磁流体动力学角速度传感器低频误差分析及校正方法研究 被引量：11

1

作者 张少强 李醒飞 +3 位作者 吴腾飞 纪越 徐梦洁 陈诚 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1634-1639,共6页

为了改善磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频性能,建立了传感器理论误差模型并设计了一种自适应卡尔曼算法。该方法根据被测角速度频率变化自动调整滤波器过程噪声和量测噪声参数,实现对传感器低频误差的动态补偿。对校正前后的传感... 为了改善磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频性能,建立了传感器理论误差模型并设计了一种自适应卡尔曼算法。该方法根据被测角速度频率变化自动调整滤波器过程噪声和量测噪声参数,实现对传感器低频误差的动态补偿。对校正前后的传感器性能进行了对比实验,实验结果表明校正后传感器在低频区(<1 Hz)的误差较之前降低了约90%。 展开更多

关键词 角速度传感器 误差校正 卡尔曼滤波 数据融合

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一种旋转载体用角速率传感器模型 被引量：5

2

作者 王宏伟 朱嘉林 +2 位作者 张伟 张朝民 张福学 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第3期56-58,63,共4页

提出了一种利用旋转载体自身的旋转作为驱动,从而敏感旋转载体横滚或俯仰的角速率传感器模型,并运用陀螺力学理论建立传感器的动力学方程、求得解析解,对传感器进行动力学误差分析。

关键词 旋转载体 角速率传感器模型 陀螺力学理论 动力学方程 误差分析

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一种栅型结构微机械陀螺的研究 被引量：5

3

作者 熊斌 车录锋 王跃林 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期184-186,共3页

介绍了一种新型结构微机械陀螺的设计及制作。新型陀螺的驱动振动和敏感检测振动的阻尼均为滑膜阻尼 ,且几乎相同 ,惯性质量块为栅型结构 ,由弹性悬臂梁支撑 ;驱动固定电极和敏感检测固定电极位于惯性质量块下方。分析了新型陀螺的工作... 介绍了一种新型结构微机械陀螺的设计及制作。新型陀螺的驱动振动和敏感检测振动的阻尼均为滑膜阻尼 ,且几乎相同 ,惯性质量块为栅型结构 ,由弹性悬臂梁支撑 ;驱动固定电极和敏感检测固定电极位于惯性质量块下方。分析了新型陀螺的工作特性 ,说明了陀螺结构参数对陀螺灵敏度的影响。实验结果表明 ,在大气状态下 ,新型栅结构微机械陀螺的驱动和敏感检测品质因子 Q均可达到 展开更多

关键词 栅型结构 微机械陀螺 动力学方程 角速度传感器 微机械加工技术

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压电泵振动模态的有限元分析 被引量：6

4

作者 朴林华 栾桂冬 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2004年第6期503-505,共3页

采用有限元法,利用ANSYS软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算出压电射流角速度传感器压电泵的前3阶振动模态。结果表明,采用基频作为工作频率最理想,与实测值比较,有限元法计算值相对误差小于6.1%,优于能量法计算值。该方... 采用有限元法,利用ANSYS软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算出压电射流角速度传感器压电泵的前3阶振动模态。结果表明,采用基频作为工作频率最理想,与实测值比较,有限元法计算值相对误差小于6.1%,优于能量法计算值。该方法为压电射流角速度传感器压电泵的优化设计提供了重要的依据。 展开更多

关键词 压电射流角速度传感器 压电泵 有限元法 振动模态

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一种MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪组合测量系统信号融合的方法 被引量：9

5

作者 李醒飞 周新力 +1 位作者 吴腾飞 纪越 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期159-166,共8页

为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频误差,提出了通过混叠滤波器融合MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪信号的方法.该方法根据传感器的复频域模型,设计相应的相位补偿高通滤波器与低通滤波器组成的混叠滤波器,融合两者的信号.对融... 为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频误差,提出了通过混叠滤波器融合MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪信号的方法.该方法根据传感器的复频域模型,设计相应的相位补偿高通滤波器与低通滤波器组成的混叠滤波器,融合两者的信号.对融合前后传感器的输出进行实验对比,结果表明,融合后的输出与MHD角速度传感器相比,低频(0~2,Hz)范围内幅值最大相对误差从99.98%,下降到0.80%,以下,相位最大绝对误差从90°下降到1°以内,同时保证了MHD角速度传感器原有的高频特性,输出幅值在整个工作频段的波动性控制在1%,以内.验证了该种混叠滤波器算法有效性,满足卫星千赫兹带宽的测量要求. 展开更多

