石英单基多谐振器力敏特性与加力方位的关系

根据石英晶体振动理论及力敏特性,在同一圆形晶体基片上设计制作了多个石英晶体谐振器。采用对径加力的方式,研究了这种石英单基多谐振器的力敏特性与加力方位的关系,并与传统的单基单电极谐振器的力敏特性进行了比较。实验结果表明,同一晶体基片上不同位置的谐振器的力敏特性与加力方位密切相关;选择适当的加力方位,可使多电极结构的谐振器的力-频转换系数优于单电极谐振器的力-频转换系数。     

旋转载体用硅微机械陀螺的相位研究

介绍了利用旋转载体自身旋转作为驱动力的硅微机械陀螺的相位提取技术。当陀螺的敏感轴平行于载体偏转平面时，硅摆所受的哥氏力最大，输出为正弦信号的峰值；当它的敏感轴和偏转平面垂直时，输出为正弦信号的零值。因此，以载体的自转信号为基准，通过比较输出信号波峰在输入基准坐标中相位的变化可知敏感轴的方向，进而能够确定旋转平面及载体在空间中的偏转方向。     

压电泵振动形成的气流速度分布及受力分析

研究了实际工作条件下,压电气流式角速度传感器敏感元件内气体受力和运动状态。根据动态时气体受力分析,选择计算模型和边界条件,并列出气体的Navier-Stokes(N-S)方程。利用CDF软件有限体积法中压力的隐式算子分割(PISO)算法,计算气体速度分布。结果表明,静态时,气体在腔体内形成相对稳定且随速度边界进行周期性变化的速度场,不同周期中相同时间点上,气体速度变化不大,热敏丝所处位置的气体速度变化范围是[-0.007 079 m/s,0.007 306 m/s],速度变化的周期等于泵振动周期,两根热敏丝对应点的气体速度差为零;输入角速度为2πrad/s时,两根热敏丝上对应点气体速度差为0.001 m/s,气体最大速度偏离中心对称轴0.197 4 rad。     

Cymbal换能器的材料常数与机电性能关系研究

用有限元方法和ANSYS软件,仿真计算了不同材料对Cymbal换能器的机械、电及机电性能的影响。研制了Cymbal换能器并进行了测量,计算结果和实测结果符合较好(误差≤6%)。通过这一研究得到了材料常数与Cymbal换能器的机电性能之间的关系。研究结果对Cymbal换能器的研究和设计工作具有实际意义。     

全方位气流式倾角传感器结构及信号处理技术

采用热敏电阻作为热源和敏感元件,在密闭腔中使气体产生自然对流,利用硬件电路和软件补偿技术将载体的姿态信号提取并进行处理,从而实现载体在任意偏航方向时与水平面倾斜的全方位姿态测量。研制出测量范围为±45°、非线性度小于0.5%FS、分辨率小于0.01°、响应时间小于50ms的全方位气流式倾角传感器。     

基于小波变换的无驱动结构微机械陀螺信号自旋频率的提取

针对一种新型陀螺,它能敏感旋转载体的俯仰、偏航和滚转角速度,敏感信号是一种调幅波信号,载波频率是自旋频率,包络是横向角速度。实际应用中,需要精确提取自旋频率。基于此,提出了一种提取载波频率的新的方法——小波变换构造解析函数法,对自旋频率解算算法进行了理论推导,并通过MATLAB软件对噪声比为30 dB的模拟陀螺调幅波信号进行了自旋频率的提取和误差分析,其中Hilbert变换相对误差为0.033 6,小波变换相对误差为0.017 8。对三轴精密转台实时测试的横向角速度为180°/s的陀螺信号进行了自旋频率的提取和误差分析,其中Hilbert变换相对误差为0.035 9,均方差MSE为7.915 9;小波变换相对误差为0.001 8,均方差MSE为0.293 7。小波变换较Hilbert变换求解自旋频率精度提高二十倍,降噪性能和频率稳定性更好。     

基于MEMS陀螺的旋转弹用姿态传感器的研制

旋转弹姿态参数的测量对于精确制导控制有重要的意义,为了检测旋转弹姿态,研制出一种可检测旋转弹姿态的传感器.利用一只重力加速度计和自行研制的MEMS陀螺作为敏感部件,利用MSC1214对两路信号处理,输出旋转弹的滚动、俯仰和偏航的角速率.设计了传感器的硬件电路和软件的算法.实验结果表明,该传感器可同时敏感3个角速率,测量结果与实际角速率基本吻合,具有一定的实际应用价值.     

热敏电阻的排列对传感器灵敏度的影响

采用有限元方法,借建立微机械气流式全方位水平姿态传感器敏感元件的三维模型,计算了热敏电阻在不同排列方式和不同倾斜状态下,敏感元件内温度场和流场的分布。结果表明:当两两相对的检测热敏电阻之间的距离d改变时,温度场和流场都发生变化;两两相对的检测热敏电阻处气流速度之差?v与倾角关系曲线也随d发生变化。其中,d为900μm是热敏电阻的最佳排列方式。     

硅微机械陀螺信号非线性补偿算法及实现

提出了一种适合无驱动结构硅微机械陀螺信号线性补偿的新算法,通过补偿理论分析、软件程序编写和调试、硬件电路的构建与实现、实际测试的陀螺仪输出信号和实现补偿后陀螺仪输出信号的对比,论证了该非线性补偿算法的可行性.由实验结果证明了该算法的补偿误差较小,精确性很高;同时可消除由载体自转引起的陀螺信号的误差,从而完善了硅微机械陀螺信号处理系统,使陀螺实用化.     

三丝结构气流式水平姿态传感器的研究

该文确定了三丝结构中加热热电阻丝和检测热电阻丝的最佳排列方式.采用有限元法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下几种三丝结构敏感元件内流场的分布.计算结果表明,当β(β为加热热电阻丝和检测热电阻丝构成的平面与基准面夹角)改变时,温度场和流场都发生变化.两个检测热电阻丝处气流速度差Δv与倾角关系曲线也随β发生变化;当β=0°时,线性范围最小,斜率最小;当β=30°时,线性最好,斜率较大;β=60°时,线性范围较窄,斜率最大.当β=0°时,传感器线性范围最小,灵敏度最小;当β=30°时,传感器的线性最好,灵敏度比较大;β=60°时,线性范围较窄,灵敏度最大.综合比较,取β=30°为最佳方案.