微传感器最新发展

近年来，微传感器受到国际传感技术界的广泛关注，本文介绍十多个微传感器，包括三轴加速度计，单，双轴加速度计片，表面微机械陀螺（角速度传感器），微惯性导航系统，微磁通门传感器，磁阻传感器，纳米皮拉尼压力传感器，微科氏质量流量计，毫米波图像传感器，GPS手表（1cm^3)，二氧化碳传感器和微/超微角位移传感器，文事简要介绍它们的基本结构。敏感机理，特点等，从中可以看出微传感器已成为传感技术中有重要应用前景的组成部分。     

惯性制造技术专题

研制中的新型加速度计[英]/wald J,Tehrari M.//N91-12415,1990(8):20 空间站的商业价值要求其为用户提供一个微g或超微g环境。这表示对现有系统需作重大改进。采用有源法(其中加速度传感器闭合反馈回路)来实现最佳性能。同时实现降低组件尺寸、重量和功耗的要求。这两项技术是霍尼韦尔公司的光腔镇定     

平移、旋转加速度计

平移、旋转加速度计ＡＭＰ公司开发的ＡＣＨ—０４—０８加速度计可以测量单向旋转和双向平移的加速度．传感器为双列直插式，尺寸为１１ｍｍｘｇｍｍ，高度为Ｚｍｍ。由于装有２个ＥＰＲＯＭ，故可调节８级灵敏度．灵敏度调节范围：角加速度为０．２～Ｚｒａｄ／ｓ’；两...     

基于时间测量的加速度敏感方法

国际单位制共有7个基本单位,时间就是7个基本单位之一,是目前能够实现的测量精度最高的一个物理量。因此,将加速度的测量转化为时间的测量,是实现加速度高精度检测的有效途径。首先,介绍了基于时间测量的加速度敏感原理。然后,介绍了基于该敏感原理的加速度传感器研究进展。最后,进行了基于时间测量的加速度计精度的定性和定量分析。理论分析和实验证实表明,加速度精度极限与时间分辨率之间成正比关系。     

表面微加工惯性传感器的实例—一种电容式加速度计

本文介绍了单一芯片上的三敏感轴表面微加工加速度计的技术原理，传感器的设计以及与之相关各单轴加速度计的测量结果。传感器的机械结构由厚为１０微米的多晶硅层采用高淀积速率淀积工艺加工而成。实现该传感器的全部制造过程是考虑到与化ＢＩＣＭＯＳ制造过程合二为一的要求。     

捷联惯测组合中两陀螺之间的相互干扰问题

对由二个动力调谐陀螺仪及三个石英加速度计组成的速率捷联惯性测量系统,文中提出了两陀螺仪之间的相互影响。在惯测组合的两个陀螺仪中,一个陀螺仪作为另一个陀螺仪的振源,这样造成捷联惯测组合在位置标定时一次通电的σ值偏大,与加速度有关的漂移系数标定不正确。文中提出了造成此现象的机理,并提出了解决办法。     

高加速度,高性能固态加速度计的研制

本文介绍了由美陆军导弹司令部主管的，用在先进功能导弹（ＡｄＫＥＭ）开发项目上的高性能，高ｇ值的战术加速度计的研制进展情况，加速度计的设计目标就是在整个２０ｇ的软发射阶段、１２００ｇ的助推阶段及低ｇ值的巡航阶段提供捷联战术导航级的加速度信息。加速度计所提供的加速度测量精度必须满足５００ｍ距离内导航精度为０．５ｍ（ＣＥＰ），即加速度计具有以１ｍｉｌｌｉ－ｇ分辨率测量１２００ｇ加速度的能力。先进功能导弹     

替代惯导陀螺的石英叉

罗克韦尔公司正在采用与数字手表中机构相似的振动石英音叉技术来生产军用战术固态惯性测量装置。这种产品的市场是需要轻小型、低价导航和控制系统,而且数量正在日益增长的战术导弹、精导武器和无人机。 据说新技术更加可靠,但其最大优点是价格较低。数字石英惯性(DQI)测量装置中的6个传感器可采用半导体工业中普通采用的光蚀刻工艺大批生产。罗克韦尔的长期合作伙伴,BEI电子公司西斯特朗·唐纳惯性分公司研制和生产这些传感器。 预计罗克韦尔将以比同等性能光     

