微悬臂梁谐振式气体传感器研究进展

微机械谐振式传感器已经成为微型机电系统(MEMS)领域的研究热点。讨论了微悬臂梁谐振式气体传感器的工作原理,介绍微悬臂梁表面修饰的关键技术、主要方法和基于微悬臂梁的谐振式气体传感器领域的研究状况以及近五年以来该领域的研究进展,并对基于微悬臂梁的谐振式气体传感器的发展方向和应用前景做了展望。     

谐振腔蒸汽湿度测量系统的补偿研究

在微波单腔测量流动湿蒸汽的系统中,影响蒸汽湿度测量准确性的因素比较多。分析了谐振腔热膨胀引起的频率漂移、水膜厚度引起谐振频率的变化以及频率测量环节引起的测量误差,并分别介绍了相应的补偿措施。通过对各环节的补偿,可以有效地提高蒸汽湿度的测量精度。     

三框架电容式硅微机械陀螺动力学分析

为了解决双框架陀螺在加工中不可避免的误差,提出了三框架电容式微机械陀螺系统。该系统由3个框架(即3个质量块)组成。采用静电差分驱动方式,梳状叉指电容,多个柔性杆设计使得该结构从理论分析和加工误差上解决了耦合现象。同时,通过提高中间框架的质量,使得陀螺的灵敏度大大提高。介绍了该三框架电容式微机械陀螺仪的工作原理,给出了所设计陀螺动力学方程的详尽推导和MAT-LAB仿真分析。     

温度效应造成的半球谐振陀螺振幅和测角误差因素分析

在半球谐振陀螺工作的过程中,环境温度的变化是不可避免的。温度的变化影响谐振子尺寸变化,导致陀螺产生热漂移。根据振幅检测原理,推导温度效应误差的数学表达式,分析它对测量结果的影响,这对选择合适的补偿算法以消除温度效应误差有一定的指导意义。     

基于DSP的静电悬浮转子微陀螺测控系统

开发了一种基于数字信号处理器(DSP)的静电悬浮转子微陀螺的可视化闭环测控系统.该系统是在VC33DSP平台下,采用增量式PID算法控制器,对VC33DSP开发系统的外设A/D、D/A和PCI芯片进行编程应用.具体为使用VC++编写可视化界面,对PCI芯片编程实现DSP与PC之间通信,使用VC33DSP汇编语言编程实现数据的输入输出.经编程测试,增量式汇编函数能够有效运行,为静电悬浮转子微陀螺的悬浮、旋转等检测控制实现奠定了一定的基础.     

逆M序列在机抖激光陀螺消除动态闭锁中的应用

对逆M序列在消除激光陀螺动态闭锁误差中的应用进行了研究和验证.目前多采用M序列对抖动的幅度进行调制来消除激光陀螺动态闭锁误差,而逆M序列与M序列相比不仅满足注入到激光陀螺抖动中的要求,且比M序列有其性质等方面优势.通过理论分析及M序列和逆M序列在消除机抖激光陀螺动态闭锁中实验中的应用对比,实验数据表明逆M序列在消除动态闭锁中的作用要优于M序列.     

微机械陀螺的多学科设计优化建模的研究

以梳状音叉式振动微机械陀螺为例,将多学科设计优化（MDO）方法应用到微机械陀螺的优化设计中。将微机械陀螺复杂系统分解为归属不同学科的多个子系统,阐明了在多学科设计优化中各子系统之间的相互关系。建立了微机械陀螺的结构设计、机械性能、电学性能子系统和系统级的多学科设计优化模型。用已研制的MMCDO多学科混合协同设计优化算法计算,得到了满意的优化设计结果。     

振动式微机械陀螺驱动环路数字AGC研究

对微机械陀螺系统的自激驱动环路进行了分析,并对数字处理电路中自动增益控制（AGC）模块进行了深入研究,给出了一种高控制精度的定点数字AGC算法。通过理论分析和模型仿真,结果表明AGC控制精度得到很大的提高,对陀螺驱动输出信号的幅度具有很好的控制效果,从而可以大大减小陀螺温漂及其他一些因素引起的不稳定性。最后给出了算法的直线逼近近似实现方法,能在的定点DSP当中很方便的实现。     

基于BAS-BP-Bagging模型的光纤陀螺温度补偿

为提高光纤陀螺的输出精度,以天牛须搜索算法(BAS)优化后的BP神经网络模型为基学习器,采用Bagging并行集成学习算法建立了BAS-BP-Bagging温度补偿模型,并对某型号光纤陀螺进行了温度补偿实验。实验结果表明,在-40～+60℃温度变化环境下,该方法补偿后的光纤陀螺温度漂移相较于补偿前减小了近80%,相较于多项式补偿算法减小了55%,相较于BP神经网络补偿算法减小了30%左右。同时该模型在对新鲜样本的补偿过程中表现出了较为优越的泛化性能。     

基于改进的 Sage-Husa 滤波 MEMS陀螺阵列降噪技术研究

为充分挖掘 MEMS 陀螺的性能,提高 MEMS 陀螺在实际应用中的精度,通过搭建四陀螺阵列结合改进的 Sage-Husa 滤 波算法对陀螺阵列的输出信号进行降噪,在不改变陀螺加工工艺和显著提高生产成本的条件下有效提高了 MEMS 陀螺仪的实 际性能。 通过分析 MEMS 陀螺仪的系统误差和随机误差,搭建误差模型,利用传统卡尔曼滤波、移动平均滤波、小波阈值去噪 和改进的 Sage-Husa 滤波算法对单个陀螺和陀螺仪阵列进行降噪处理,实验对比发现改进的 Sage-Husa 滤波算法和陀螺仪阵列 结合后能有效降低陀螺的输出噪声。 利用 Allan 方差分析陀螺仪阵列经过改进的 Sage-Husa 算法滤波后的随机误差,四陀螺阵 列角度随机游走从 0. 40°/ h降低到 0. 03°/ h ,零偏不稳定性从 71. 11°/ h 降低到 5. 83°/ h,有效提高了 MEMS 陀螺在实际应用 中的性能。