光弹光纤加速度传感器的研究与设计

以波长为632.8nm的激光为光源,以重火石玻璃(ZF6)作为敏感元件设计了一种光弹光纤加速度计.由于加速度a的变化产生光强的变化,故利用偏振光干涉原理测出出射光强、利用差动原理处理数据,则可测得加速度a.该仪器的主要设计参数:自然频率fn=1056Hz,相位检测灵敏度ΔΦ/a=1.83×10-3rad/(m·s-2),工作频带为0～317Hz.     

A Method of Determining the Axes of a Three-Component Magnetometer Sensor with Respect to the Axes of the Navigation System of a Ferromagnetic Mobile Object

A method of determining the orientation of the axes of a three-component magnetometer sensor with respect to the axes of the navigation system of a ferromagnetic mobile object is considered, which eliminates the effect of the magnetization of the object on the determination of the angular position of the axes of the sensor with respect to the axes of the navigation system.     

SiC高温高量程MEMS加速度传感器的仿真与分析

加速度传感器材料的特性对传感器的性能影响很大,SiC作为新一代半导体材料具有优良的力学温度特性,适用于高温、高过载加速度传感器.基于SiC提出了一种可用于高温、高过载环境的加速度传感器设计方案.根据悬臂梁的相关力学理论知识,对传感器结构、尺寸进行了设计,并利用ANSYS有限元仿真软件对SiC材料传感器敏感结构进行模态分析、静力学分析、热分析.仿真结果表明,6H-SiC材料表现出了比Si材料更优异的抗高温、抗过载特性,为应用于高量程、高温环境下的加速度传感器研究提供了可靠的理论基础.     

石英挠性加速度计中补偿环的优化设计

温度对石英挠性加速度计力矩器磁路的稳定性有着极大的影响,进而使标度因数发生变化。为了提高石英挠性加速度计的稳定性和测量精度,首先利用ANSYS有限元仿真分析磁路中气隙处的磁场分布,确定了力矩线圈最优工作位置,减少因摆片上下摆动引起的测量误差;然后对比了在-20℃~60℃时有无补偿环对工作气隙磁通密度的影响,验证了补偿环的温度补偿作用;最后结合实验数据,对温度在20℃~60℃范围内变化时补偿环的尺寸进行了优化。结果表明,在线圈最优工作位置以及补偿环适当尺寸下,工作气隙磁场的温度稳定性得到了很大提高。     

MEMS硅玻璃阳极键合工艺评价方法

为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅-玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法.通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程实际中具有一定的参考价值.     

中国微米纳米学会----力矩器磁场对微小加速度计非线性误差的影响

挠性摆式微小加速度计在导航系统中有广阔的应用前景,其非线性误差主要由力矩器标度因数的非线性所造成,其中力矩器磁场对其有重要影响.利用ANSYS Maxwell对力矩器磁场分布的均匀性进行了仿真,分析了力矩器加工和装配产生的偏差对于磁场均匀性的影响规律.结果表明,力矩器组件磁钢和上导磁帽对磁场影响较大.保证磁钢厚度加工偏差在±10μm以内,相对标准偏差CV值的相对误差小于5.4％.控制上导磁帽高度的加工偏差在±6μm以内,CV值的相对误差可小于4.4％.力矩器装配的同轴度偏差对于磁场均匀性及线圈受力影响较小,控制在±8μm以内即可.上述研究结果为指导加速度生产和装配工艺,提高其稳定性提供依据.     

硅加速度计系统设计技术

介绍了力平衡式硅加速度计的设计,勾画了MEMS产品的一般设计思路和方法,微结构与电子线路这两个相互依存的设计部分的有效结合保证了整个系统的最终性能与特性,因此,系统的考虑和兼顾的设计正是一个机电混合系统的设计准则。     

基于ADIS16354的姿态角传感器设计

介绍了ADIS16354器件(陀螺仪和加速度计集成传感器)的基本功能;利用TMS320F2812 DSP搭建了一个硬件平台并通过SPI接口完成对ADIS16354的控制、数据采集和状态查询;结合捷联惯性导航系统姿态解算算法及DSP快速解算的特点实现了载体的俯仰角和倾斜角的测量;编写上位机程序实现对ADIS16354的配置和解算结果的实时显示。在无磁转台上进行了静态和动态条件下的测试,结果表明:该姿态角传感器具有较高的角度稳定度(陀螺漂移率小于0.02°/s)和准确度,抗磁干扰能力强,可广泛用于在工业自动化、导航定位、航空航天等场合。     

基于卡尔曼滤波的航姿参考系统设计

针对传统的航姿参考系统AHRS（Attitude and Heading Reference System）中姿态角精度不高的问题,设计了一种新型的基于卡尔曼滤波的姿态检测系统。该系统采用了三轴磁传感器、三轴陀螺仪及三轴加速度计,用四元数的方法来描述载体运动的姿态,通过陀螺仪测姿态四元数,卡尔曼滤波算法融合加速度计和磁传感器数据,对姿态四元数进行修正,从而提高姿态解算精度。实验数据表明,系统能够较好修正陀螺仪漂移,且三个角度的均方根误差均优于0.25°,具有良好的噪声抑制能力。     

传感器Q值对加速度计量化噪声的影响

高品质因数（Q）的加速度计因其具有较低的机械热噪声而适合高性能的振动检测,但Q值过高会带来接口电路的不稳定。为了充分利用传感器的特性优化Sigma．Delta（∑△）数字接口电路设计,通过分析加速度计的数字接口电路模型,验证了Q值的变化对数字量化噪声的影响,并且适当的Q值能降低数字接口电路基带内的量化噪声。设计和测试了基于三明治加速度计的PCB板级电路,测试结果表明：传感器的高Q特性会在基带引入一对共轭零点,抑制了基带内的量化噪声。