惯性仪表精度漂移的材料问题与尺寸稳定性复合材料设计

陀螺、加速度计等惯性器件是高精度传感器,对零件的微小变形有着极其敏感的反应。因此,惯性器件材料的尺寸稳定性问题一直是提高精度的关键。作者长期研究发现,惯性仪表精度及其稳定性在结构设计确定的情况下与加工、装配有关,但是本质性的因素是材料在长期温度扰动下的“变形”“变性”“变质”问题。我国关于惯性器件材料尺寸稳定性的研究十分薄弱,材料与工艺技术已经成为制约仪表精度的“卡脖子”问题。本文重点介绍了材料“变形”即在温度扰动下微纳变形的研究结果。首先分析了惯性器件的服役环境以及该服役环境下的材料响应,从而提出复合材料尺寸稳定性设计的基本原理。通过材料设计,为解决低频谐振、复杂结构热应力变形、动载荷弹性变形、长期静载荷微纳米级变形、长期储存下材料时效自发变形等问题提供了有效的材料设计方案。设计制备的仪表级SiC/Al复合材料在核心关键指标上优于铍材,在“高新工程”、“北斗工程”等重大工程中显示出优异的技术效果。     

捷联惯性系统参数补偿方法

捷联惯性系统惯性器件输出的静态脉冲数，在系统启动后随初始温度和时间缓慢变化，文章提出了惯性器件参数补偿形式、模型及确定补偿参数的方法，从而缩短了准备时间并改善了导航精度。     

MOEMS惯性器件技术研究进展

介绍了MOEMS惯性器件的概念和特点,总结了国内外MOEMS惯性器件包括MOEMS陀螺和MOEMS加速度计的研究方案和研究进展,指出未来MOEMS惯性器件可能的发展方向和发展前景。     

惯性器件综合环境试验技术发展浅析

为便于在地面模拟惯性器件的跨地区、全时段作战环境,并评价多种环境参数综合作用对惯性器件可靠性的影响,有必要开展惯性器件综合环境试验技术研究。通过归纳分析综合环境试验技术及其在惯性器件测试中的应用,指出惯性器件综合环境试验技术的发展趋势和关键问题,为提升惯性器件在复杂工况下的测试技术水平提供参考。     

离子注入技术在惯性导航器件材料及轴承材料中的应用

离子注入技术作为一种新兴的材料表面改性手段,得到普遍的重视和迅速的发展。本文着重介绍了在提高惯性器件和轴承材料表面硬度、降低摩擦系数、改善耐磨及润滑性能等方面国外学者所做的工作,并对一些典型试验方法做了介绍。     

惯性器件精密零件微小毛刺去除技术研究

针对惯性器件中的外形复杂类零件、通孔交叉孔类零件、特殊材料类零件等微小毛刺去除需求,分析了现有控制工艺方法不足.通过开展高效率、高质量的零件毛刺去除试验,研究了磨粒流去毛刺、磁力研磨去毛刺、强力超声波去毛刺等精密去毛刺新方法对产品质量的影响,分析了先进去毛刺工艺方法的适用性,探索了惯性器件零件去毛刺技术发展方向.     

MEMS惯性器件工程化测试体系研究

由于低成本和高可靠性的优势,MEMS惯性器件被广泛用于军事、汽车、消费类电子等领域.但是国内目前无法实现工程化和批量化生产,国产MEMS惯性器件的市场占有率增速缓慢.分析了制约国产MEMS惯性器件工程化的瓶颈,设计了一套用于批量化生产的测试系统,该系统已经过实际生产验证,具有自动化和高效率的优势.该系统能有效降低生产成本,加速解决MEMS惯性器件工程化问题.     

