基于FPGA的大比例系数高精度I/F电路设计

加速度计是惯性导航系统的核心部件,通常加速度计的输出信号为模拟电流,为便于导航计算机对采集数据解算处理,需经过I/F（电流/频率）转换电路。为满足某惯导系统对大比例系数加速度信号采集转换的要求,在经典I/F电路的基础上结合FPGA+A/D设计了一种比例系数大于90000脉冲/（s·mA）,量程为6mA的电流频率转换电路,同时转换电路支持串口输出。通过对该大比例系数I/F转换电路的温度特性、线性度、零位稳定性等指标的测试,表明该电路性能良好,有利于进一步拓展应用范围。     

梳状电容式微加速度计温度性能优化

零偏温度漂移是影响高精度MEMS加速度计整体性能的关键指标，敏感结构机械零位的温度漂移和电路零位(电容检测电路）的温度漂移是加速度计零偏温度漂移的直接原因。分析了影响加速度计零偏温度系数的3种主要影响因素，提出了某型加速度计伺服电路温度性能测试筛选方法，有效减小了电路零位的温度漂移。采用了全硅表头，同时对表头封装粘接方式进行优化，大幅减小了表头机械零位的温度漂移。经过这些优化措施后，加速度计的温度性能得到了明显改善，零偏温度系数由1.3mg/℃减小到0.5mg/℃，零偏的常温稳定性(1h）达到0.108mg，重复性(6次）达到0.141mg。     

电容式微机械陀螺温度特性研究及温度补偿

电容式MEMS角速率传感器零位的全温稳定性是其实用化的最重要的技术指标之一。分析了陀螺工作原理,从传感器敏感表头的空气阻尼、谐振频率等方面分析了机械结构的温度特性,得出了在全温区内驱动力与传感器零位输出的相关性。根据对陀螺表头和接口电路的温度特性分析,设计了恒定跨导高线性度的运算放大器,实现了全温低相位偏移、低幅值偏移的接口ASIC,并在高压N阱COMS工艺下流片。通过驱动力信号对零位进行温度补偿,包含了机械结构刚度和空气热阻尼等因素的影响,理论上比单独的谐振频率补偿更准确,而且驱动力信号可直接由接口电路给出,避免复杂的采样。在-40℃60℃的温度范围内进行零位温度循环测试,驱动力幅值对零位输出进行三阶拟合补偿,补偿后全温零位温度漂移小于26.7(°)/h(1σ)。     

微米光栅加速度计力反馈系统设计

针对高分辨率微米光栅加速度计中存在的输出非线性和动态范围小的问题,提出了一种基于静电驱动的静电力反馈方法.该方法一方面将质量块位移锁定在最佳工作点,提高加速度计的线性度;同时利用静电力反馈实现微米光栅加速度计的力反馈控制,提高它的动态范围.给出了微米光栅加速度计的力反馈检测原理,建立了静电力反馈控制模型和基于力反馈的微米光栅加速度计系统的数学模型,在此基础上优化了PI控制单元,搭建了微米光栅加速度计力反馈系统,实现了力反馈控制.实验结果显示:当质量块位移锁定在最佳工作点处时,微米光栅加速度计的量程比未加力反馈时增大了33.4倍,非线性度抑制了6.4倍.     

基于AFSA的加速度计温度误差建模及参数辨识技术研究

减小温度变化对石英挠性加速度计输出的稳定性的影响,对提高惯性导航系统的精度有十分重要的意义。在建立石英挠性加速度计静态温度模型的基础上,采用AFSA对模型参数进行寻优,并给出了详细的建模步骤。结果分析表明,人工鱼群算法能够准确,快速的寻到模型参数。根据所建立的温度模型对加速度计输出进行补偿,加速度计的温度特性有了明显的改善。     

悬丝支承型加速度计静态温度模型辨识及温度补偿方法研究

为了消除环境温度变化对悬丝支承型加速度计精度的影响,采用最小二乘法拟合建立了-50～68℃温度范围内加速度计模型系数零偏K0和标度因数K1的温度模型。由TMS320F2812 DSP和测温模块LM47172组成的硬件系统,根据温度模型对加速度计输出进行补偿后,加速度计输出的拟合均方根误差保持在10-4g数量级以内,比未采用温度补偿时提高了一个数量级,补偿效果明显。     

无温度传感器的金属振动陀螺温度补偿

金属振动陀螺是一种低成本、长寿命的新型简并模谐振陀螺,其结构相对简单,加工相对容易实现。但是,金属材料的温度系数和热膨胀系数大,其受到温度变化的影响明显,温度漂移对器件最终性能的影响较为明显。因此,对金属振动陀螺进行温度补偿,可以显著提高器件性能指标。建立了金属振动陀螺的温度模型,确定环境温度对器件谐振频率和零位偏移的影响关系。研究发现,金属振动陀螺谐振频率的温度系数具有超高线性度,可以替代温度传感器的作用,直接用谐振频率作为温度补偿量的输入。基于温度模型,进一步建立了温度漂移补偿模型,计算金属振动陀螺谐振频率的温度系数和零位偏移的温度关系,并对金属振动陀螺的温度漂移进行补偿。通过实验结果验证,金属振动陀螺谐振频率的温度系数为0.0536 Hz/℃,线性度达3.4×10~(-6),零位偏移和温度呈二次曲线关系,温度补偿后,金属振动陀螺的随机漂移可降低65%左右。     

