旋转摆动式硅微机械陀螺敏感头的研制

介绍旋转摆动式硅微机械陀螺电容敏感的原理,给出了陀螺振动单元的结构尺寸,计算了被测角速度和敏感电容的关系,进而得到被测角速度和输出电压的关系.利用微机械加工方法加工得到了硅振动单元,加工硅振动单元的工艺特点是双面多次光刻、腐蚀.介绍了制作旋转摆动式硅微机械陀螺敏感元件的工艺并对制作的敏感元件进行测试,测试结果表明“三明治“敏感元件四个敏感电容较计算得到的电容偏小.     

微机械惯性传感器的技术应用及展望

微机械惯性传感器的发展已有20多年,微机械惯性传感器应用于各个行业,进而也促进了各行各业的发展,在社会科技快速发展以来,应对微机械惯性传感器技术进行不断的改进,这样才能赶上西方发达国家的水平,对微机械惯性传感器的发展以及诸多行业的发展有着深远的影响。     

微机械电容式压力传感器的变换电路

在介绍一种新型微机械差动电容式压力传感器的基础上 ,重点介绍一种为其配套的电容—电压变换电路。并以实验结果反映其电路的优点     

数字开关式倾角传感器设计

倾角传感器的种类繁多,性能各异,但在诸如很多条件恶劣的现场监测等工程应用中,现有很多角度传感器的性能、造价、使用方便性等因素很难同时达到使用者的期望。基于一种数字开关式直线位移传感器,设计了倾角传感器。该直线位移传感器结构简单,使用方便,造价低,性能可靠,并制作了传感器模型进行了可行性实验,实验效果很好。     

微机械加速度计挠性梁机械刚度的实验研究

在使用开环频率响应实验求取微机械加速度计挠性梁机械刚度时,不可避免地受到静电负刚度的影响。通过分析预载电压和扫频信号幅值对静电负刚度的影响,提出了从系统刚度中分离出挠性梁机械刚度的计算方法。通过不同实验条件下得到的实验结果,验证了该方法的正确性。     

微机械气流式水平姿态传感器的结构研究

确定了微机械气流式水平姿态传感器2只热敏电阻器的最佳距离。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,计算了在不同倾斜状态下两热敏电阻器间距对敏感元件内流场分布的影响。计算结果表明：当两热敏电阻器的间距d改变时,温度场和流场都发生变化;在热敏电阻器加热功率一定的情况下,2只热敏电阻器处气流速度差△v与倾角的关系曲线也随d发生变化。d=400μm时,线性范围最小,斜率最小;当d=300μm时,线性最好,斜率较大;d=200μm时,线性范围较窄,斜率最大。当d=400μm时,传感器线性范围最小,灵敏度最小;当d=300μm时,传感器的线性最好,灵敏度比较大;d=200μm时,线性范围较窄,灵敏度最大。综合比较,取d=300μm为最佳方案。     

表面微机械MEMS温度传感器研究

提出一种基于表面微机械工艺的MEMS温度传感器,其基本原理是：由于材料热膨胀系数的差异,复合悬臂梁在热应力作用下发生弯曲,进而影响压阻单元中的应力分布,压阻变化通过惠斯登电桥读出,由电桥输出电压变化表征温度的变化。相比于其他温度传感器,这种微机械温度传感器的灵敏度高、尺寸小、精度高。针对提出的温度传感器结构,文中给出了传感器的设计原理、制备工艺以及信号检测电路的设计。经测试,传感器的灵敏度为9.2 mV/℃,具有良好的稳定性。     

微机械双框架陀螺仪的机理研究

微机械双框架陀螺仪是一种用于测量运动物体角速度的微型惯性器件。由于其尺寸的大幅度减少,使它在许多领域都有极其广泛的应用,是当今微米/纳米技术发展的一个主要方向。介绍了该陀螺仪的结构组成与工作机理,建立其力学模型,并在此基础上,主要对原理误差进行了定性的分析,得出了影响其精度的主要干扰源,为误差的补偿指明了方向。     

基于倾角传感器的大型广告牌匾倾斜监测系统设计

为了提高城市安全管理水平,方便监管单位快速掌握突发情况,提出应用传感器技术进行大型广告牌匾倾角监测的监管方式,并设计了基于倾角传感器的监测系统。系统由前端信息采集装置和后台信息处理与展示部分组成。其中,利用前端信息采集装置中的MEMS倾角传感器每隔一定时间间隔采集大型广告牌匾的倾角数据,并将监测数据通过GSM无线通信方式传送给后台服务器,最终由服务器完成数据解析、数据入库、监测和预警及We b界面展示。系统具有全天候、实时性的特点,在提升大型广告牌匾监管效率的同时大大节约了人力成本,是物联网技术应用于“智慧城市”领域的一次有益尝试。     