关键词 补偿 信号融合 MHD角速度传感器 混叠滤波器

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新型反相位驱动双解耦微机械陀螺设计 被引量：4

6

作者 郝燕玲 刘博 史宏洋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期105-110,共6页

为抑制在微机械陀螺中广泛存在的共模干扰问题,提出一种新型振动微机械陀螺结构设计.陀螺结构采用对称设计,将二自由度振荡系统同时引入到驱动模态和敏感模态中.通过在两个驱动质量块上施加反相位驱动力使驱动模态下质量块始终反向振动... 为抑制在微机械陀螺中广泛存在的共模干扰问题,提出一种新型振动微机械陀螺结构设计.陀螺结构采用对称设计,将二自由度振荡系统同时引入到驱动模态和敏感模态中.通过在两个驱动质量块上施加反相位驱动力使驱动模态下质量块始终反向振动.通过左右两个完全相同的框架结构设计,最大限度消除外界振动导致的共模干扰.为消除多自由度驱动模态和敏感模态的耦合,将驱动方向的弹性悬梁引入敏感模态,使微机械陀螺具备双解耦结构.设计出的微机械陀螺,敏感模态增益较驱动模态提高约30 dB.驱动模态和敏感模态的带宽分别为250 Hz和310 Hz.在操作频率区域内可以提供稳定的增益和相位.并且达到有效消除共模干扰的目的. 展开更多

关键词 角速度传感器 双解耦结构 微机械陀螺 反相驱动

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旋转载体用角速率传感器 被引量：3

7

作者 王宏伟 朱嘉林 +1 位作者 张伟 张福学 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第9期47-49,55,共4页

设计制作了一种旋转载体用角速率传感器,该传感器利用旋转载体自身的旋转作为驱动从而敏感旋转载体横滚或俯仰角速率。建立传感器的动力学方程并求得解析解,得到输出电压和传感器敏感质量摆角的关系。实验表明,利用该传感器可以敏感旋... 设计制作了一种旋转载体用角速率传感器,该传感器利用旋转载体自身的旋转作为驱动从而敏感旋转载体横滚或俯仰角速率。建立传感器的动力学方程并求得解析解,得到输出电压和传感器敏感质量摆角的关系。实验表明,利用该传感器可以敏感旋转载体的横滚或俯仰角速率。 展开更多

关键词 旋转载体 电容 角速率传感器 俯仰角速率 动力学方程

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梳齿式微机械陀螺支撑系统的结构仿真与分析 被引量：3

8

作者 李林 李锦明 张文栋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期1144-1147,共4页

微机械陀螺是利用哥氏(wriolis)效应测量角速度的一种角速率传感器。提出一种梳齿式微机械陀螺结构,并且使用有限元仿真软件ANSYS对陀螺中的关键部件———支承梁进行结构仿真,在仿真过程中分别采用了整体建模和简化建模的方法对支撑梁... 微机械陀螺是利用哥氏(wriolis)效应测量角速度的一种角速率传感器。提出一种梳齿式微机械陀螺结构,并且使用有限元仿真软件ANSYS对陀螺中的关键部件———支承梁进行结构仿真,在仿真过程中分别采用了整体建模和简化建模的方法对支撑梁的弹性系数进行了分析比较,最终得出可以采用简化模型代替整体模型对微机械陀螺中的支撑梁进行分析的结论,为陀螺支撑系统的仿真和分析提出了新的思路。 展开更多

关键词 角速率传感器 微机械陀螺 梳齿式 有限元分析 弹性系数

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自然对流对气流式角速度传感器的影响 被引量：4

9

作者 朴林华 丁霞 +1 位作者 李言杰 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第2期182-185,共4页

解释了自然对流对气流式角速度传感器的影响机理。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时气流式角速度敏感元件内的流场。结果表明,由于自然对流的存在,无角速度输入时两热电阻丝... 解释了自然对流对气流式角速度传感器的影响机理。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时气流式角速度敏感元件内的流场。结果表明,由于自然对流的存在,无角速度输入时两热电阻丝处的气流速度之差Δv随倾斜角的不同发生改变,检测电桥输出一个零位电压ΔU,平均绝对偏差为16 mV,在传感器灵敏度为40 mV.[(°)/s]-1时,误差达到0.4(°)/s,导致零位重复性变差;由于自然对流的存在,有角速度输入时两热电阻丝处的气流速度之差Δv也随倾斜角的不同发生,不同角速度情况下,不同倾斜角引起的检测电桥电压ΔU平均相对偏差为2.4%,误差达到0.03(°)/s,引起灵敏度不稳定;自然对流对气流式角速度传感器的零位重复性的影响较大,对灵敏度的稳定性影响较小。该文为消除自然对流对气流式角速度传感器的影响,提高传感器的零位重复性和灵敏度的稳定性提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 自然对流 角速度 流场 传感器