石英挠性加速度计组件精密温控系统热分析

在捷联惯性导航系统中石英挠性加速度计是其核心器件,加速度计的温度 特性直接影响其测量精度。在高精度的惯性系统中,需要对加速度计组件进行精度优于 0.05℃的温度控制。为了研究加速度计组件精密温控系统,利用有限元分析软件ANSYS 建立石英挠性加速度计组件温控系统的有限元模型,仿真计算其有限元模型的温度场。 首先根据组件的结构特性建立了其有限元模型,介绍了热分析中求解条件的确定方法。 通过仿真得到温控系统的温度场模型,根据温度场模型计算温度梯度并且确定系统的测 温点、控制方式,最后利用加速度计输出数据验证分析结果的正确性。研究结果可以为 加速度计组件精密温度控制系统中的测温点选取、控制方式确定以及捷联惯导系统中温 度补偿、温度控制与热优化提供参考依据。     

消除基准倾斜对IMU中加速度计零位影响的一种方法

利用平板作为基准对惯性测量单元中的加速度计标定时，找到一种消除基准倾斜对加速度计零位标定影响的方法，通过对三套惯性测量单元实验数据分析，证明该方法是正确、实用的。     

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。     

超精密加工技术在新形势下面临的任务

国防武器装备系统的需求推动了超精密加工技术的发展,本文首先从描述当今先进武器系统装备的特点出发,介绍了超精密加工技术在其中的应用。并在此基础上提出了我国超精密加工技术的发展思路以及近期面临的重要研究课题。     

超精密加工技术的现状和展望

以超精密加工在日本的发展概况,综述了超精密加工的现状和发展趋势。     

光纤连接器超精密加工技术的研究

为了提高光纤连接器的回波损耗,首先对加工变质层的形成机理进行了探讨,研究加工工艺参数对回波损耗的影响,研究结果表明磨粒粒径对回波损耗影响最大。同时对球面光纤连接器超精密加工技术进行了论述。     

基于超声研磨的超精密加工

在分析现有利用新原理的超精密研磨方法的基础上,提出了基于超声研磨的超精密加工方法,阐述了超声研磨的基本工作原理和特点,并进行了初步的对比试验研究。     

逻辑靶场理论与应用研究

在分析世界军事发达国家武器装备试验靶场发展趋势的基础上,根据新武器装备试验和作战训练转型发展需要,针对我国武器装备试验训练现状提出了建立＂逻辑靶场＂的思想。结合我国武器装备试验和作战训练资源实际,重点对逻辑靶场的作用意义、任务需求、基本概念、体系结构、整体构建、资源重组、运行机制及实际应用等方面全面系统地进行了研究,旨在为我国建立逻辑靶场提供理论参考。     

航空武器装备顶层论证技术发展现状与趋势

航空武器装备顶层论证是航空武器装备论证的重要内容,是航空武器装备发展的顶层设计与型号发展的先期论证。开展航空武器装备顶层论证,是实现航空武器装备体系对抗的需要,也是航空武器装备由跟踪发展向自主创新跨越的需要。分析了航空武器装备顶层论证技术面临的挑战,回顾了航空武器装备顶层论证技术从产生到逐步完善的发展历程,剖析了航空武器装备顶层论证当前面临的技术难点与可能的应对策略,探讨了航空武器装备顶层论证技术当前及今后一个时期的研究重点与发展趋势。     

基于 PDPC-EMV模型的装备研制方案优化设计

将全面质量管理的过程决策程序图法(PDPC)与决策分析技术的期望值法(EMV)有机结合,构建了PDPC-EMV理论模型,并将该模型引入到武器装备研制方案的设计环节中,用风险评估的思维解决全面质量管理的问题,为武器装备研制方案的设计工作开辟了一种先期质量控制思路。     

一种基于Agent的武器装备保障性评估系统的设计

运用Agent技术设计了一种武器装备保障性评估系统。首先介绍了装备保障性评估的任务、功能和工作流程,然后研究了Agent的内部结构和工作原理;最后依据武器装备保障性评估流程,设计了保障性评估系统总体结构,阐述了运行原理。     

隔振设计在超精密加工与测量中的应用

较为系统地论述了振动来源,及根据超精密加工与测量的防微振设计要求,介绍了目前常采用的积极隔振与消极隔振设计方法与实现技术。     

深孔加工关键技术及发展

深孔加工技术是一项仍在发展的综合技术。综述了深孔加工的难点及发展概况,分析了其关键技术。着重分析热量散放、排屑处理、工具导向、加工系统与加工工艺。探讨了该领域的研究动态。