面向电容式微机电加速度计的接口噪声分析和数字闭环技术研究

优化电容检测接口并采用力反馈控制方案能够在不影响表头敏感结构的情况下,通过改变环路参数提高加速度计的信噪比,改善加速度计性能。基于一款阵列式差分电容的加速度计敏感结构,在等效电容模型的基础上,通过电容检测接口电路的搭建与输出信号的频谱分析,验证了单载波电容检测电路具有更出色的输出信噪比。后级采用STM32H743VIT6微处理器实现调幅信号的数字解调,经PI控制算法调节后作为反馈电压施加于可动极板,实现了加速度计的数字闭环控制。实测结果显示,闭环状态下加速度计的速度随机游走（VRW）为57 μg/Hz1/2,与开环状态相当,而零偏稳定性则从开环状态的184 μg改善至58 μg,验证了单载波调制型电容检测接口和力反馈控制技术对提升加速度计静态性能的具体效果。     

基于单轴速率转台的捷联惯测组合标定方法

针对传统的位置+速率捷联惯测组合(SIMU)标定方法标定时间长、对标定设备要求高,且需要北向基准等问题,提出了基于单轴速率转台的捷联惯测组合标定方法。该标定方法只用一台单轴速率转台。捷联惯测组合3个轴分别垂直向上及向下时转台匀速旋转一圈,通过对单轴速率转台的姿态角及捷联惯测组合测量模型进行适当的数学变换,分离出捷联惯测组合的误差系数。建立了标定模型,推导了误差系数的分离算法,编排了标定流程,给出了数据处理方法,通过试验验证了方法的有效性。该方法对标定设备要求低,无需北向基准,标定时间短,适合于中等精度捷联惯测组合的标定。     

悬丝支撑加速度计标度因数温度系数补偿方法研究

温度是影响加速度计标度因数的最主要因素,标度因数的温度系数是评价标度因数随温度变化的程度.本文根据悬丝支撑的摆式加速度计工作原理,分析了温度变化对标度因数的影响,同时给出了标度因数温度系数的补偿原理和方法,并通过试验进行了验证.     

改进的格网惯导系统无阻尼综合校正方法

综合校正技术可作为抑制格网惯导系统（INS）导航误差的有效手段。加速度计零偏所造成的水平姿态误差是导致综合校正中陀螺漂移估计精度受限的重要因素。针对这一问题,提出了一种改进的无阻尼综合校正方法。首先,推导了格网坐标系框架下估计加速度计零偏和姿态的目标函数;其次,介绍了无阻尼条件下综合校正的两个核心方程;最后设计了无阻尼两点校策略。综合校正前,在多普勒计程仪（DVL）提供的速度辅助下完成加速度计零偏的估计和补偿,以此消除加速度计零偏所造成的水平姿态误差对综合校正中陀螺漂移估计精度的影响。在两次间断的外部位置和航向辅助下通过所设计的综合校正策略完成对陀螺漂移的估计。校正策略中所涉及的水平姿态误差在DVL辅助下由参数估计方法估计得到。仿真及实验结果表明：与现有的研究相比,所设计的综合校正方案进一步减少了DVL的辅助时间,同时由于准确地估计和补偿了加速度计零偏,陀螺漂移的估计精度显著提高,该方案在抑制导航误差方面具备更明显的优势。     

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.     

加速度计组合件高精度两级鲁棒温度控制

 将存在多个工作环境的加速度计组合件两级温度控制系统的受控对象描述为存在有界干扰和非线性不确定性(包括系统的建模误差和两个控制通道间的相互耦合)的两输入两输出非线性时变不确定系统,提出了一种基于信号补偿的鲁棒温度控制方法。该方法设计的控制器由标称控制器和鲁棒补偿器组成。此控制器为线性定常的,易于物理实现。证明了闭环系统的鲁棒控制特性,实验结果显示所设计的控制系统能够在多个工作环境下实现加速度计组合件内部和外部的高精度鲁棒温度控制。     

The Science Case for STEP

The Satellite Test of the Equivalence Principle (STEP) will advance experimental limits on violations of Einstein’s Equivalence Principle (EP) from their present sensitivity of 2 parts in 10¹³${10}^{13}$ to 1 part in 10¹⁸${10}^{18}$ through multiple comparison of the motions of four pairs of test masses of different compositions in an earth-orbiting drag-free satellite. Dimensional arguments suggest that violations, if they exist, should be found in this range, and they are also suggested by leading attempts at unified theories of fundamental interactions (e.g., string theory) and cosmological theories involving dynamical dark energy. Discovery of a violation would constitute the discovery of a new force of nature and provide a critical signpost toward unification. A null result would be just as profound, because it would close off any possibility of a natural-strength coupling between standard-model fields and the new light degrees of freedom that such theories generically predict (e.g., dilatons, moduli, quintessence). STEP should thus be seen as the intermediate-scale component of an integrated strategy for fundamental physics experiments that already includes particle accelerators (at the smallest scales) and supernova probes (at the largest). The former may find indirect evidence for new fields via their missing-energy signatures, and the latter may produce direct evidence through changes in cosmological equation of state—but only a gravitational experiment like STEP can go further and reveal how or whether such a field couples to the rest of the standard model. It is at once complementary to the other two kinds of tests, and a uniquely powerful probe of fundamental physics in its own right.     

基于数据融合的MEMS阵列加速度传感器实现方法

针对单MEMS加速度计性能有限无法满足实际工程中日益复杂且严苛的检测需求的问题,提出了一种基于数据融合的MEMS阵列加速度传感器实现方法。首先,设计了MEMS阵列加速度传感器的系统架构,并分析了对数据融合算法的技术需求;然后,针对已有的数据融合技术无法满足MEMS阵列加速度传感器的精度与实时性要求的问题,提出了基于离散对数映射的自整定加权融合算法,在此基础上,设计了MEMS阵列加速度传感器的仿真验证方案。仿真实验结果表明,提出的方法通过三个不同范围MEMS加速度计的阵列集成提高了信号检测能力,相比于最优拼接法其平均损失降低了6.1%,且融合数据精度优于各个加速度传感器的原始仿真数据,是高性能MEMS阵列加速度传感器的有效实现方案。     

石英挠性加速度计标度因数受气压影响分析

石英挠性加速度计是惯导产品的核心器件之一,主要敏感载体运动中的加速度,为系统提供位置信息.加速度计具有力学敏感特性,其测量精度易受环境因素变化的影响.针对加速度计在不同地域测试时标度因数发生较大变化的问题,分离了加速度计异地测试过程中的时漂、温变、形变等多个环境因子后,提出了造成加速度计异地标度因数改变的主要原因是环境气压发生了较大变化.根据石英挠性加速度计的基本原理,结合加速度计检测质量摆的具体受力情况,对气压变化造成加速度计标度因数改变的机理进行了详细分析,给出了标度因数随气压变化的相对变化理论计算公式,经过验证试验,实测情况与理论分析结果一致,可以为石英挠性加速度计的优化改进提供参考依据,具有一定的工程应用价值.     

加速度计电路组件自动测试系统研制

某型号加速度计电路组件自动测试系统可实现电路组件A测试、电路组件B测试及AB联测。本文介绍了该测试系统的测试原理、结构组成、硬件设计及软件设计。运用多功能数据采集卡的A/D功能实现了对多个电路组件进行同时测试;运用其D/A输出加分压电路完成了对电路组件A输入电压的闭环动态调节,以实现对电路组件A进行增益测试。采用VC＋＋6.0完成了测试软件的开发。