导航控制系统用硅传感器的开发

当前，硅微机械器件引起导航与控制系统传感器开发者们越来越密切的关注，微硅加速度计和角速率传感器最根本的优势在于其体积小，功耗低，相对成本较低，而且与微电睡的组合成本低，可实现。本文介绍了ＲＤＣ在微硅加速度计和多用传感器研制方面的成果，介绍了硅平衡式加速度计和频率输出型开环加速度计的基本特性，同时，探讨了今后导航和控制系统中硅微机械应用的技术路线。     

新型速率和加速度传感器

美国联信航宇公司正就客户对它研制的一种适用于惯性测量装置的新型数字式速率和加速度传感器的兴趣进行调研。这种仍处于研制初期的传感器采用科氏(Coriolis)加速度来测量速率。每个采用微机械加工称为FIX(微型)Sciras的硅科氏传感器包含两个作为单块结构一部分的加速度计,这两个加速度计以恒定频率的幅值抖动来感测科氏加速度。三个传感器以正交方式安排可精密测量三轴的线加速度和角速度。据公司称,若采用直接数字接口,传感器及转换精度为每小时几度。     

硅微谐振式加速度计技术现状及展望

硅微谐振式微加速度计是各种MEMS加速度计中被普遍看好并期待为将来的高精度微加速度计发展的一个重要方向,正在全世界范围内被广泛研究。本文对硅微谐振式微加速度计的发展现状进行了评述。根据国内外不同的技术实现,诸如工作原理、微加工工艺实现、应用范围等对其进行了分类阐述。最后,对硅微谐振式加速度计研究中一些关键技术进行了讨论,并提出了展望。     

硅微加速度计系统设计技术

本文探讨了硅微加速度计的系统设计方法,采用专用MEMS设计软件建立了“三明治”式硅微加速度计自顶向下的系统模型,该模型对于硅微加速度计的系统设计和优化具有指导意义。通过优化改进设计,目前硅微加速度计零位重复性已达到2×10-4g（3个月,1σ）,正在开展探月二期工程的应用研究。     

微机械加速度计发展现状浅析

自微机电系统（MEMS）技术以IC工艺为基础发展以来,微机械加速度计便作为其中一个耀眼的应用实例大放异彩。在国外,上世纪九十年代就有低精度微加速度计产品,同时国内也开始了相关研究。时至今日,微加速度计已经按高精度、中精度、低精度三个精度等级分别发展。以麻省理工大学（MIT）Draper实验室为代表的一些国外机构已经研制出10-7g级别的高精度微加速度计样机并尝试在潜射导弹、洲际导弹再入等方面取得应用,乃至将来替代高精度摆式积分陀螺加速度计（PIGA）;以COLIBRYS、Honeywell等公司为代表的商业机构,依托自身科研能力,致力于将中精度微机械加速度计推出量产化的单表和组合成品并推向低端军用和高端民用市场;以AD、ST等公司为代表的跨国公司,依托自身工艺线,推出大量的微机械加速度计,占领了消费电子市场。国内的研制分工也越来越细化,技术路线、行业分工、研究内容、需求牵引都越来越明确,其中压阻式、热对流式微机械加速度计已经产业化,微机械加速度计已有小批量的产品,硅微谐振式加速度计也显示了很好的发展前景。本文试对发展现状进行了简单评析。     

MS8000硅微加速度计的测试与分析

硅微加速度计作为一种新型惯性传感器,它在体积、重量、成本、功耗、可靠性和寿命方面都具有传统加速度计无可比拟的优势。本文阐述了MS8000硅微加速度计结构和工作原理,并对其重要性能参数进行了测试和分析。     

硅微谐振式加速度计结构设计与仿真优化

硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出成为硅微传感器的研制热点之 一。在分析硅微谐振式加速度计工作机理的基础上,采用一种新的基于双检测质量块和 谐振音叉低附加质量的硅微谐振式加速度计结构形式。运用ANSYS 对加速度计关键结 构尺寸进行仿真优化,明确了关键结构尺寸的变化对加速度计性能的影响规律。结果表 明：杠杆支撑梁长度、杠杆支撑梁宽度、杠杆支撑梁位置、音叉梁宽度、梳齿宽度和质 量块支撑梁宽度对整体结构性能影响最大。所设计的加速度计谐振基频约为21kHz,标 度因数为92Hz/g,在±30g 加速度输入下非线性达到0.322‰。     

硅微加速度计控制系统设计

由于静电场的负刚度导致控制回路系统的不稳定,因此静电力闭环硅微加速度计控制系统设计是硅微加速度计技术的关键核心技术,也是硅微加速度计设计的难点技术之一。在硅微加速度计项目研制过程中,我们解决了仪表回路系统的稳定性问题、高增益和带宽的问题,保证了仪表启动的快速性、精度和稳定性。     

飞机舵面偏角无连杆柔性测量技术及应用

介绍了目前应用于角度测量中的几种典型倾角传感器的原理和性能特点，讨论了在飞机舵面偏角静态测量中倾角传感器的选用，以及动态测量中力平衡式伺服倾角传感器的使用。应用实践证明：用倾角传感器代替传统的角位移传感器，省去传感器的专用支座和连杆传动机构，简化了安装，提高了测量效率和精度。     

基于LabVIEW的加速度计离心试验动态半径测量方法

提出了一种基于激光三角测距法测量加速度计离心试验中的动态半径的方法。详细介绍了传感器选取依据、测量系统的机械机构和测量软件的编程工具。利用激光三角动态半径测量仪器对LXJ-40型精密离心机试验时的动态半径进行了测量,根据测量结果,在检定加速度计时把动态半径产生的误差进行修正,提高了检定精度。     

硅微谐振加速度计的研究现状及发展趋势

硅微谐振加速度计具有体积小、 功耗低、 准数字量输出和精度提升大的优点,是一种具有良好应用前景的高精度MEMS惯性仪表.总结分析了近些年国内外在硅微谐振加速度计方面的研究现状,主要在结构设计及工艺、 测控电路设计等方面阐述了各自特点.最后,结合近些年MEMS惯性仪表的发展趋势,对硅微谐振加速度计晶圆级真空封装、 测控电路数字化、仪表补偿智能化3个发展方向进行了展望.     