基于融合滤波的MEMS动态倾角仪算法设计

倾角仪是测量物体水平倾角的仪器,在测绘仪器、天线定位、平台控制、海上平台监控等方面有着广泛的应用。基于以MEMS陀螺仪和加速度计为核心传感器、STM32H743为核心控制器的高精度动态倾角传感器,针对加速度计受线加速度影响不适合跟踪动态角运动、陀螺仪受漂移影响存在误差累计的问题,设计了一种融合滤波算法,采用零速修正和姿态自观测方法建立扩展卡尔曼滤波模型,通过反馈矫正将陀螺仪和加速度计输出数据进行融合滤波,去除加速度计受动态环境产生的干扰误差和陀螺仪产生的累计漂移误差,得到高精度载体水平姿态信息。使用大理石平板及三轴转台分别进行静态及动态试验验证,测量过程中动态倾角仪通过RS422串口及CAN总线将仪表原始信息及姿态解算信息传输给地面采集设备,实现对载体姿态的连续、实时计算和显示。经试验验证,该算法能够有效提高系统倾角跟踪精度,测量精度优于0.008°(1σ)。     

考虑非线性因素的科氏质量流量计灵敏度分析

基于科氏质量流量计(CMF)测量管的工作原理,为了提高传感器的灵敏度,了解其振动过程中非线性项对于CMF灵敏度的影响至关重要。以U型管科氏质量流量计为研究对象,考虑非线性因素,用比较法推导出非线性项对于CMF灵敏度的影响。此外,通过实验仿真,优化传感器结构,进而提高传感器灵敏度。     

导航控制系统用硅传感器的开发

当前，硅微机械器件引起导航与控制系统传感器开发者们越来越密切的关注，微硅加速度计和角速率传感器最根本的优势在于其体积小，功耗低，相对成本较低，而且与微电睡的组合成本低，可实现。本文介绍了ＲＤＣ在微硅加速度计和多用传感器研制方面的成果，介绍了硅平衡式加速度计和频率输出型开环加速度计的基本特性，同时，探讨了今后导航和控制系统中硅微机械应用的技术路线。     

高精度加速度计阈值的重力二次细分测试方法

高精度导航系统和微重力测量系统对于加速度计有高精度的阈值指标需 求,传统测试方法难以完成高精度加速度计的阈值测试。对此,提出了一种新的加速度 计阈值测试方法。采用对重力加速度二次细分的方法,激励出微小的加速度输入,通过 将加速度计实际输出的微小加速度测量结果和理论值进行对比,得出加速度计的阈值指 标,并结合理论分析给出了此阈值测试方法的测试精度。最后,对此加速度计阈值测试 方法进行了仿真与实验验证,仿真结果表明此方法采用姿态精度2″的转台可以实现指标 为5.7685×10-8g 的加速度计阈值测试;实验结果证明此测试方法有效。     

硅微谐振式加速度计结构设计与仿真优化

硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出成为硅微传感器的研制热点之 一。在分析硅微谐振式加速度计工作机理的基础上,采用一种新的基于双检测质量块和 谐振音叉低附加质量的硅微谐振式加速度计结构形式。运用ANSYS 对加速度计关键结 构尺寸进行仿真优化,明确了关键结构尺寸的变化对加速度计性能的影响规律。结果表 明：杠杆支撑梁长度、杠杆支撑梁宽度、杠杆支撑梁位置、音叉梁宽度、梳齿宽度和质 量块支撑梁宽度对整体结构性能影响最大。所设计的加速度计谐振基频约为21kHz,标 度因数为92Hz/g,在±30g 加速度输入下非线性达到0.322‰。     