旋转式SINS的自标校技术研究

惯性器件常值及慢变误差是影响捷联惯导系统精度的主要因素之一,所以在捷联惯导系统出厂前需要对常值及慢变误差参数进行标定。但这些误差参数会随时间发生变化,对于高精度捷联惯导系统,每次启动后需要对惯性器件的误差参数进行重新标校。针对光纤惯导系统,建立了IMU误差模型,并根据提出的旋转式捷联惯导系统自标校转位方案原则设计出了一种8位置自标校方案,对惯性器件标定参数进行激励和辨识,并建立了Kalman滤波状态方程及量测方程,对惯导系统误差参数进行在线标定。实验结果表明,该方案对其惯性器件误差参数能进行准确估计,具有一定的参考价值。     

MEMS惯性器件低应力封装过渡层研究

封装应力是影响MEMS惯性器件输出性能的主要因素之一，封装应力是由于封装过程中封装对象间材料热特性不匹配所引起的。封装应力除了受封装对象本身的材料性能影响外，还与芯片及基底间的过渡层形式有关。不同的过渡层形式不仅会影响封装应力的峰值，还会对应力的分布情况产生影响。为了研究不同形式的过渡层对三层结构MEMS惯性器件芯片封装应力的影响，首先利用COMSOL有限元仿真分析软件简要地分析了不同材料参数对封装应力的影响，并进一步研究了常见封装形式以及不同封装结构的应力分布规律。结果表明，不同的粘接材料、封装形式和封装结构都会引起封装应力的变化。     

石墨烯用于惯性器件轻质功能结构的探讨

石墨烯(Graphene)在2004年被首次发现,2010年两位英国科学家因此获得诺贝尔奖.石墨烯技术研究被世界各国提升至战略高度,成为最热门研究领域之一,在锂离子电池、传感器、功能涂料、复合材料等领域不断取得丰硕成果.针对惯性技术轻质功能结构件的应用需求,通过对石墨烯材料技术特征和国内外应用现状进行梳理,结合惯性行业特点,对石墨烯作为惯性器件轻质功能结构材料的应用发展进行了探讨.     

机器人技术在惯性器件精密装调中的应用

惯性器件在国防领域中应用范围广泛,但长久以来以人工装调为主的惯性器件生产模式具有效率低、一致性差以及产品合格率低等缺点。通过阐述机器人技术的优势,提出了采用机器人技术进行惯性器件精密装调的思路。重点分析研究了机器人技术在激光陀螺装配中的3个典型应用案例,应用结果显示装配效率、合格率以及一致性得到明显提升。最后,对机器人技术在惯性器件精密装调应用进行了总结,并对其发展趋势进行了展望。     

微惯性器件

本文简述了微惯性器件的发展情况，介绍了微加速度主，微陀螺仪的工作原理，论述了微惯性器件的发展方向。     

面向无人机的单芯片惯性测量组合

针对无人机对惯性测量组合的小尺寸、轻重量的需求,设计实现了芯体为1cm3的微小型单芯片的硅微惯性测量组合。论文提出了一种基于体硅深刻蚀—玻璃键合工艺的单芯片惯性测量组合结构,该结构集成了六个异构的单轴惯性器件,可实现运动载体的六自由度运动信息测量。单芯片惯性测量组合中的陀螺器件两个模态的的振动频率实现了较好的匹配,加速度计器件分辨率达到了0.93mg。测试结果表明该单芯片惯性测量组合有望实现高精度的惯性量测量,在无人机上有很好的应用前景。     

自主导航控制及惯性技术发展趋势

从协同化、体系化、一体化适应未来战争的信息化,跨域化、高速化、多用化适应未来战争的立体多维化,自主化、平台化、小型化适应未来战争的无人智能化3个方面概述了未来战略新常态下武器装备对自主导航控制的需求,进而对自主导航控制这一概念进行了简要概述.从精确打击入手,阐述了惯性技术对自主导航的重要性,提出惯性技术是自主导航控制的核心.最后,从惯性器件、惯性传感技术、惯性测试、新功能材料、新兴算法和软件技术等方面分析总结了惯性技术的发展趋势,并对我国惯性技术的发展提出了一些建议.     