微传感器最新发展

近年来，微传感器受到国际传感技术界的广泛关注，本文介绍十多个微传感器，包括三轴加速度计，单，双轴加速度计片，表面微机械陀螺（角速度传感器），微惯性导航系统，微磁通门传感器，磁阻传感器，纳米皮拉尼压力传感器，微科氏质量流量计，毫米波图像传感器，GPS手表（1cm^3)，二氧化碳传感器和微/超微角位移传感器，文事简要介绍它们的基本结构。敏感机理，特点等，从中可以看出微传感器已成为传感技术中有重要应用前景的组成部分。     

激光捷联惯导车载重力测量试验

惯性导航系统中加速度计测量的比力是载体运动加速度与重力加速度的矢量和,当载体运动加速度能够被有效分离时,满足一定精度水平的惯性导航系统就可以成为动态重力仪。捷联式惯性导航系统体积小、重量轻、系统组成简单,可以在记录下惯性器件原始输出信息之后,通过离线处理过程进行数据处理和精度挖掘。本文通过对某高精度激光捷联惯导进行相应的软硬件更改,获得了兼具导航及重力测量功能的一体式动态重力仪。地面车载试验是验证动态重力仪的测量精度的有效手段之一,本文将一组高速公路重复测线的数据进行了处理和分析,结果表明在平均车速72km/hr的条件下,半波长分辨率2km,自由空间重力异常内符合精度优于1mGal。     

脉动压力传感器研制

测量脉动压力用压阻式压力传感器，通过有限元应力分析求得灵敏度高，线性又好的双岛硅膜片结构；采用双面对准光刻工艺，各向异性腐蚀微机械加工制硅膜片等新技术。最后给出了脉动压力传感器的动、静态性能指标。     

微小型无人机用微磁数字罗盘集成系统的设计

 针对现有微磁数字罗盘成本高、输出频率低、动态定姿时易发散等问题,结合微小型无人机(MUAV)导航与控制系统的组成特点,设计了一种利用MUAV机载微惯性测量单元(MIMU)中的天向陀螺输出判断无人机的运动状态,采用MIMU中的3轴加速度计组件测量的地球重力矢量,配合3轴磁阻传感器测量的地球磁场矢量,共同进行姿态确定的微磁数字罗盘集成系统。对传统的环境干扰磁场校正方法进行了完善与验证,使之适合于空间三维定姿。试验结果表明：系统总体性能良好,航向精度可达0.5°,成本为同类产品的1/5,输出响应可达50 Hz,满足应用于MUAV导航控制系统的微磁数字罗盘的高精度、低成本和实时性的要求。     

捷联式移动平台重力仪地面测试结果

自主研制移动平台重力仪对我国矿产资源勘探及测绘等领域具有重要意义。研制了一种基于激光捷联惯导的移动平台重力仪,根据移动平台重力测量应用需求及激光捷联惯导系统特点,采用高精度石英挠性加速度计作为重力测量传感器,安装于系统垂向通道,既可作为导航用垂向加速度计,又用于实现标量重力测量。介绍了工程样机系统的组成。利用重力场随高度升高衰减的原理,以相邻楼层间的重力测量差值评价了系统的静态精度;通过地面跑车试验,获得了系统动态测量内符合精度。     

硅加速度计

在技术武器系统，稳定控制、机器人和商业用途领域，正出现一些需要低成本，小尺寸、中等精度加速度计的市场。微型机械制造技术极其适合上述的需要，德雷珀实验室已开发了系列硅－硼硅酸玻璃加速度计，以适应上述需要。其中一项用途是用于一个监控飞行炮弹运动的系统中，它需要动态量程范围为１ｍｇ￣１００ｋｇ的抗冲击的加速度计；第二个感兴趣的领域是用于小加速度值的商业仪表中。研制方案已集中在使用电容检测器和力平衡型的微     

线加速度计在测斜系统中的应用

本文主要讲述了线加速度计测斜系统的原理，结构，及具体实现方法。     

差动式电涡流传感器在摆式加速度计中的应用

差动电涡流传感器因结构简单、灵敏度高、线性范围大而得到广泛的应用。本文主要论述了差动式电涡流传感器在摆式加速度计中的应用,实验结果表明该设计结构合理、工艺可行,能满足使用要求。     

基于MEMS陀螺的风洞模型水平姿态动态测量与精度评估

风洞实验对模型的水平姿态实时动态测量精度的要求不断提高,微小型飞行器模型、高精度的激光陀螺、光纤陀螺惯性测量单元往往在体积、质量方面受到限制,而单一的MEMS系统在水平姿态测量精度方面通常难以达到要求。采用高精度石英挠性加速度计替代MEMS加速度计,与MEMS陀螺进行组合测量。针对加速度计I/F转换脉冲量化及陀螺漂移对动态测量精度的影响,提出了一种基于速度观测Kalman滤波的水平姿态动态测量算法,以提高风洞实验中模型水平姿态的测量精度。提出了在三轴飞行模拟转台上,利用高精度激光陀螺捷联惯导系统的测量结果作为基准进行动态精度评估的方法,解决了安装误差、时间同步等因素对评估精度的影响。通过与其他几种惯性水平姿态测量方法进行精度对比,验证了该算法的技术优势。