反正弦法倾角传感器温度补偿研究

带有加速度计的倾角传感器的温度补偿一直是影响精度的重要因素,基于反正弦法的温度补偿可以大大提高传感器的精度.设计过程中采用反正弦法计算输出角度数据,温度补偿时的数据用最小二乘法进行分析与处理.实验结果表明:通过反正弦法计算角度已经具有很高的精度;基于反正弦法的温度补偿可以使精度更高.对比实验的结果证明了该方法的有效性和可行性.     

智能双轴倾斜传感器的研究

简要介绍了国内外倾斜传感器的发展情况及其测试原理 ,并提出了一种新型的双轴倾斜传感器的设计方案 ,利用压阻式加速度传感器感受重力加速度在传感器三自由度上的大小 ,从而测量物体的倾斜角大小。推导了该传感器的计算公式 ,并详细地介绍了该传感器的系统硬件组成及软件补偿方法     

基于FBG的电力杆塔倾角传感器研究

电力杆塔监测对保证输电线路运行安全具有重要意义。对基于光纤Bragg光栅（FBG）的电力杆塔倾角传感器进行研究,底端固定于传感器外壳上的等强度悬臂梁自由端挂有重物,且在等强度悬臂梁两侧对称中心线上各粘贴一个FBG。电力杆塔发生倾斜时,重物带动等强度悬臂梁自由端产生挠度,使FBG产生中心波长移位,对中心波长进行监测即可实现杆塔倾斜角度测量。实验表明：测量小角度（小于15°）时,重复性误差为l％Fs,非线性误差为0．4％FS,滞后误差为0．8％FS;测量大角度（15°-45°）时,重复性误差为1．5％FS,非线性误差为0．77％FS,滞后误差为1．1％FS。     

加速度对气体摆式倾角传感器影响机理的探讨

解释了加速度对气体摆式倾角传感器的影响机理。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同加速度作用下传感器敏感元件内的温度场和对流场。计算结果和实验数据表明:加速度作用于气体摆式倾角传感器与倾角作用于气体摆式倾角传感器类似,同样会改变两热源处的气流速度之差,引起两热电阻丝上电流之差的变化,电桥输出一个对应于加速度的电压。     

一种气流式全方位水平姿态敏感技术

提出了一种气流式全方位水平姿态敏感技术。在密闭腔体内有一非闭合环形圈热源,在热源周围设置8根两两相对平行的热电阻丝构成全方位水平姿态敏感元件;通过前置信号电路和数字电路构成信号处理电路,实现倾角电压信号的提取、全方位信号合成和全方位倾角信号的灵敏度补偿。测试结果表明:分辨率优于0.1°,方位角测量范围可达到360°,倾斜角度测量范围可达到20°。这种技术可获得较高的精度和灵敏度,不存在方位角的测试盲点。     

铍青铜倾角传感器及其线性度补偿

用弹性较好的铍青铜材料作为振动元件,设计制作了“三明治”式差动电容检测结构的倾角传感器、给出敏感头结构尺寸,利用弹性力学分析了传感器的力学特性,推导出被测倾角和铍青铜元件偏角的关系。使用单片机,通过软件线性度补偿,提高了倾角传感器的输出线性度。该传感器结构简单,成本低,稳定性好,使用方便,并经过在全量程范围内测试,最大误差为6°。     

基于神经网络的热敏电阻式流量传感器研究与开发

在分析热敏电阻式流量传感器工作原理和非线性特性的基础上,提出了基于人工神经网络的流量在线测量方案,并运用改进的BP算法加快收敛速度。通过对网络的训练和测试,验证了这种基于神经网络的流量测量方案是行之有效的,并简单易行,具有一定的实用性和推广价值。     

差动式杠杆增敏结构FBG倾角传感器

研制了一种差动式杠杆增敏结构光纤Bragg光栅(FBG)倾角传感器,轻质杆通过杠杆增敏加压原理把质量球的倾斜量转化为悬臂梁的挠度变化,最终引起FBG波长的变化.推导了其数学模型,根据理论计算的数据加工传感器,并对该传感器进行了倾角标定实验和重复性实验.实验结果表明:FBG倾角传感器量程范围-40°～40°,倾角传感器的灵敏度为28.6 pm/(°),拟合度R2为0.997,重复性为0.92％.