微机械角速度传感器信号分析与处理

介绍了一种新型微机械角速度传感器的工作原理,详细分析了该传感器的干扰成分,提出了消除干扰力矩影响的信号处理方法。设计了静电力反馈控制方案,并进行了计算机仿真,证明该方法具有实用性。     

基于随机平均法的MEMS陀螺自适应控制设计

利用随机平均法对MEMS(微机电系统)陀螺驱动和敏感模态进行了分析,研究了MEMS陀螺的自适应控制设计,使陀螺工作在调谐驱动和力平衡闭环检测状态.该设计能够实现陀螺的恒定幅度和固定频率谐振驱动、驱动和敏感模态匹配,抵偿由刚度耦合引起的正交误差信号,使敏感模态振动在零位平衡位置,提高陀螺动态范围和灵敏度.结合实际陀螺参数,利用MATLAB软件对陀螺自适应设计方案进行了仿真,并设计了驱动模态的调试电路,仿真和调试结果验证了理论分析的可行性.     

基于DSP和DDS技术的硅微谐振器智能驱动源设计

介绍了硅微静电梳状谐振器的静电驱动工作原理,重点提出了基于DSP芯片和DDS技术的智能驱动源系统设计框架.详细分析了数字电路部分的接口技术和模拟电路部分中的微弱信号检测技术.结合实验数据和扫频曲线,指出在不同真空度环境下谐振器的各种扫频方法.     

残余应力对z轴硅微机械振动陀螺仪性能的影响

z轴硅微机械陀螺仪采用体硅薄片溶解法制作,在加工过程中引入了残余应力。从理论上分析了残余应力对z轴陀螺仪工作模态的影响,并采用有限元软件进行了仿真。仿真结果和试验表明,第一回合设计的z轴陀螺仪驱动轴受到张应力作用,应力值约为20～30MPa;检测轴受到压应力的作用。在此基础上提出了两种应力释放结构的设计方案,折叠梁结构的设计和应力释放槽的开设。由第二回合设计的z轴陀螺仪试验结果表明,陀螺仪结构内残余应力得到了较好地释放,大大提高了陀螺仪结构的机械灵敏度。     

微机械振动陀螺仪正交误差分析

本文在简要介绍微机械振动陀螺仪工作原理的基础上,分析影响陀螺仪性能的正交误差所产生的原因,推导其内在的数学机理,并探讨抑制或消除正交误差影响的方法和措施.     

微机械陀螺信号处理方法的比较研究

介绍了谱消除法、小波变换和数学形态学滤波三种信号处理方法进行消噪的基本原理,并分别采用这三种方法对微机械陀螺的静态漂移信号和动态仿真信号进行了去噪声处理,对处理前后的信号误差大小及其分布情况以及处理过程的运算量和实时性进行了比较.结果表明,对于静态漂移信号的处理,三种方法的滤波效果大致相当.对于动态信号,数学形态学滤波器的滤波效果比其它两种滤波器的滤波效果要好,并且,数学形态学滤波器具有运算量小,实时性较好的优点,十分易于硬件实现.     

Z轴硅微机械陀螺仪温度特性研究

硅陀螺仪是近年来发展起来的一种新型角速度传感器,温度变化是其主要误差源之一.分析了温度变化对硅微陀螺仪的谐振频率和品质因数的影响,并选择常温下机械品质因数不同的两个陀螺在-40℃～80℃温度范围内进行测试,得出机械品质因数和谐振频率随温度变化规律.实验结果验证了陀螺仪谐振频率随温度升高而线形下降;温度变化时,封装陀螺仪抽真空度对陀螺机械品质因数产生明显影响.     

硅微陀螺信号的自适应UKF滤波处理

针对硅微陀螺零偏重复性差和漂移信号中非线性因素的存在,提出利用AR模型系数实时递推方法对漂移信号进行AR建模,并建立相应的状态方程和量测方程;基于方差膨胀原则的自适应无迹Kalman滤波(AUKF)方法对漂移信号进行处理,采用简化的AUKF滤波过程提高漂移信号滤波的实时性。静态信号和动态测试处理结果表明,简化的AUKF算法效果明显优于UKF滤波和Kalman滤波(KF),滤波后硅微陀螺零偏稳定性提高倍数分别是UKF和KF的3倍和2倍,动态信号滤波后误差减少倍数分别是UKF和KF的1.46和1.34,信号均值不变,但AUKF需要较多的信号处理时间。     

抽油机井井口调偏装置

针对现场使用的光杆密封器不能调整井口偏心问题 ,研制了抽油机井井口调偏装置。调偏装置安装在光杆密封器下方 ,通过调整调偏凹轮来调整光杆的位置 ,使光杆对中。光杆上下运动时 ,凹轮跟着来回滚动 ,从而保持光杆始终在井口的中心位置。调偏装置设计有光杆修复刀 ,可自动修除光杆上的毛刺。 2 6套井口调偏装置的现场应用表明 ,这种装置具有防偏磨功能强、防盗功能显著等诸多优点 ,且改善了工作环境 ,减少了工人的劳动强度 ,节约了生产成本 ,具有一定的推广价值     

硅微机械陀螺仪结构中的电容分析

为减小杂散电容提高信噪比,分析了硅微机械陀螺仪结构中的电容.并以某硅微机械陀螺仪的理论模型为对象,建立了陀螺仪结构中的电容模型.对每种电容进行了理论分析,并借助电路仿真软件对模型进行了仿真,分析了杂散电容对输出的影响,结果表明布线与活动结构间的电容对输出有很大的影响.提出了采用新工艺和合理的布线方法减小与活动结构间的电容,从而提高信噪比.