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栅结构微机械陀螺运动特性的研究 被引量：2

10

作者 熊斌 车录锋 王跃林 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期527-530,共4页

对一种新型微机械振动陀螺原型的运动特性进行了理论分析。采用差分电容信号调制解调方法测量了微机械陀螺驱动和检测模态的幅频特性。理论计算和实验结果表明 ,在大气状态下 ,该微机械陀螺驱动模态和检测模态的品质因子具有相近数值 ,... 对一种新型微机械振动陀螺原型的运动特性进行了理论分析。采用差分电容信号调制解调方法测量了微机械陀螺驱动和检测模态的幅频特性。理论计算和实验结果表明 ,在大气状态下 ,该微机械陀螺驱动模态和检测模态的品质因子具有相近数值 ,在 10 0左右。测量了驱动模态静电激励驱动下 ,微机械陀螺检测模态的幅频特性 ,实验结果表明 ,在无角速度输入的情况下 ,微机械陀螺在驱动模态和检测模态的谐振频率处发生谐振。 展开更多

关键词 微电子机械系统 角速度传感器 微机械陀螺 运动特性

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一种新型的角速率传感器——声表面波陀螺 被引量：2

11

作者 李良儿 陈智军 施文康 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第3期250-253,共4页

声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强,灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展;着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理;指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的... 声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强,灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展;着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理;指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的参考振动速度,而使其省掉悬浮振动机构成为简单的单平面结构;提出了亟待研究解决的几个问题。 展开更多

关键词 SAW 角速率传感器 陀螺 哥氏力

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伺服电机转速测量显示与调控系统设计 被引量：2

12

作者 张松 李杰 +2 位作者 祝敬德 刘俊 刘喆 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2014年第5期53-57,76,共6页

提出了一种集精确测量电机转速、上位机实时显示转速及数据存储的综合设计方案。该方案采用角速率传感器测量转速,将FPGA作为微控制器控制模数转换并将传感器的输出值存储并处理,提高了整个系统的处理速度。经试验验证,该系统能实时地... 提出了一种集精确测量电机转速、上位机实时显示转速及数据存储的综合设计方案。该方案采用角速率传感器测量转速,将FPGA作为微控制器控制模数转换并将传感器的输出值存储并处理,提高了整个系统的处理速度。经试验验证,该系统能实时地显示电机的转速,有很好的稳定性和可操作性。 展开更多

关键词 无刷直流电机 角速率传感器 精确测量 实时显示

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一种振动轮式微机械陀螺仪的特性研究 被引量：2

13

作者 董煜茜 高钟毓 张嵘 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1999年第2期39-45,共7页

微机械惯性仪表具有成本低、可靠性高、体积小、重量轻等优点，国际上已有许多报导［１］－［５］。我们研制了一种振动轮式微机械陀螺仪［６］。本文主要针对这种微机械陀螺仪的特性进行研究：设计和研究了陀螺的检测系统、检测轴固有... 微机械惯性仪表具有成本低、可靠性高、体积小、重量轻等优点，国际上已有许多报导［１］－［５］。我们研制了一种振动轮式微机械陀螺仪［６］。本文主要针对这种微机械陀螺仪的特性进行研究：设计和研究了陀螺的检测系统、检测轴固有频率补偿回路，推导出了此类陀螺检测输入角速度的灵敏度、开环和闭环传递函数、交流反馈控制提取同相分量和抑制正交分量的原理，以及闭环控制改善动态测量频带的方法。本文的最后给出了该陀螺原理样机的初步试验结果。 展开更多

关键词 微机械陀螺仪 振动轮式速率陀螺 空间角速度传感器 静电力再平衡回路

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基于Allan方差解耦自适应滤波的MHD/MEMS信号融合方法 被引量：12

14

作者 李醒飞 韩佳辰 刘帆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期237-241,共5页

为满足卫星平台对宽频带角速率测量需求,补偿磁流体动力学(MHD)微角振动传感器低频误差,提出了一种基于Allan方差的解耦自适应Kalman滤波方法,实现了MHD微角振动传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。该方法使用Allan方差计算量测噪声的方差,... 为满足卫星平台对宽频带角速率测量需求,补偿磁流体动力学(MHD)微角振动传感器低频误差,提出了一种基于Allan方差的解耦自适应Kalman滤波方法,实现了MHD微角振动传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。该方法使用Allan方差计算量测噪声的方差,克服了标准Kalman滤波对模型参数精确性要求较高的缺点,同时避免了自适应Kalman噪声参数耦合易滤波发散的问题。实验证明解耦自适应Kalman对单频和混频信号均实现较好融合效果,均方误差降低至融合前的30%,信噪比改善超过10 dB。融合后的输出信号满足卫星千赫兹带宽的测量需求,可用于惯性测量单元中。 展开更多

