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.     

基于热释电红外传感器的动作检测系统设计

人体动作检测广泛应用于人机交互、智能安防、军事情报等领域,该文利用热释电红外传感器对人体红外辐射灵敏的感应,通过设计信号调理及采集电路,搭建实验平台对传感器输出信号进行采集分析,在时域和频域中进行运动特征的提取算法设计,实现人体运动形态的检测。该文以踏步过程中跳跃动作的提取为例,介绍了整个设计过程。该人体检测方法具有成本低,抗干扰能力强等优势,对人体检测领域研究有重要的参考价值。     

基于虚拟哥氏力的MEMS陀螺仪自标定方法及实验

本文提出了使用虚拟哥氏力来标定MEMS陀螺仪特性的一种方法,通过利用一系列电压信号来模拟哥氏力和角速率的输入,以获得陀螺仪的频率特性响应。该方法可以分别在开环模式和闭环模式的情况下便捷且高效的测量出陀螺的标度因数等性能指标。同时,该方法可以很容易识别外部角速度的动态响应,增大了传统标定方法的频率范围,避免了利用测试设备标定陀螺所面临的性能局限。并且,该方法可以用于微机械陀螺的误差校正和故障检测。本文所使用的陀螺是自主研制的双质量线振动陀螺。     

反无人机图像导引头远距空中目标探测技术

以低成本反无人机制导弹药为研究背景,开展针对远距无人机目标探测的研究工作,并设计一种局部视觉显著聚类测量算法。将局部对比测量思想引入可见光图像中,通过度量局部成像域的光谱聚类性实现对目标的检测,更具体的是度量局部像域的平均光谱值与相邻像素光谱值的最小距离。为解决多尺度目标问题,设计相应的多尺度滑窗测量方法。对原始RGB图像帧进行分频中值滤波,将滤波后的RGB图像转换到Lab颜色空间;通过滑窗模型进行无人机成像域搜索;使用显著性检测方法度量光谱差异性,得到显著测量图;利用阈值化算法获得潜在无人机目标的像素位置。根据无人机目标成像条件,开展远距无人机图像数据集的实地拍摄和人工合成工作。定性实验结果表明局部视觉显著聚类测量算法可在复杂背景下将小尺度无人机辨识,定量实验结果表明该算法的检测准确率可达到100%。     

MEMS环形振动陀螺结构设计与仿真分析北大核心

针对轴对称壳形振动陀螺的工作机理与振动特性,提出了一种新颖的全对称U型梁MEMS环形波动陀螺,并分析了其工作原理、振动特性与敏感工作方式。在此基础上应用ANSYS有限元分析软件建立了该环形振动陀螺谐振结构的有限元模型,分别进行了模态分析、谐响应分析、瞬态冲击响应分析与静力分析。仿真分析结果显示该环形陀螺驱动与敏感模态固有频率的频差为33 Hz,工作模态的频率匹配性较好;工作模态与其他振动模态的最小频差为1 032 Hz,能够有效抵抗环境振动的干扰;谐振结构在10 000g的瞬态冲击作用下最大应力为39.5 MPa,可以正常稳定工作。     

基于加速度传感器弹载数据回收系统的设计

针对弹体侵彻中多路信号进行实时高精度、高速采集的需求,设计了一种基于微机电系统(MEMS)加速度传感器的弹载回收系统。该系统以现场可编程门阵列(FPGA)芯片XC3S400作为电路的主控单元,通过控制A/D转换器(AD7934)实现模-数转换,并由数据缓存器(FIFO)缓存后经过USB3.0接口芯片CYUSB3014将采集到的数据上传到上位机显示分析。试验结果表明,该弹载回收系统传输数据迅速、准确,无错帧与丢帧的现象,完全满足实际工程的需要。具有体积小,功耗低,可靠性高等特点,已成功应用于弹体侵彻试验中。     

一种引信用固态安全开关设计及模拟分析

针对引信小型化、高安全需求,本文设计了一种具有低发火电压的引信用固态安全开关(ON-OFF),建立了MEMS固态控制器的数学模型,给出了MEMS固态控制器作用限定条件.并利用Matlab工具进行了数值计算,得到了热电耦合规律.之后利用COMSOL软件对MEMS固态控制器的实体模型进行了仿真,得到了与数值计算类似的结果,...     

电容式加速度传感器设计及工艺加工北大核心

针对精确制导的应用需求,设计了一种量程为100g"三明治"电容式加速度传感器,通过ANSYS仿真软件在100g及10 000g高过载条件下进行应力分析和模态分析,并通过Matlab分析、优化结构参数从而确定传感器敏感结构的具体尺寸。利用阻抗分析仪分析得到了传感器的静态电容为14.09 pF,结构输出灵敏度为0.281 8 pF/g,传感器的输出灵敏度为13.5μV/g。根据结构特性设计工艺流程并进行关键工艺加工:硅基质量块双面湿法腐蚀、ICP干法刻蚀及玻璃通孔电镀工艺。最终,通过实验验证电容式加速度传感器设计的可行性。     

基于FORM法的小型舵机可靠性优化设计方法

针对传统小型舵机可靠性分析方法存在局限的问题,建立了基于FORM法小型舵机的可靠度评估模型.通过空气动力学仿真计算确定影响舵机可靠性的敏感部位,建立参数化失效模型,确认舵机舵轴与舵面的关键参数,采用FORM法对小型舵机进行可靠性分析,得到可靠度R=0.970 671;为满足设计要求对小型舵机结构进行优化设计,对比优化前的结构,舵轴所受的最大应力由462.5 MPa降低为146.8 MPa,舵轴对力的抵抗能力得到了显著提升.小型舵机可靠度由0.970 671提高到0.999 955,满足关键产品的设计要求,实现了小型舵机的优化设计.