial Measuring Units (IMUs) can be used to detect the movement of a pedestrian. In this paper, we present a three-dimensional (3D) indoor positioning system using foot mounted low cost Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) sensors to locate the position and attitude of a person in 3D view, and to plot the path travelled by the person. The sensors include accelerometers, gyroscopes, and a barometer. The pedestrians motion information is collected by accelerometers and gyroscopes to achieve Pedestrian Dead-Reckoning (PDR) which is used to estimate the pedestrian’s rough position. A zero velocity update (ZUPT) algorithm is developed to detect the standing still moment. A Kalman filter is combined with the ZUPT to eliminate non-linear errors in order to obtain accurate positioning information of a pedestrian. The information collected by the barometer is integrated with the accelerometer data to detect the altitude changes and to obtain accurate height information. The main contribution of this research is that the approach proposed fuses barometer and accelerometer in Kalman filter to obtain accurate height information, which has improved the accuracy at x axis and y axis. The proposed system has been tested in several simulated scenarios and real environments. The distance errors are around 1%, and the positioning errors are less than 1% of the total travelled distance. Results indicate that the proposed system performs better than other similar systems using the same low-cost IMUs.     

A micro electromagnetic low level vibration energy harvester based on MEMS technology

This paper presents a micro electromagnetic energy harvester which can convert low level vibration energy to electrical power. It mainly consists of an electroplated copper planar spring, a permanent magnet and a copper planar coil with high aspect ratio. Mechanical simulation shows that the natural frequency of the magnet-spring system is 94.5 Hz. The resonant vibration amplitude of the magnet is 259.1 μm when the input vibration amplitude is 14 μm and the magnet-spring system is at resonance. Electromagnetic simulation shows that the linewidth and the turns of the coil influence the induced voltage greatly. The optimized electromagnetic vibration energy harvester can generate 0.7 μW of maximal output power with peak–peak voltage of 42.6 mV in an input vibration frequency of 94.5 Hz and input acceleration of 4.94 m/s² (this vibration is a kind of low level ambient vibration). A prototype (not optimized) has been fabricated using MEMS micromachining technology. The testing results show that the prototype can generate induced voltage (peak–peak) of 18 mV and output power of 0.61 μW for 14.9 m/s² external acceleration at its resonant frequency of 55 Hz (this vibration is not in a low ambient vibration level).     

基于DSC与MEMS的微型测姿系统研究

针对当前无人机航姿系统对GPS信息依赖严重的特点,设计了基于MEMS ADIS16405传感器和数字信号处理器（DSC）TMS320F28335的微型惯性测姿系统。以MEMS传感器的角速度、重力加速度、航向信息,建立姿态四元数方程,解算出飞行器姿态。运用扩展卡尔曼滤波方法,消除MEMS陀螺漂移误差。DSC28335的硬件平台实现了四元数扩展卡尔曼滤波算法。转台仿真试验表明,漂移误差能在线最优估计和实时补偿,输出的航姿精度较高。该微型测姿系统具有较高的实用价值。     

Optimization of MEMS coil structure parameters for wireless power transfer system based on magnetic resonance

Microsystem Technologies - Wireless power transfer (WPT) is a biocompatible and flexible, convenient and stable energy transmission technology, has a huge application market in consumer electronics...     

级联式磁耦合谐振系统的效率分析

从线圈等效电路与耦合模理论角度出发对磁耦合谐振系统进行研究,推导出系统传输效率计算公式,然后运用MATLAB汇编软件对系统传输理论进行仿真,分析得出理论效率图。最后,用HFSS电磁仿真软件设计环形螺旋磁耦合线圈模型,对模型进行仿真,分析线圈距离和中继线圈等因素改变对系统传输效率的影响。结果显示,加入中继线圈可以增大系统的传输距离,提高传输效率。尽管理论分析与实验仿真结果存在一定误差,但也具有一致性。     