关键词 MHD微角振动传感器 信号融合 自适应Kalman ALLAN方差

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一种基于磁传感器的MEMS陀螺标定方法 被引量：7

15

作者 刘诗斌 陈露兰 +2 位作者 张韦 王永波 秋颂松 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1700-1703,共4页

根据微型航姿测量系统各传感器的特点,研究出了一种基于磁传感器输出的MEMS陀螺标定方法,并根据MEMS陀螺误差参数模型设计相应的补偿算法,分别对MEMS陀螺的零偏和标度因数误差进行了补偿。与传统标定方法相比,该方法实现简单,适用于现... 根据微型航姿测量系统各传感器的特点,研究出了一种基于磁传感器输出的MEMS陀螺标定方法,并根据MEMS陀螺误差参数模型设计相应的补偿算法,分别对MEMS陀螺的零偏和标度因数误差进行了补偿。与传统标定方法相比,该方法实现简单,适用于现场标定。实验结果表明,该标定方法能够有效地提高MEMS陀螺测量精度,补偿后陀螺在静态条件下2min内,俯仰角漂移小于0.035°,倾斜角漂移小于0.15°,航向角的漂移小于0.2°。当陀螺三轴均有角速率输入时,在角速度小于25°/s情况下误差都能保持在±2°以内。 展开更多

关键词 MEMS陀螺 误差补偿 误差模型 磁传感器 角速率基准

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卫星重力梯度观测数据L1级构建方法 被引量：7

16

作者 吴云龙 郭泽华 +1 位作者 肖云 马林 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期4437-4448,共12页

高精度重力梯度观测数据L1级构建的系统方法是推进我国自主重力卫星任务重要的基础数据处理技术.本文以GOCE卫星L1级数据预处理技术和关键载荷原始数据为参考,面向我国发展的梯度测量卫星的任务需要,系统研究并初步实现了卫星重力梯度... 高精度重力梯度观测数据L1级构建的系统方法是推进我国自主重力卫星任务重要的基础数据处理技术.本文以GOCE卫星L1级数据预处理技术和关键载荷原始数据为参考,面向我国发展的梯度测量卫星的任务需要,系统研究并初步实现了卫星重力梯度观测数据L1级构建方法,主要包括加速度计电压数据转换、多星敏感器联合姿态数据的角速度重建、卫星重力梯度分量构建等技术内容.计算结果表明,加速度计超灵敏轴精度为10^(-10)~10^(-11) m·s^(-2)·Hz^(-1/2),达到重力梯度仪设计精度要求;多星敏感器联合解算最佳姿态角速度w y、w z在10~100 mHz内精度约提升1个量级,其精度约达到10^(-5) rad·s^(-1)·Hz^(-1/2)量级,能够有效抑制低精度角速度分量在坐标系转换中导致的噪声传播;基于维纳滤波方法恢复的角速度在5~100 mHz频段内的平方根功率谱密度提升了(5.21~6.56)×10^(-11) rad·s^(-1)·Hz^(-1/2),显示了基于高精度角速度解算重力梯度分量的必要性;构建重力梯度各分量计算值与全球重力场和海洋环流探测器(GOCE)官方公布的重力梯度分量精度相当,其梯度张量的迹在20~100 mHz频段范围内约为10 mE·Hz^(-1/2),验证了本文构建方法的有效性.研究工作可为下一步我国推进实施民用重力梯度测量卫星任务提供自主的原始数据处理技术支撑与储备. 展开更多

