高g微加速度计的研究

针对侵彻过程中传感器过载失效的问题,提出了-种四边四梁结构的高g压阻加速度传感器.该结构采用硅玻键合技术控制质量块下底面到玻璃底盖的间距为5 μm,为系统提供空气阻尼使其处于最佳阻尼状态,同时玻璃底盖起到了过载保护作用,仿真分析表明该结构可承受200 000 g.的加速度载荷.最后对加工出的加速度计进行初步的测试,其灵敏度为4.5μV/g,线性度为3.1%.     

三轴高g值加速度传感器的横向效应研究

研究了自由落体冲击方法检测高量程三轴高g值加速度传感器的横向效应,即分别在x轴、y轴、z轴作为主轴时,检测三轴压阻传感器其他两个方向感受到的g值大小和方向。实验表明,在Z轴作为横向输出轴时横向效应最大。     

高g值三轴加速度传感器的横向效应研究

研究了自由落体冲击方法检测高量程三轴高g值加速度传感器的横向效应,即分别在x轴、y轴、z轴作为主轴时,检测三轴压阻传感器其他两个方向感受到的g值大小和方向。实验表明,在Z轴作为横向输出轴时横向效应最大。     

基于三轴加速度计的腕式健康监测系统设计

设计了一个腕式健康检测系统,以LM3S1811微控制器为核心,采用了ADI公司推出的ADXL345三轴加速度计,给出了各模块的硬件接口电路以及软件实现方法,通过实际测试得到了人体运动时的加速度信息,为后续运动能量消耗的研究打下了基础。     

基于椭球拟合的三轴加速度计误差补偿方法

为了提高三轴加速度计的测量精度,采用一种基于椭球拟合的方法对传感器进行误差补偿,首先建立传感器误差数学模型,然后推导出椭球的二次曲面一般方程,根据最佳椭球拟合条件,解算出误差补偿方程.经过实验证明,该算法把三轴加速度计测量精度控制在0.4％以内.     

高g值压阻加速度计动态特性与阻尼的关系研究

为了避免高g值压阻加速度计在工作过程中出现结构易损坏、响应信号精准度低的问题,需要在设计过程中合理调整阻尼参数。基于高g值传感器固有频率高、上升时间短两个特性,通过建模仿真从时域和频域两方面分析了阻尼对传感器动态响应特性的影响。得出阻尼比范围在0.10～0.25时高g值压阻加速度计动态特性较好,并通过实验验证了仿真分析的正确性,为设计过程中阻尼参数的调整提供了重要依据。     

加速度计标定用三轴摇摆台控制系统仿真与试验研究

针对加速度计测量对三轴摇摆台高精度要求,提出一种对其控制进行系统联合仿真的方法,并给出试验结果。在给出摇摆台数学模型的基础上,设计了摇摆台位置—速度—电流反馈的三环控制结构,并给出了利用ADAMS和Matlab协同仿真的控制结构图。仿真和试验结果表明：转台的转矩幅值波动小,位置信号的跟踪性能完全满足指标要求,可以实现加速度计的精确标定。     

基于三轴加速度计对阈值跌倒识别算法的优化

随着社会人口老龄化程度的不断提高,越来越多的人开始关注老年群体的身心健康。老年群体平衡能力较弱、反应较迟钝,失去平衡做出自我调整反应能力弱,非常容易出现意外摔跌的情况。市面上有三类跌倒检测装置^[1]：基于视频监控的跌倒检测、基于声学的跌倒检测以及基于传感器的跌倒检测。前两种检测方法受制于环境场景,而现有的传感器检测方法对于跌倒判定准确性不高。本文通过真人多次跌倒实验获得跌倒数据,对数据多角度进行特征提取和分析,选取有价值的判断标准实现算法,最后通过实验验证该算法优于已有的跌倒识别算法。     

基于介观压阻效应的高g值加速度计设计

依据介观压阻效应原理,设计出一种以超晶格量子阱薄膜为敏感单元的高g值纳机电加速度计,期望利用超晶格量子阱薄膜的高灵敏特性,提高加速度计的灵敏度。结合GaAs基表面微机械加工工艺和控制孔技术完成了加速度计的加工。采用马歇特冲击的方法完成了加速度计的测试,并利用冲击响应谱分析了微加速度计在有外部冲击情况下的响应,研究结果表明:依据介观压阻效应原理和MEMS技术制作高g值纳机电加速度计具有可行性,从测试结果可以看出该微加速度计不但冲击响应信号与标准加速度计所测信号很接近,而且它们的响应一致性较好。     

基于单个三轴加速度计的人体行为识别研究

人工智能的发展和行业应用需求促进人体行为识别研究得到众多关注,主要研究方法或基于视频数据或基于传感器数据。得益于可穿戴传感器的发展,众多研究专注于在人体部署多个传感器以期取得良好效果。不同于以往研究,本文仅通过佩戴在手腕的单个三轴加速度计进行人体行为识别研究,以最大程度减小对个体的干扰并降低传感器部署成本。通过数据预处理和特征提取,并利用一种改进的子窗口的集成学习算法,实现对人体行为的准确识别。实验结果表明,相较于传统算法,识别准确率得以显著提升,证实了研究成果的有效性。     

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.     

