谐振式加速度计自激振荡电路性能评价方法的研究

针对谐振式加速度计成品率不高、精度低等问题,以石英振梁加速度计为例,采用引进标准信号,将谐振电路作为"黑盒子",对其开展独立的评价.通过评价电路的驱动电压幅值稳定性、移相稳定性、全温幅值/相位对称性等指标,与加速度计实际指标建立了一一对应的关系,为加速度计研制与性能提升提供了有效依据.实际运用表明,电路噪声性能、温度性...     

高精度加速度计测试标定系统的构建

加速度计是惯性导航系统的重要测量器件之一,加速度计的发展趋于高精度、小型化的特点,高精度加速度计的测试标定也面临前所未有的挑战.针对偏值重复性优于0.1 μg,标度因数重复性优于0.1 ppm的高精度加速度计的测试标定系统的构建,通过对加速度的输出参数模型、输入信号的给予能力以及输出信号的获取能力等方面进行综合分析,识别出稳定重力场、高精度位置转台、精密采样电阻、高精度信号采集系统、恒定的测试温度等影响高精度加速度计标定结果的关键因素并对其进行了验证,为构建高精度加速度计测试标定系统提供依据.     

一种叉齿式微硅加速度计的设计与分析

本文介绍了一种适合军民两用市场的、中低精度的叉齿式微硅加速度计的设计和仿真 ,其敏感轴平行于检测质量平面 ,微结构梁采用了折叠梁结构。对这种加速度计的结构参数进行了理论设计和优化选择 ,利用Ansys结构分析软件重点研究了折叠梁结构参数对加速度计固有谐振频率和力学特性的影响。最后给出了一个符合仪表性能要求的微加速度计 ,其中心摆片大小为 1.6 mm× 1.0 mm ,量程为 2 5 g,分辨率为 0 .5× 10 - 3g。     

静电悬浮加速度计在卫星导航应用展望

通过对静电加速度计特征分析,研究提出了用其六轴高精度加速度测量输出参数进行空间飞行体自主导航、长航时盲飞过程中加速度导航的可能性,并给出该过程实现的基本的工作模式。研究分析了高精度轨道姿态控制发展趋势,对静电悬浮加速度计导航应用的技术需求、导航用静电悬浮加速度计技术可行性、导航加速度计特征和基本参数,及目前高精度静电悬浮加速度计导航的技术指标体系、同时实现大量程高精度测量、难以实现地面验证等主要问题和解决措施等内容进行了为全面的讨论,并提出了初步的建议。     

北京遥测技术研究所MEMS工程中心

北京遥测技术研究所MEMS工程中心位于北京市丰台区东高地四营门北路2号院,中心洁净厂房总面积约1700 m2,是集设计、制造于一体的MEMS传感器产业基地及MEMS技术创新平台。中心根据产品生产需求和先进的工艺设计加工理念,建立了薄膜压力传感器及石英角速率传感器两条批量产品生产线。经过多年来的发展,还建立了碳化硅高温压力传感器、谐振式高精度压力传感器、石英振梁加速度传感器、硅微压力传感器、射频微同轴MEMS器件等先进产品研试线。     

石英谐振加速度计振梁内部热应力的抑制方法研究

石英谐振加速度计具有抗干扰能力强、准数字输出和易于集成等优点，但温漂成为了制约其稳定性指标的关键因素。本文通过全石英无异质材料设计和热应力隔离结构方案有效抑制加速度计振梁内部产生的热应力。传感器敏感结构由惯性质量块、铰链、固定基底和微谐振器组成，均采用石英晶体材料制备，且两个微谐振器呈差动布置可以通过差分对振梁内热应力进行部分抑制。通过微谐振器的四边形框架设计可以将工作环境中产生的热应力与振梁隔离，再对固定基底上的热应力敏感部分进行拓扑优化设计来抑制工作时从固定锚点处传递至振梁内部的热应力。本文对石英谐振加速度计进行了全温度下的有限元仿真计算分析，工作环境温度从室温到75 ℃，微谐振器振梁内部产生的热应力经优化后减少了99.41%以上。     

电容式硅微机械加速度计系统的特性研究

微硅电容式加速度计是目前微硅加速度传感器发展的主流,影响其性能有多方面的因素。现详细分析了电容式微加速度计敏感模态的工作原理,阐述了不同情况下提高加速度计静态灵敏度所应采取的措施,给出了加速度计三种振动模态的谐振频率与结构参数之间的关系,通过对加速度计集总模型分析,得到了反映和影响加速度计性能的阻尼、灵敏度、分辨率和吸附电压等关键物理量的具体表达形式。从而可知,加速度计的性能和梁的尺寸,检测质量块质量、极板面积、开孔数目等因素有关。     

一种重力测量卫星静电加速度计在轨标定算法

静电加速度计是低低跟踪(SST-LL)重力测量卫星的关键载荷之一,其性能直接影响地球重力场空间变化率的测定结果。为了确保静电加速度计长期在轨工作,结合扩展卡尔曼滤波估计算法,提出了一种应用动力学方法确定静电加速度计校准参数的算法。首先建立静电加速度计及K频段测距(KBR)系统的量测模型;然后将高精度地球重力场模型和静电加速度计观测数据代入扩展卡尔曼滤波算法的状态方程中,将KBR系统观测数据代入观测方程中,建立静电加速度计在轨标定模型。数学仿真结果表明:静电加速度计的标度因子和零偏估计误差均在0.2%以内,实现了卫星静电加速度计较为精确的标定。     