MEMS惯性器件误差建模和补偿方法研究综述

针对MEMS惯性器件的特点,结合国内外相关文献资料,讨论了MEMS陀螺、加速度计这两类惯性器件的误差建模和误差补偿方法,文中将其误差分静态、动态和随机三类,详细地分析了各自的误差模型、参数标定方法和误差补偿方法,重点讨论陀螺随机误差建模及补偿技术,供广大研究人员参考。     

北斗/惯性深耦合接收机速度误差特性研究

北斗/惯性深耦合接收机利用了惯性辅助和微惯性器件误差实时补偿技术,具有更好的高动态适应性与抗干扰能力。深耦合接收机中,惯性测量模块与接收机模块的信息相互利用,形成了2个闭合的误差传递通道:位置通道和速度通道。针对速度通道分析了误差传递特性。首先,考虑了三阶锁相环所实现的载波跟踪环路,在对组合滤波器进行简化的基础上,建立了速度通道的传递函数模型;然后,推导了惯性辅助误差到接收机速度误差的传递关系,分析了其误差特性;进一步将惯性辅助误差分为由惯性器件误差和由辅助信息更新率低引起的误差,分别分析了它们对接收机速度误差的贡献。分析结果表明:1)惯性辅助误差到接收机速度误差的传递模型表现为高通特性;2)由惯性器件误差所引起的速度误差,因受载波跟踪环路滤波器的作用而大大减小;3)比较而言,由辅助信息更新率低所引起的速度误差更为显著。     

基于方位旋转调制的平台惯导系统模拟与仿真

为减小惯性器件误差对平台惯导系统的影响,引入了方位旋转调制技术,并对其进行了计算机模拟。模拟结果表明,由于与方位轴垂直的惯性器件误差得到有效调制,惯导系统导航误差降低,导航精度明显提高。     

WLJ-3型微力矩测试仪

航空和宇航事业的迅速发展,对微力矩测试的要求也愈来愈高。高精度力矩器、微动同步器及各种型号传感器均广泛地应用于惯性器件——陀螺仪和加速度表中。为了研制高精度惯性器件,必须要精确测量力矩器的输出特性、微动同步器的有害力矩及各种传感器的电磁吸力等。由于这些器件产生的电磁力矩都具有不同方向的电磁吸力,故一般天平较难测量,这只能借助于高精度的微力矩测试仪。     

瞄准吊舱捷联惯导系统快速传递对准方法

 新型瞄准吊舱系统中安装捷联惯导系统,使其在跟踪、探测目标的同时具备一定的自主导航能力。吊舱系统中的捷联惯导一般采用较低精度的惯性器件配置,且传递对准实现过程受到机动条件的严格限制。针对该问题提出了一种“比力积分/角速度匹配”传递对准方法,利用主惯导导航信息与惯性器件输出,以及子惯导惯性器件输出实现子惯导的对准。推导了基于主、子惯导系统误差的数学模型,详细分析了器件精度与低动态条件对系统状态量可观测度的影响,并针对低精度惯性器件与低动态条件下的传递对准性能进行了数字仿真。仿真结果表明,该方法在器件低精度与低动态条件下,对准性能达到5′,优于常规传递对准方法,可满足瞄准吊舱捷联惯导系统的快速对准性能要求。     

沿平台系东向轴施加连续转动的 惯性平台系统导航方法

在传统指北式惯导系统中,通过对东向陀螺仪施加连续恒定转动力矩,令平台坐标系绕其东向陀螺仪敏感轴进动,可对北向及天向惯性器件误差形成调制,抑制相关导航定位误差,达到提高平台惯导系统精度的目的.建立了沿平台系东向轴连续转动的指北式平台系统无阻尼情况下的导航机械编排方程及误差方程,分析了其静基座下的误差传播特性并进行了仿真验证.结果表明,同传统指北式导航方法相比,在不改变系统结构和惯性器件精度的前提下,系统中与北向及天向惯性器件误差相关的常值及随时间积累项被调制为零误差和常值误差、经度误差随时间发散趋势得到明显抑制,系统长时间定位精度得到明显改善.