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。     

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。     

石英振梁加速度计概述

随着惯性技术的发展，它的方向发生了新的变化，微机械技术日益占据重要的地位。石英振梁加速度计正是这样的一种微机械惯性仪表，因此有必要对其进行以下全面描述。在这篇文章中介绍了惯性技术的发展方向，石英振梁加速度计的发展状况、基本原理、主要构成和主要材料、主要优点，其研制的主要技术、途径也被提到，并进行了简单的精度分析。     

浅谈微加速度计的整流误差

为明确微机械加速度计在振荡输入过程中直流输出的情况,着重分析了静电力反馈电容式微加速度计振荡频率低于微加速度计带宽和在微加速度计带宽附近两种情况下的失衡机理。为说明微加速度计与传统加速度计的整流误差差异,对两种整流误差的情况进行了半定量计算。本文的结论说明了微加速度计与石英挠性加速度计等传统惯性仪表在整流误差方面的区别;在此基础上,引申出由于整流误差决定不同种类的微加速度计有着不同标定要求和适用范围的结论。     

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。     

1微g加速度计测试站的研制

本文介绍巴西海军研究所研制的加速度计测试站的特点和性能，该测试站的主要特点包括很多方面，其中主要的有设备研制、机械和电气设备安装等。这诸多特点使它有可能敏感和分辨世界范围内质量最好的加速计（分辨率为1微g左右）。     

微机械加速度计

本文论述微机械加速度计,主要介绍它们的工作原理和设计规范,以及各种装置的结构,装配技术以及设备的技术,封装和界面电子电路,还有微机械惯性传感器在商业化过程中的发展行情,惯性传感性能在不断提高,如今的微加速度计的分辨率达ug级,电路和封装技术的发展满足了惯性传感器发展的需求。     

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‰。     

一种新颖的无陀螺捷联惯性测量系统方案

惯性界普遍都在寻找低成本的惯性导航方案，由加速度计组成的（无陀螺）惯性系统便是方案之一。本文介绍了用加速度计测量角速度的基本原理，对以微机械加速度计实现陀螺原理的方案的误差进行了分析，并提出了一种新颖的无陀螺捷联惯性测量系统方案。     

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。     

微机械石英振荡加速度计的设计、组装和调试

论文描述了微机械加速度计的设计、制造和测试，石英振荡加速度计(SOA)是微机械双振荡器加速度计，每一个振荡器由两个悬臂于石英挠性粱的石英块组成，它依赖静电力驱动以一个异相谐振模块传感，加速计的检测质量块联结在振动梁上，当它承受加速度和使梁受张力或拉力时，振荡器的本征频率发生漂移，该加速度正比于振荡器本征频率变化。一个体溶解晶片在玻璃化微机械过程中，通常用单晶硅制造SOA，在无引出线陶瓷基片上用真空封装SOA技术得到一个精确谐振频率。设计思想包括两个方面，一是紧封闭型，二是有限元分析。试验结果涉及振荡器本征频率，仪器品质因素，加速度灵敏度和振荡器对温度的灵敏度，实验结果和封闭型详细分析结论完全一致。     

卫星微振动检测技术

微振动是限制高精密测试技术发展的关键因素之一,本文以微振动在航空航天技术方向的测量研究为基础,对微振动背景、测量技术进行了详细的阐释,在传统光学测量分析的基础上,分析了利用高精度微机械加速度计测量的可行性,最后就微振动测量技术的发展方向做出了总结。     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

<正>中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计标定测试、转台标定等专业。具备包括激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和微机械加速度计在内的,各类惯性系统和器件测试能力,标定、测试和评估手段齐备。     

用于硅微加速度计检测的差分频率电路设计

微机械加速度计以其具有体积小、成本低、易于集成和批量生产的特点越来越受到人们的关注。本文针对谐振式微加速度计微弱信号的检测问题,提出了一种新的微弱信号的检测方法,并且设计了相关的差分频率检测电路,该电路简单、精度高、易于集成、抗干扰性好,具有广阔的应用前景。     

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。     

国外光力学加速度计研究现状及发展趋势

加速度计在消费电子、工业监测、惯性导航和资源勘探等领域有着广泛的应用,与传统的加速度计相比,近年来出现的光力学加速度计具有精度高和可微型化等优势,其涉及光力耦合效应、微腔光子学和微纳加工技术等多个领域,是下一代高精度加速度计发展方向之一.详细介绍了光阱悬浮式和光学微腔式两种原理的多种类型光力学加速度计,分析了各种光力学加速度计的工作原理、传感方式及其优缺点,总结了国外光力学加速度计的研究现状及未来发展趋势,为我国发展光力学加速度计相关研究提供参考.     

基础振动影响下微g加速度计静态数学模型辨识

以从俄罗斯引进的低频微g加速度计校准装置为基础,分析了基础振动对微g加速度计校准结果的影响,给出了消除基础振动噪声的方法及在该种情况下加速度计静态数学模型的辨识方法.     

中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心

<正>中国航天科工集团公司惯性技术和产品测评中心是集团公司直属的惯性技术和产品测评权威机构,由北京自动化控制设备研究所代管。测评中心具有CNAS(中国合格评定国家认可委员会)、DILAC(国防科技工业实验室认可委员会)和总装备部军用校准和检测实验室认可资格。下设测试与评估、环境与可靠性实验、加速度计标定测试、转台标定等专业。具备包括激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和微机械加速度计在内的,各类惯性系统和器件测试能力,标定、测试和评估手段齐备。中心目前拥有研究员4人,高工6人,中级以上职称技术人员14人;拥有各类大型设备     

硅谐振式加速度计(SOA)的技术及发展

硅谐振式加速度计（SOA）精度高,稳定性好,数字输出,且体积小,成本低,易于集成,是新一代的微小型加速度计,具有极佳的应用前景。介绍了SOA的结构原理和发展概况,从谐振器,微杠杆,加工工艺,改变刚度方式,激励和检测方式等几方面对SOA的关键技术进行了综述。分析了SOA的机械耦合,加工工艺误差,梁弯曲刚度非线性等三大技术难点,并提出解决方案。最后对SOA的发展趋势进行了展望。