小量程窄带宽石英微加速度计敏感元件设计

为满足对振动环境下10Hz以下低频小量程加速度信号的高精度测量需求,设计一种具有窄带宽特点的新型石英MEMS加速度计敏感元件。敏感元件采用变间距式差分电容梳齿结构,基于石英微工艺制作。采用有限元分析手段,对敏感元件质量块尺寸、梳齿长度、梁刚度、止挡与盖板结构等参数进行综合优化设计。仿真结果显示,敏感元件带宽8.9Hz,止挡与盖板结构可以有效提升抗过载及振动能力,设计可以满足飞行器振动环境下小量程低频加速度参数测量需求。     

石英加速度计失准角超差分析及解决方案

针对石英挠性加速度计输入轴失准角容易超差的问题,提出了一种新型加速度计失准角调平系统。首先,通过分析加速度计调平原理,从材料、结构等方面对失准角超差的原因进行了研究;然后,通过有限元仿真分析以及环境试验验证,定位了失准角超差的主要原因。研究表明：失准角调平时,由于调平带来了表芯与表壳之间的调平应力,环境试验加速了表壳屈服,造成表芯空间位置发生变化,进而造成失准角超差。针对失准角超差的原因,颠覆性设计了一种非限制自由度的加速度计输出轴失准角调平系统,调平系统在满足微小装配间隙的情况下,表芯可以随着表芯进行随动,避免了挠性吊装螺杆因为变形而带来的应力。该系统可以进行任意方向的失准角调平,从根本上避免了输入轴失准角的超差问题。这种新型调平系统可以将加速度计失准调控制在极小范围内,而且表芯和表壳之间不存在任何调平应力。试验数据表明：新型调平系统可以使失准角趋近于零,且长期稳定性优于于5″。     

石英加速度计故障机理研究与仿真建模验证

针对加速度计故障定位测试方法不明确、周期长且定位不准确的问题,对加速度计故障机理进行研究以及验证.首先,通过对加速度计结构、工作机理、试验环境等方面的结合分析,从理论上研究了加速度计正负饱和、无输出等常见故障模式;其次,通过故障机理分析与20多种试验仿真模拟,建立每一种故障对应的故障模式;结果表明:加速度计每种故障与测...     

精密离心机误差对石英加速度计误差标定精度分析

分析了离心机各个误差源,用齐次变换法精确地计算了产生的向心加速度,给出了向心加速度、重力加速度和哥氏加速度在加速度计坐标系下的分量,推导了被试加速度计输入加速度的精确表达式。在给出石英摆式加速度计在精密离心机上标定时的误差模型的基础上,着重讨论了误差模型系数的计算值与离心机误差之间的关系。根据仿真结果找出了某些离心机误差对加速度计误差系数标定的影响关系,为按照加速度计的标定精度来确定离心机的精度打下了理论基础。     

弹性机翼对机载导弹子惯导系统导航精度的影响分析

弹性机翼的振动及杆臂效应会引起机载导弹加速度计输出中的附加干扰加速度，从而引起导弹子惯导系统的导航参数误差。本文通过建立机翼弹性振动模型及惯导误差传播模型，从理论上分析了机翼弹性振动及杆臂效应对子惯导系统导航精度的影响，并进行了计算机仿真研究。     

纬度未知条件下捷联惯导系统初始对准分析

在捷联惯导系统静基座初始对准的传统方法中,一般要求准确知道当地的地理纬度,如果给定的纬度存在误差,将可能影响初始对准精度。在静基座条件下并且地理纬度未知时,研究捷联惯导系统的初始对准实现问题,并对初始对准精度作详细分析。研究结果表明,在静基座条件下,借助于捷联惯组中的陀螺和加速度计的测量值可以估计出对准点处的地理纬度,再利用估计纬度进行初始对准,如果选择初始对准算法适当,纬度估计误差将不会影响对准精度。     

基于比力观测的捷联惯导真空滤波修正方法

针对捷联惯导地面对准过程加速度计零位误差和标度误差难以精确分离,使用传统的真空修正方法无法校正系统误差等问题,提出了一种基于比力观测的捷联惯导真空滤波修正新方法。充分利用了载体在真空段飞行时的特点,以加速度计输出的比力信息作为观测量,建立了基于真空滤波方案的系统状态方程和量测方程。对器件误差、系统误差状态变量的可观测度进行分析,给出了器件误差、系统误差的在线滤波修正方法。仿真结果表明,方法可以在线分离加速度计的零位误差和标度误差,同时能有效修正系统误差包括姿态角误差、速度误差以及位置误差,对提高捷联惯导的实际导航性能有重要的现实意义。     

H－I运载火箭控制系统

Ｈ－Ｉ运载火箭概况、主要技术性能以及控制系统的配置和功能在文中作了介绍。详细介绍了惯性测量装置、陀螺仪、加速度表、数据接口单元等。最后介绍了系统工作和飞行试验结果。     

捷联惯导系统内杆臂补偿方法及试验验证

在实际捷联惯组中,三只加速度计的比力测量对应于不同的点位置,如果直接作为捷联惯导算法的输入,角运动条件下会引起导航误差。对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑内杆臂效应后的动态标定模型。以导航速度为观测量,建立了加计组合内杆臂补偿的一般模型方程。针对激光捷联惯性组合,设计了简便的试验方法用于辨识内杆臂参数,高强度的摇摆试验表明内杆臂补偿有效地提高了导航精度,速度误差降低达77%以上。       

平台惯导系统中杆臂效应误差的研究与分析

杆臂效应误差是由于惯性测量组件安装位置与飞行器质心不重合而引起加速度计输出中的附加干扰加速度，它是惯导系统的主要误差源之一。本文从理论上系统、深入地分析了杆臂效应误差对导航系统精度的影响，并针对几种情况对系统进行了仿真。