航空发动机用振动传感器的现状与发展

经特殊设计和研制的发动机用振动传感器,现用的主要有磁电式速度传感器和压电式加速度传感器,今后应研制可直接测量发动机转子轴承振动的传感器和耐高温传感器。     

捷联式移动平台重力仪地面测试结果

自主研制移动平台重力仪对我国矿产资源勘探及测绘等领域具有重要意义。研制了一种基于激光捷联惯导的移动平台重力仪,根据移动平台重力测量应用需求及激光捷联惯导系统特点,采用高精度石英挠性加速度计作为重力测量传感器,安装于系统垂向通道,既可作为导航用垂向加速度计,又用于实现标量重力测量。介绍了工程样机系统的组成。利用重力场随高度升高衰减的原理,以相邻楼层间的重力测量差值评价了系统的静态精度;通过地面跑车试验,获得了系统动态测量内符合精度。     

石英挠性加速度计参数长期重复性技术研究

石英挠性加速计作为敏感载体加速度的关键器件,其参数的长期重复性直接决定着惯导系统的精度和性能。为了清楚石英挠性加速度计长期重复性机理,从胶粘剂性能变化和焊接应力变化两个方面分析了石英挠性加速度计偏值长期重复性机理;从胶粘剂性能变化和永磁材料稳定性两个方面分析了石英挠性加速度计标度因数重复性机理。在此基础上,提出了从结构优化、新型材料研究、稳定化处理和加速试验四个方面提高石英挠性加速度计参数长期重复性的建议,为开展高精度石英挠性加速计的研制提供了支撑。     

MEMS陀螺仪的高精度标定方法

为了提高微机电(MEMS)陀螺仪的测量精度，研究了一种同时标定陀螺非正交误差和加速度敏感漂移误差的标定方法。设计了16位置的转台标定方案，分别以地球自转角速率和重力加速度作为角速率和加速度激励源，利用两组角速率数据迭代求解非正交误差和加速度敏感漂移误差，并以陀螺仪对地球自转角速率的敏感误差作为校正效果的评估依据。试验结果表明，该方法能够有效校正MEMS陀螺仪的非正交误差和加速度敏感漂移误差，提高了陀螺仪的测量精度，且易于工程实现。     

基于多加速度计组合的误差模型自标定方法

本文针对惯性测量组合当中的加速度计误差模型自标定问题,提出了一种基于多加速度计组合的测试方法.该方法以重力加速度go的幅值平方作为参考基准来标定误差系数,使得标定精度不受转角定位误差的影响.采用三个相互正交的加速度计输出平方和作为观测信息,建立了g02观测误差辨识模型方程.该测试方法有效提高了加速度计的测试精度.     

谐振子质量分布不均时HRG加速度影响分析

半球谐振陀螺运用哥氏效应来测量角速率,从原理上讲加速度会对其工作状态造成影响。分析半球谐振陀螺谐振子质量沿圆周角分布不均匀的情况下,加速度引起的惯性力对谐振子的工作状态的影响,并通过考察谐振子驻波进动角的变化来判断谐振子工作状态是否发生变化。推导结果表明,加速度对半球谐振陀螺谐振子的工作状态没有影响。     

微机械石英振荡加速度计的设计、组装和调试

论文描述了微机械加速度计的设计、制造和测试，石英振荡加速度计(SOA)是微机械双振荡器加速度计，每一个振荡器由两个悬臂于石英挠性粱的石英块组成，它依赖静电力驱动以一个异相谐振模块传感，加速计的检测质量块联结在振动梁上，当它承受加速度和使梁受张力或拉力时，振荡器的本征频率发生漂移，该加速度正比于振荡器本征频率变化。一个体溶解晶片在玻璃化微机械过程中，通常用单晶硅制造SOA，在无引出线陶瓷基片上用真空封装SOA技术得到一个精确谐振频率。设计思想包括两个方面，一是紧封闭型，二是有限元分析。试验结果涉及振荡器本征频率，仪器品质因素，加速度灵敏度和振荡器对温度的灵敏度，实验结果和封闭型详细分析结论完全一致。