影响日益扩大中国热衷MEMS产品

MEMS已进入我们的生活,从技术到医药到健康无所不在,未来几年这种趋势必将增强。例如,地震检波器用于勘探石油和天然气,惯性传感器用于随钻测量,通过改善工业流程、高效住宅取暖和精确计费系统来充分利用当前的能源。     

基于微位移定位系统MEMS梳齿位移传感器的研究

MEMS硫齿位移传感器是一种基于MEMS技术电容理论的传感器,具有体积小、重量轻、性能稳定、功耗低和易于集成等特点.首先探讨了梳齿传感器的工作原理,随后介绍了使用梳齿传感器有效检测微动工作台位移的方法,并进行了结构失效和梳齿电极不平行失效的可靠性分析.通过采用这种传感器可以达到提高微位移定位平台系统的集成度、精度、分辨...     

基于FPGA的光纤陀螺信号采集处理卡设计

光纤陀螺姿态测量系统中的信号采集和处理是系统的一个重要环节;文章介绍了基于FPGA的光纤陀螺信号采集处理卡的设计过程,采用Verilog HDL实现FPGA内部逻辑电路设计,选用AD7846完成信号的数模转换,通过FPGA编程实现光纤陀螺的标定和误差补偿,设计了RS232/422通用异步串口通信硬件电路并在FPGA上实现了串口通信;实验结果表明:该卡能够准确实时地采集并按预定的设计处理光纤陀螺信号。     

基于FPGA的MEMS陀螺仪SAR150实时数据采集系统设计

针对传统MEMS陀螺仪输出信息为模拟量且易受干扰、噪声较大的问题,结合SAR150陀螺仪可以直接输出数字信号的特点,提出了一种新型的数字陀螺仪实时数据采集系统;该系统以FPGA为主控制器,通过SPI接口完成对MEMS陀螺仪SAR150的控制与数据的传输,实现了对陀螺仪输出信号的采集、实时传输及存储;通过将所研制的数据采集系统应用于SAR150陀螺仪测量角速率实验,并对测得数据进行误差分析,实验结果表明:数据采集系统采集输出的角速率值与理论值的绝对误差标准差均小于0.2°/s;且该系统的可靠性高、实时性好,为后续的陀螺仪测试及标定奠定了基础,有一定的工程应用价值。     

在纳米压入仪上进行悬臂梁法测量弹性模量的影响因素分析

对在纳米压入仪上进行悬臂梁法测量弹性模量的主要影响因素进行了综合分析,主要包括加载系统悬置弹簧刚度、压头压入、梁沿截面宽度方向挠曲、梁支座附加挠曲等影响。在考虑这些因素的基础上,得到了悬臂梁的有效挠度,利用有效挠度与载荷之间的关系,评价悬臂梁材料的弹性模量。对单晶硅(100)悬臂梁试样进行了实验,得到其弹性模量为155GPa±9.5%GPa,与参考文献值符合较好。表明在纳米压入仪上进行悬臂梁法测量,只有综合这些影响因素后,才能获得有效、准确的弹性模量测量结果。     

NiCr薄膜微加热器在低温环境下的电学特性研究

设计了一种适用于深低温环境的微型加热器。使用AC磁控溅射技术将NiCr(80/20 at.%)合金沉积到SiO2/Si基底上,并采用微加工工艺实现薄膜图形化,作为加热器的加热元件。研究了NiCr薄膜的电学性能和晶体结构与退火条件之间的关系。实验表明:在450℃氮气环境下退火30min,可以获得深低温性能优良的NiCr加热器。该加热器在20K时的电阻温度系数(TCR)为80.80×10-6/K。X射线衍射(XRD)分析显示NiCr薄膜在450℃氮气环境下退火后,薄膜的结晶度增大,因此,退火条件对薄膜的电阻率和电阻温度系数有较大的影响。     

基于单轴速率转台的角速度传感器标定方法

针对传统的标定方法标定成本高且对北向基准的要求严格等问题,提出了一种用单轴速率转台作为标定设备的光纤陀螺捷联航姿系统标定方法。对光纤陀螺组合的误差进行建模,将光纤陀螺捷联航姿系统安装于单轴速率转台上,使光纤陀螺捷联航姿系统的3个陀螺轴向分别朝下进行标定实验,由此标定出3只光纤陀螺的零偏、标度因数和安装失准角共12个误差参数。通过对标定精度进行分析,验证了该方法的可行性,其标定成本低且不需要北向基准,具有一定的工程应用价值。     

基于FFT的陀螺寻北仪误差补偿

传统提高陀螺寻北仪精度的方法主要是选用高精度陀螺、提高转位精度、增加转位数、通过数字滤波消除外界干扰等,这些方法大多针对寻北仪的某方面误差因素进行改进,而对寻北仪整体的误差特性研究较少。通过对陀螺寻北仪综合误差特性的分析,提出了基于快速傅立叶变换(FFT)的寻北仪误差补偿方法。该方法首先测量出寻北仪的整周误差,然后通过求取FFT系数完成对寻北仪的系统级误差补偿,该方法尤其对寻北仪制造过程中的结构误差和测量元件的常值漂移残差具有良好的补偿效果。经产品验证可以在保持现有陀螺和转位精度不变的情况下,提高寻北精度3倍以上,具有良好的工程实用价值。     

实用的MEMS惯性器件外场标定方法

在实际工程应用中,当不具备高精度实验室标定设备时,研究简易可行的MEMS惯性器件外场标定算法非常有必要。在分析MEMS惯性器件误差模型的基础上,提出一种基于椭球模值约束算法的外场标定方法,通过设计合理的实验编排方案和有效的求解算法来实现对误差模型参数的估计。对比实验结果表明:所提出的标定方法简易可行,其误差系数在合理的误差范围内,从而证明了该外场标定方法的有效性。     

基于LabVIEW的多通道光纤陀螺参数测试技术

光纤陀螺在军用和民用领域有着广阔的应用前景,而多通道光纤陀螺测试技术是光纤陀螺实用化的关键技术之一。提出一种基于LabVIEW的多通道光纤陀螺参数测试方案,并对其实现的关键技术进行了深入探讨,特别是针对LabVIEW采集处理中存在的大数据量运算问题,采用动态调用和事件结构驱动技术有效提高了运算效率。对于四通道的采集系统,优化设计后,内存占用量减少到原来的38%,运算速率也提高了3.5倍。