三轴高g值加速度传感器的测试技术研究

针对压阻式传感器敏感结构设计的需要,提出一种MEMS三轴高g值加速度传感器敏感结构.对设计的传感器进行Hopkinson杆冲击试验,标定了传感器的灵敏度、线性度和交叉耦合误差参数.对标定的传感器进行了动态侵彻试验,试验结果表明在48000 gn幅值、3 ms脉宽和15000 gn幅值、13 ms脉宽的冲击载荷下,传感器测试的位移误差为6%,性能良好,能够满足大脉宽、高冲击测试的需要.     

一体化三轴线加速度计静态标定方法的研究

三维线加速度计标定及性能测试较为困难,且国内外尚无测试标准.针对此,结合所研制的基于厚膜技术E型一体化三维线性加速度传感器与相关研究工作,在分析传感器结构、性能及特性输出矩阵的基础上,就重力场中实现静态标定等进行理论推导,并详细推导出标定的数学模型,给出测试结果.     

高g微阵列加速度传感器的电气互联研究

设计高g微阵列传感器在受到150000gn加速度冲击作用下,它的电气性能良好。通过对改进封装后加速度传感器引线拉伸试验数据进行分析,利用模糊优化理论优点对试验数据进行模糊计算,得出最佳的精确焊接工艺参数。对不同工艺参数的传感器样品在霍普金森杆上进行冲击破坏试验,实验结果表明,在148000gn加速度冲击作用冲击下,传感器仍能正常工作,基本满足设计要求。     

高冲击加速度传感器频响窄脉冲标定测试技术

针对高冲击加速度传感器的频响计量测试问题,设计了一种可实现冲击加速度传感器频响窄脉宽标定系统。该系统采用Hopkinson杆为试验装置,以激光多普勒测速仪作为基准信号测量装置,基于窄脉冲频响计量测试原理,采用汉宁窗和三次插值方法对信号进行处理,基于LabVIEW和MATLAB开发环境编写数据处理程序,实现对被校MEMS冲击传感器频响的快速解算。试验结果表明,该系统能够快速解算出高冲击加速度传感器的幅频特性函数,对传感器工作频带的估计误差低于10%。该系统避免了不同窄脉冲激励条件下,对基准信号和加速度传感器输出信号进行处理的复杂流程,采用适于常规输入信号的信号处理方法,提升了约20%频响测试效率,实现了对加速度传感器频响的快速标定测试。     

MEMS高g加速度传感器固有频率的优化及验证

由于设计的MEMS高g加速度传感器固有频率低,导致测试过程中出现谐振现象。本文分析了传感器的特殊结构参数对固有频率的影响,提出了一种优化固有频率的方法。该方法通过减小质量块质量和优化梁厚度与长度的比例来调整传感器的固有频率,并通过理论仿真验证了该结构的固有频率从330 kHz提高到550 kHz,然后利用动态测试系统对优化前后的高g加速度传感器分别在20 000gn和150 000gn作用下测试输出信号。实验表明该优化方法提高了该类传感器结构的固有频率,明显消除了测试中的谐振现象。     

单片三轴大量程加速度传感器性能测试与分析

对设计的单片三轴MEMS大量程加速度传感器进行了马歇特锤冲击测试和Hopkinson杆冲击校准试验,得到了三轴加速度传感器冲击过载信号及其各轴向的横向灵敏度比、线性度等关键参数。测试结果表明该三轴传感器在受到117 395.95 gn以上的冲击信号作用时,传感器各轴仍然能够正常工作;其三轴轴向灵敏度均能达到0.1μV/gn以上,各敏感轴受到轴向加速度时其线性度小于6%,轴间横向灵敏度比小于10%。     

高量程加速度传感器在测试中的失效分析

通过在不同测试环境对高量程加速度传感器进行测试,并对传感器在测试中出现的失效进行分析,在实验室环境测试中出现的主要失效模式为键合引线的脱落和微梁的断裂,其原因是不同金属的引线键合强度较低;重复性的冲击加速了材料的疲劳.在实弹测试环境测试中出现的传感器失效原因主要足在侵彻测试中传感器芯片与侵彻信号中高频分量发生共振导致过...     

三轴线加速度计E膜片弹性体应力应变解析法研究

基于E型膜片已设计出一种三轴线加速度计;此E型膜片的敏感弹性部分为圆环平膜片,对其应力应变特性的分析至关重要.考虑到E膜片的实际尺寸及测量时其变形较小,将E膜片变形作为薄板小挠度变形来对待,对z、x(y)各轴向加速度载荷az、ax(az)作用下,膜片的边界条件进行分析;并参考圆薄板轴对称/反轴对称变形的弹性曲面微分方程及通解,获得E膜片的应力应变解析解.     

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.