基于MEMS的吊车系统摆角无线测量

提出并实现一种基于微机电系统(MEMS)的吊车系统摆角无线测量方案。测量系统包含2套具有无线通信功能的基于MEMS的航姿参考系统(AHRS)模块,一套安装在吊车本体用于检测吊车本体的空间姿态,另一套安装于吊钩用于检测负载的空间姿态,以吊车本体姿态为基准校核负载的空间姿态,计算得到负载相对吊车本体的空间摆角。对提出的吊车系统摆角测量技术搭建了实验装置进行验证,实验模块集成Zig Bee无线通信和基于MEMS的AHRS。实验结果表明:装置能够有效实现吊车系统摆角的有效测量。     

基于CXA1019的无线数据传输系统

以收音芯片CXA1019为核心,巧妙结合编码技术和单片机技术,实现了一个高灵敏度的无线传输系统.该系统的特色在于将高灵敏度的收音技术与数字技术相融合,使系统具有性能优良、造价低廉、调整方便等优点,能很好地满足各种常规的无线数据传输需求.     

品质因数与共振频率对无线电能传输的影响

谐振耦合式无线电能传输技术是一种新兴电能传输方式,提高传输功率和效率已成为其应用发展的瓶颈问题。通过仿真与实验探究了提高频率和改善线圈参数两种不同提高系统品质因数的方法对能量传输效率、功率与传输距离之间的影响规律。结果表明,提高系统共振频率可明显提高系统能量有效传输距离,但导致最高输出功率明显下降,而对传输效率影响不明显;改善线圈参数可显著提高最高输出功率,而对输出效率和有效传输距离影响不明显。系统频率响应仿真与实验结果显示,小幅偏离共振频率点引起输出功率急剧下降。系统共振频率随接收端与发射端间耦合系数增加出现分裂现象,造成能量传输功率下降。     

基于MEMS的微型手术器中的传感器

基于MEMS的微型手术器是一种可用于微创手术的新型医疗器械。这种手术器实际上是一种微型智能机器人 ,其中的传感器采用MEMS技术制造 ,具有微型、机电一体化集成、智能等特点。介绍了国际上具有代表性的微型手术器及其所采用的新传感技术 ,并探讨了这些传感器的发展和应用前景。     

基于MEMS的微电容式无线加速度传感器的研究

介绍了一种基于MEMS技术制作的微电容式无线加速度传感器的设计与实现。研究了无线加速度传感器的整体设计方案,给出了硬件电路设计和软件设计过程,并实现了原型产品的调试与制作。为验证原型产品的有效性,将其安装在实际桥梁上进行振动测试,给出了数据分析计算结果。     

磁谐振无线电能传输负载自适应阻抗匹配研究

针对磁谐振无线电能传输(MR-WPT)系统的负载改变时,现有阻抗匹配方法不能自动调节负载阻抗,导致系统电能传输效率降低的问题,提出了一种MR-WPT系统负载自适应阻抗匹配方法。为利用高频化提高MR-WPT系统的电能传输效率,选用E类功率放大器作为高频逆变电路。在磁谐振装置和负载之间加入DC/DC变换器,当负载阻抗变化时,通过调节DC/DC变换器的占空比将负载电阻变换到最大效率传输电阻,从而确保MR-WPT系统始终以最大效率工作。仿真和实验结果表明:所提出的阻抗匹配方法切实可行,能够优化MR-WPT系统的传输效率,输出功率为3.5 W时,传输效率达35%。     

静电刚度式谐振微加速度计设计

运用梁的横向振动特性分析了梁振动频率与平行板电容形成的静电刚度的关系,并以此设计了静电刚度式谐振微加速度计。在加速度作用下,检测质量产生的惯性力使电容器极板发生位移来改变电容结构的间隙大小,从而使谐振频率发生变化,通过检测频率变化量来测量输入加速度的大小。根据加速度计的工作原理说明检测过程中梁的机械刚度保持不变,只与产生静电刚度的电容间隙变化相关,减小了检测信号对机械误差与残余应力的依赖性。运用加工参数进行理论计算得出加速度计的灵敏度为21．17Hz／gn,在CoventorWare2005中进行仿真表明：加速度计的固有频率为23．94kHz,灵敏度约为20Hz／gn,与理论设计值相近。     