关键词 卫星重力梯度 预处理 星敏感器 角速度重建 重力梯度数据构建

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基于霍尔效应的感应式瞬时旋转角速度传感器 被引量：2

17

作者 赵浩 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期521-524,共4页

设计了一种基于霍尔效应的感应式瞬时旋转角速度传感器,主要包括定子铁心及绕组、霍尔元件和永磁转子3大部分,且永磁转子的磁通在空间气隙中呈正弦规律分布。传感器工作时,永磁转子与被测旋转设备同轴连接,永磁转子的磁场与定子绕组匝... 设计了一种基于霍尔效应的感应式瞬时旋转角速度传感器,主要包括定子铁心及绕组、霍尔元件和永磁转子3大部分,且永磁转子的磁通在空间气隙中呈正弦规律分布。传感器工作时,永磁转子与被测旋转设备同轴连接,永磁转子的磁场与定子绕组匝链耦合,绕组中产生与瞬时旋转角速度呈对应关系的感应电动势。由于定子绕组与霍尔元件的控制端直接连接,则霍尔元件中存在电流,在永磁转子磁场的作用下,霍尔元件产生与瞬时旋转角速度成正比的直流霍尔电势。推导了传感器的输出特性,并对传感器进行了特性测定实验,结果表明其灵敏度系数约为203 mV/(rad·s^(-1)),线性误差约为0.5%。 展开更多

关键词 计量学 旋转角速度 电磁感应 霍尔元件 角速度传感器

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基于数据融合的WLAN/MARG组合定位系统 被引量：3

18

作者 刘兴川 张盛 林孝康 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期2361-2365,共5页

接收信号强度(received signal strength,RSS)浮动和无线接入点缺失是制约无线局域网(wirelesslocal area network,WLAN)定位精度的主要问题。利用智能终端已有的MARG(magnetic,angular rate,andgravity)传感器,设计了基于粒子滤波和卡... 接收信号强度(received signal strength,RSS)浮动和无线接入点缺失是制约无线局域网(wirelesslocal area network,WLAN)定位精度的主要问题。利用智能终端已有的MARG(magnetic,angular rate,andgravity)传感器,设计了基于粒子滤波和卡尔曼滤波的数据融合算法,实现了一个低成本高精度的WLAN/MARG组合定位系统。该系统利用WLAN和MARG定位技术的互补特性,有效校正了由RSS浮动引起的定位误差和由传感器噪声引起的累积误差。室内WLAN环境下的实验结果表明,本文所提系统,相比WLAN和MARG定位系统,定位均方根误差分布减少了62%和91%,并且有效扩大了系统应用范围。 展开更多

关键词 无线局域网 组合定位 数据融合 MARG传感器 粒子滤波

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微机械角速率传感器CMOS闭环驱动电路

19

作者 尹亮 刘晓为 +1 位作者 陈伟平 周治平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期6-10,共5页

为解决微机械角速率传感器的驱动信号对检测电极的耦合问题,提出一种基于电压频率调制闭环静电力驱动方法.该方法将驱动电压调制到高频,有效地将机械谐振频率与电压驱动频率分离,同时不改变驱动静电力的相位与频率.采用自动增益控制电... 为解决微机械角速率传感器的驱动信号对检测电极的耦合问题,提出一种基于电压频率调制闭环静电力驱动方法.该方法将驱动电压调制到高频,有效地将机械谐振频率与电压驱动频率分离,同时不改变驱动静电力的相位与频率.采用自动增益控制电路使得闭环驱动幅值非稳定性为0.01%,片上集成跨阻放大器可实现1 aF/sqrt(Hz)电容变化测量.闭环驱动电路采用18 V高压N阱CMOS工艺设计,芯片面积18.9 mm2.在±9 V电源条件下,角速率传感器输出刻度因子10 mV.((°).s-1)-1,线性度0.3%,偏置稳定性190((°)/h).测试结果表明,该方法在机械表头常压封装下(品质因子为80),无需后续电路相位调整,即能有效的实现传感器的闭环自激驱动. 展开更多

关键词 角速率传感器 寄生电容 跨阻放大器 专用集成电路

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基于星敏感器的卫星角速度估计精度分析

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作者 李晓 赵宏 +1 位作者 武延鹏 王立 《空间控制技术与应用》 2012年第3期16-20,共5页

重点研究星敏感器自身特性对角速度估计精度的影响,分析了星敏感器动态情况下恒星矢量测量精度,推导出恒星矢量测量误差与星像目标中心提取误差之间的关系;进而研究了最小二乘角速度估计算法的精度,得出其精度影响因素:星像目标中心提... 重点研究星敏感器自身特性对角速度估计精度的影响,分析了星敏感器动态情况下恒星矢量测量精度,推导出恒星矢量测量误差与星像目标中心提取误差之间的关系;进而研究了最小二乘角速度估计算法的精度,得出其精度影响因素:星像目标中心提取误差、曝光时间、恒星矢量数目及相互夹角;最后以给定的星敏感器参数和实际恒星分布进行数学仿真,验证了采用星敏感器估计角速度的可行性. 展开更多

关键词 星敏感器 最小二乘 角速度估计

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