基于静电刚度的微米光栅加速度计灵敏度特性分析

静电驱动是实现微米光栅加速度计小型化和闭环力反馈控制的关键, 其引 入的静电刚度对加速度计灵敏度有着重要影响。对基于静电刚度的微米光栅加速度计灵 敏度特性进行分析。首先, 建立了基于静电刚度的微米光栅加速度计灵敏度模型。其 次,通过MATLBA 仿真,得到静电驱动电压与传感器灵敏度的理论关系。最后,对理论 分析结果进行了实验验证,结果表明静电刚度可以改善系统刚度,静电电压从1.25V 到 2.05V 等间隔变化时, 加速度计的灵敏度由871mV/g 变化为1148mV/g, 分别相对于未加 电时的灵敏度783mV/g 提高了0.46dB 到1.66dB,提高了微米光栅加速度计的灵敏度。本 文研究内容对集成式闭环微米光栅加速度计的研究提供参考。     

地面静电加速度计的位移检测电路设计

高精度静电悬浮加速度计可作为海空重力测量仪器中的核心传感器,检验质量的位移检测电路是加速度计控制系统的核心,其精度直接影响了加速度计零偏和标度因数的稳定性,因此需要研究分辨率高、噪声小的位移检测系统。针对高精度静电悬浮加速度计的地面应用需求,以大表面积质量比的敏感探头结构为测量对象,设计了基于差动电容的位移检测电路,建立了电容检测电路的数学模型,对电路误差源进行了系统分析。实验结果表明,该电路能够有效地抑制悬浮高压引入的耦合误差,减小电路噪声。当电路工作在零点附近,20kHz内的噪声小于2×10-6V/Hz1/2,对应电容检测分辨率为2.93×10-5pF/Hz1/2,能够满足地面应用静电加速度计对位移测量精度的要求。     

静电悬浮微加速度计气膜阻尼分析

气膜阻尼对静电悬浮微加速度计系统的动态特性有着重要的影响。本文首先根据流体力学理论,构建了描述微加速度计内部气体压膜阻尼特性的线性Reynolds方程和描述微加速度计内部气体滑膜阻尼特性的线性Navier-Stokes方程,推导出悬浮质量块在轴向和径向运动时的气膜阻尼系数,并进行比较。然后采用ANSYS软件进行仿真分析,结果表明,解析误差在10%以内。     

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。     

硅微加速度计六自由度悬浮控制系统设计

六轴静电悬浮的硅微加速度计以其低量程、高分辨率和多轴集成等特点,在微小航天器的无拖曳控制、微重力测量等方面有着独特而重要的用途.本文针对外带梳齿式长方体检测质量的表头结构,依据带宽、量程、刚度等指标要求,经位移检测解耦变换与加力控制耦合变换后,分别设计出六轴稳定悬浮控制器.在地面大气环境下的仿真分析结果表明,阻尼最小的...     

液浮磁悬浮摆式加速度计数字伺服电路设计

液浮磁悬浮摆式加速度计的研制主要包括高性能铍材结构设计和工艺、磁悬浮稳定支承、高精度温控补偿及高精度伺服控制等关键技术,具有精度高、抗干扰能力强、体积小等特点,可应用于航海、航天、航空等多种领域的惯性系统,并直接决定着导航和制导系统的性能和精度。结合液浮磁悬浮摆式加速度计高精度伺服控制需求,本文主要介绍了一种基于18位A/D采集、具备浮点运算功能的TMS320F28335[1-5]、半桥式力矩驱动电路等硬件设计的数字伺服控制技术,为液浮磁悬浮摆式加速度计提供高精度伺服控制方案。     

静电悬浮微加速度计高灵敏度电容检测通道设计

高灵敏度电容式位移检测是实现静电悬浮微加速度计闭环测控的关键技术之一.针对微加速度计径向悬浮检测的特点及指标要求,设计了高灵敏度、高精度电容式微位移检测通道.该通道主要由前置RC隔离网络与C/V转换、高共模抑制比差动放大器、二级运放、二阶压控电压源有源带通滤波、相敏解调(含模拟乘法器与四阶Butterworth低通滤波...     

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...     

