微机械加速度计发展简述

本文以联合研制成果，介绍了微机械加速度计的工程化研制情况及国内微机械加速度计发展现状。     

一种新的微型表面微机械隧道式加速度计

作者已征税出一种新的微型表面微机械隧道式加速度计。加速度计的结构是在单晶硅片上产生出来的，由含有静电偏转电极的单个悬臂梁及其下面的隧道式顶部组成。在空气中，１００μｍ和２５０μｍ长的悬臂梁的噪声分辨率在５００Ｈｚ条件下分别为８．３×１０＾－４ｇ／Ｈｚ＾１／２和８．５×１０＾－５ｇ／Ｈｚ＾１／２。该器件使用一种低噪声自动伺服控制电路，以力再平衡伺服状态工作，所提供的动态量程为１０＾４ｇ。这种新的加速     

石英振梁加速度计温度特性及补偿研究

首先推导了一种石英振梁加速度计偏值K0、标度因数K1的计算公式,并进行了K1温度特性计算仿真,结果和试验数据相吻合.其次通过计算及试验验证,在-40℃～80℃范围内,双端固定谐振梁的温度特性曲线为抛物线,存在温度拐点,频率变化小于8Hz,同时给出了约束条件下谐振梁的温度试验结果.最后进行了仪表温度模型标定及补偿研究,试验结果表明:经过补偿,在工作温度范围内,仪表偏值变化优于1mg,标度因数变化优于5×10-5.     

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。     

使用调制后的综合差分光学传感的微机械加速度计的比较性研究

本论文讲述了一种新型微机械加速度计的装配和特性，这种加速率计使用了一种新的传感技术，用调制后的综合差分光学传感（MIDOS），以探测它们检测质量的位移输出，此文讲述了混合电路装置的装配过程，这个装置由一个由铟撞击一个含有光电探测器的一个CMOS集成电路片而连接的总的微型机械部分和数字显示装置的电子线路组成，且装配了一些光电元件，并赋予它们特性。本文仔细讨论了光电元件间的差异以及它们测量特性间的比较（噪音等效加速度（NEA），带宽和线性），光电元件演示了带宽1KHz-4KHz，范围70（ug/√Hz)-1(mg/√Hz）的噪音等效加速度。     

热气泡微机械加速度计

本文论述了一种以热气泡为主的微机械加速度计,技术上不同点在-t-]s~速度计中唯一可移动的元件是一个小的热气泡,在微型舱体中用高磁通量的加热器蒸发液体产生了该热气泡。分析和讨论了该传感器的基本物理特征,包括热量传递和液体流动。用数字仿真验证上述加速度计特性,并用特殊的测试设备演示该性能,其结果是响应良好,灵敏度高。     

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。     

静电悬浮微机械加速度计检测电路设计

静电悬浮微机械加速度计通过静电力把质量块无接触的悬浮起来,具有极高的分辨率.一般采用差动电容式位移检测的方式来精确检测质量块在电极腔内的运动,然后在通过悬浮控制系统来实现六自由度的有源悬浮.针对该电容的检测,本文介绍了一种基于环形二极管解调的单频载波公共激励电极电容式多路位移检测方案,并进行了设计仿真与实验测试,实验测...     

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。     

基于微小型机床的微细铣削力实验研究

在自行开发的三轴联动微小型铣床上,对铝合金材料2A12进行了微细铣削力实验.采用单因素方法,研究了微细槽铣时主轴转速、轴向切削深度、每齿进给量对切削力的影响,以及微细顺铣和逆铣时径向切削深度对切削力的影响,并对切削力信号进行频谱分析.     

硅光电倍增探测器温度特性分析与实验

SiPM(Silicon Photo-multiplier,硅光电倍增探测器)是近年来逐渐兴起的一种用于光探测领域的光电探测器件。与传统的PMT(Photo-multiplier tube,光电倍增管)相比,它有着尺寸小、工作电压低、几乎不受磁场影响等优点,但其缺点是对环境温度变化较敏感。为了掌握SiPM性能指标随环境温度的变化规律,搭建了SiPM温度特性实验系统,通过改变环境温度来实时测量记录SiPM的雪崩临界电压和增益,从而定量得出SiPM的温度特性,并通过理论计算对实验数据进行分析。结果表明,当环境温度降低时,SiPM的雪崩临界电压随之线性下降,增益随之线性增大。     

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.     

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。     

基于MEMS陀螺和加计的微惯性测量单元研制

微惯性测量单元具有成本低、体积小、功耗低和抗冲击等优点,可以应用在车辆稳定控制、平台稳定及导航控制系统中,具有广阔的市场应用前景.详细介绍了采用三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计研制的微惯性测量单元硬件设计,对信号进行预处理、陀螺漂移补偿、降噪等处理.所研制的低成本MIMU经过补偿后零位漂移保持在:X轴、Y轴、Z轴,可以应用到普通导航领域.     

小流量温度畸变发生器工作特性试验研究

为了研究涡轴发动机温度畸变发生器工作特性,以氢气为燃料、空气为氧化剂,依据V型槽稳焰和传焰原理,设计了小流量温度畸变发生器,建立了小流量温度畸变发生器试验平台,针对两种不同结构温度畸变发生器进行了大量试验,获得了温度畸变发生器的总压恢复系数、总压不均匀度、面平均温升和温度分布不均匀度等工作特性,绘制了温度畸变发生器出口温度畸变图谱。结果表明:温度畸变发生器主要性能参数和出口温度图谱能够满足涡轴发动机进口温度畸变的工作要求。     

基于灰色近似支持向量机的加速度计参数预测

温度、振动等环境载荷使得石英挠性加速度计参数产生漂移,直接影响了惯导系统的测量精度和性能,石英挠性加速度计参数变化趋势为非线性的,很难用常规的建模方法进行趋势预测。基于灰色理论适合进行小样本、贫信息不确定型系统建模以及近似支持向量机不需要求解二次规划就能求得非线性模型参数的优点,提出了基于灰色近似支持向量机进行石英挠性加速度计参数预测的方法。为了验证该方法的有效性,针对自然贮存的加速度计进行了固定周期的参数标定,结果表明灰色近似支持向量机具有很好的预测效果。     

基于结构参数的硅谐振式加速度计频率特性分析

硅谐振式加速度计精度高、稳定性好、数字输出,且体积小、成本低、易于集成,是惯性加速度计未来的发展方向之一.根据谐振式加速度计的原理对其关键结构参数对谐振频率及加速度计灵敏度的影响进行了理论分析,并结合硅谐振式加速度计的具体工作情况与谐振梁的实际结构合理设置仿真边界条件,分别对一种硅谐振式加速度计谐振器的谐振梁宽度、谐振...     

干切滚齿机床温度场特性辨识及分布优化

齿轮是航空航天等领域的重要基础件,其加工质量受到机床热态特性等的影响.为探究绿色干切滚齿机床的热态问题,提出一种多场耦合模拟和热成像重建相结合的温度场特性辨识方法.根据干切滚齿机床的多源热流特征分析,建立结构–热–流体多物理场耦合的干切滚齿机床温度场仿真模型;结合热像重建和仿真模拟分析,揭示干切滚齿机床的温度场分布特性...