基于三维感应线圈的新型MEMS电流传感器

基于三维感应线圈,研制了一种新型微机电系统(MEMS)电流传感器。传感器以玻璃为衬底,以聚酰亚胺为支撑和绝缘材料,通过溅射、光刻、电镀、抛光等微加工工艺在玻璃衬底上制作出三维感应线圈。传感器具有功耗低、线性度好、质量轻和结构简单等优点,通过U型装置固定在传输导线表面,安装方便。实验测试结果表明:电流传感器两端输出的电压信号与传输线路中的电流成线性关系,线性度为0. 58%。     

三维微弹簧型MEMS探卡的设计和制备

随着IC器件上的I/O尺寸减小和密度增加,与之通过接触来进行电性能测试的探卡密度也要相应增加,传统手工制作的环氧树脂针形探卡难以满足使用要求,使用MEMS技术制作探卡成为发展的趋势,但是当前MEMS探卡的主要问题是不能承受和产生破坏焊垫表面氧化层和污染层所需的应力.本文提出了一种简支梁结构、通过多次电镀工艺制作的三维弹性MEMS探卡,这种探卡可以承受更大应力,并且具有较小的自身电阻.针对间距为250 μm阵列排布的器件I/O,使用ANSYS有限元方法对弹簧型探卡进行了结构分析和设计,采用UV-LIGA工艺制备探卡,最后对探卡的力学性能进行了测试.     

基于JXTA的无线D2D通信系统的研究与实现

移动通信技术的迅速发展使得频谱资源日益紧缺,人们对了解附近感兴趣的事物并与之通信的需求日渐增加,这些问题对现有的通信方式提出了挑战。D2D通信在系统的控制下复用小区资源,能够减小小区网络的负载,实现端到端直接通信及资源共享。研究并设计实现了以JXTA协议为基础、以WiFi为通信媒质、以AndroidOS为运行平台的无线D2D通信系统。     

基于MEMS三维磁阻传感器的电子指南针的研究

介绍了一种基于MEMS的三维磁阻传感器和加速度传感器的电子指南针系统.相对于由两轴磁阻传感器制造的电子指南针,该系统能够有效补偿倾斜角产生的误差.重点介绍了该系统的测量原理、硬件设计、软件流程.通过中位置均值滤波、限幅滤波、一阶滞后滤波,最大误差控制在1°以内.实验结果表明:本系统可以满足于一般导航领域的要求.     

基于MEMS指环式低功耗无线三维鼠标的设计

该文采用微机电系统MEMS(micro-electro-mechanic system)中典型的微机械加速度传感器MMA7260,TI MSP430AFE253超低功耗控制器,及低功耗nRF2401无线射频模块,设计了超低功耗体积小指环式三维空中无线鼠标,通过传感器检测移动加速度,再利用二重积分进行计算,能计算出对象的移动位移和速度,并通过指定的USB协议向PC机发送指令.文中设计已经样品化,在作为鼠标应用上有良好的操作表现,文中对其硬件原理设计及接口的实现作出详细的阐述.     

基于Unity3D的电能计量实验仿真教学系统

针对当前高校电气工程专业电能计量课程实验教学环节存在的不足,设计并实现了电能计量实验仿真系统.该系统根据电能计量课程实验环节需求,采用3dsMax软件进行轻量化建模及三维动画制作,结合Premiere Pro软件完成动画后期处理,模型导入Unity3D引擎搭建虚拟场景,编写C#脚本程序开发系统交互功能及UI界面.实现了...