高压悬浮静电加速度计地面测试隔振系统研究

静电加速度计是卫星重力测量、空间等效原理检验以及空间引力波探测的关键技术,在地面对其性能进行测试时,会受到地面振动噪声的限制。因此,设计地面振动隔离与抑制装置,对静电加速度计的地面测试与研究具有重要意义。文章对基于平动-倾斜补偿原理的隔振摆台开展了深入研究,搭建了一套基于平动-倾斜补偿原理的加速度计地面测试摆台,配合高压悬浮静电加速度计地面测试装置,实现了高压悬浮静电加速度计与摆台的联合地面测试,水平方向分辨率测试水平在0.2Hz附近达到了3×10^-9m/s²/Hz^1/2,噪声水平相较于直接在地面测试提高了两个数量级。     

基于Visual Basic的压电加速度计自动校准系统设计

介绍了一种压电加速度计比较法自动校准系统。该自动校准系统在Visual Basic6．0环境下编程,实现了登录、设定参数、测试、数据保存、证书打印等功能。     

摆式力平衡加速度计测试方法

阐述了摆式力平衡加速度计的基本工作原理和主要性能指标的测试方法,分析了加速度计误差及存在误差的原因,对减小误差的测试方法进行探讨研究,达到了提高加速度计测试准确度的目的.     

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。     

实用化光力加速度计中单微球重复起支技术

针对光力加速度计的小型化应用,设计并制作了一种基于V型槽的片上光纤光阱,并采用机械振动方法实现了单微球重复起支。理论研究了利用机械振动方法实现微球起支、捕获的动力学过程。结果表明,只有当微球脱离捕获室底面的初始速度满足一定范围时才能稳定捕获,该初始速度范围与捕获室的几何参数有关。提出了利用两光纤中相向传播光的耦合功率监测微球捕获状态的方法,并通过实验完成了微球起支过程的自动控制,实现了单微球的重复起支与捕获。该片上光纤光阱制备方法和单微球重复起支技术可推动光力加速度计的实用化进程。     

实用化光力加速度计中单微球重复起支技术

针对光力加速度计的小型化应用，设计并制作了一种基于V型槽的片上光纤光阱，并采用机械振动方法实现了单微球重复起支。理论研究了利用机械振动方法实现微球起支、捕获的动力学过程。结果表明，只有当微球脱离捕获室底面的初始速度满足一定范围时才能稳定捕获，该初始速度范围与捕获室的几何参数有关。提出了利用两光纤中相向传播光的耦合功率监测微球捕获状态的方法，并通过实验完成了微球起支过程的自动控制，实现了单微球的重复起支与捕获。该片上光纤光阱制备方法和单微球重复起支技术可推动光力加速度计的实用化进程。     

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。     

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。     

角加速度计在飞行器/水下航行器制导控制系统中的应用

介绍了角加速度计在飞行器/水下航行器制导控制的三个领域:制导控制一体化设计、抗未知瞬发干扰稳定控制、动力学系数辨识中的应用机理。角加速度计作为一种测量用传感器,能够在飞行器/水下航行器运动过程中直接采集俯仰、航向和滚动三个通道的飞行器/航行器本体的角加速度信息。通过对角加速度信息的获取及处理,分析飞行器/水下航行器质心运动与姿态运动的内在联系,同时将角加速度信息与惯性导航转置所采集的信息相互结合,便可以使得系统的动力学系数辨识和制导控制一体化设计成为可能;同时,由于角加速度信息在相位上超前于角速度反馈,因此引入角加速度信息的反馈可以提升飞行器/水下航行器抗未知瞬发干扰的能力。     

主-主式舵驱动系统力纷争缓解算法仿真

针对某型机舵驱动系统主-主力综合配置存在的力纷争现象,提出在控制通道引入跨通道力均衡算法的解决方案,并结合实际工程,在AMESim软件中,对该均衡方案在不同差异信号影响下的均衡效果进行仿真分析。结果表明：该方案能够有效地缓解并行驱动间的力纷争,是一种快速的力纷争缓解解决方案。     

基于力反馈的挠性接头研磨技术研究

针对动力调谐陀螺挠性接头的薄壁结构尺度小,加工中容易产生变形,容易产生变质层的问题,本文提出基于力反馈的挠性接头研磨加工方法,并根据此法开发了集成多轴研磨加工与二维坐标测量的装置,通过对挠性接头的研磨加工实验,证明该研磨方法能够有效改善零件的表面形貌,去除加工后的变质层.