电容式加速度计系统的非线性分析及线性化控制 被引量：7

1

作者 范达 刘云峰 董景新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期734-738,共5页

电容式静电力反馈加速度计只有在敏感质量工作于对称点位置附近微小范围内时,系统可以近似成为线性系统。但由于敏感表头的加工误差以及振动使得加速度计的质量块会偏移量过大,从而非线性将表现明显。针对加速度计系统非线性的两个主要... 电容式静电力反馈加速度计只有在敏感质量工作于对称点位置附近微小范围内时,系统可以近似成为线性系统。但由于敏感表头的加工误差以及振动使得加速度计的质量块会偏移量过大,从而非线性将表现明显。针对加速度计系统非线性的两个主要来源,对非线性引起的失稳现象及振动过程中发生的输出直流成分漂移现象的原因进行了分析说明,并提出一种利用反函数将系统完全线性化后再进行校正网络设计的控制方法.仿真结果表明这种方法可以改善系统的稳定性且克服振动漂移。 展开更多

关键词 电容式加速度计 振动漂移 系统线性化 非线性反函数

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电容式加速度计敏感结构优化设计与仿真 被引量：2

2

作者 洪利 穆如旺 +2 位作者 姚振静 韩智明 李亚南 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第10期21-26,共6页

介绍一种电容式加速度计的敏感结构,通过Solidworks三维实体模型软件对其建模,推导敏感结构固有频率、灵敏度计算公式,进行理论计算,并对敏感元件簧片尺寸进行优化设计。采用有限元ANSYS仿真软件对敏感结构进行静态和模态分析,对该型加... 介绍一种电容式加速度计的敏感结构,通过Solidworks三维实体模型软件对其建模,推导敏感结构固有频率、灵敏度计算公式,进行理论计算,并对敏感元件簧片尺寸进行优化设计。采用有限元ANSYS仿真软件对敏感结构进行静态和模态分析,对该型加速度计进行动态性能测试。实验结果表明:该型加速度计敏感结构固有频率可达近100 Hz,加速度计频率带宽拓展了130%,仪器抗干扰能力也得到大幅提升,为仪器设备中具有相似敏感结构的振动分析方法和集中参数布置设计提供了参考。 展开更多

关键词 电容式加速度计 敏感结构 优化设计 簧片 固有频率 灵敏度

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微机械电容式加速度计检测电路设计 被引量：4

3

作者 石云波 王玲 刘俊 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第8期59-60,73,共3页

通过对MEMS电容式加速度计的差分电容检测电路优缺点的比较,结合直流充放电检测方法和交流测量方法的优点,设计了微分检测电路,用方波作为载波。该电路由方波信号发生器、微分电路、全波整流电路和滤波电路组成。经试验验证:可检测到10-... 通过对MEMS电容式加速度计的差分电容检测电路优缺点的比较,结合直流充放电检测方法和交流测量方法的优点,设计了微分检测电路,用方波作为载波。该电路由方波信号发生器、微分电路、全波整流电路和滤波电路组成。经试验验证:可检测到10-16F的差分电容,且其非线性度小于±1%FS,可作为MEMS电容式加速度计的后续处理电路。 展开更多

关键词 电容式加速度计 差分电容 全波整流

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电容式加速度计自动校零技术的研究 被引量：2

4

作者 朱武 孟逢逢 张佳民 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第7期44-46,共3页

阐述了采用静电力自动调整微机械(MEMS)电容式加速度计零点的基本原理,设计了数字电位器MAX4502与单片机接口的自动校零电路,并给出了自动校零的程序流程图。实验表明零点可以伺服稳定在30μV以内,调零快、调零效果较好。

关键词 电容式加速度计 微机械 数字电位器 自动校零

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微电容式加速度计的闭环控制技术研究

5

作者 李燕 张国兴 +1 位作者 王玲 刘军 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第6期61-62,共2页

为提高微电容式加速度计的线性度和工作带宽,在设计微电容式加速度计的检测电路时,要使系统工作在闭环状态下,通过静电力反馈的方式能很好的实现闭环控制。本文主要论述了闭环控制的原理,即通过静电力反馈来实现平衡控制。并通过计算保... 为提高微电容式加速度计的线性度和工作带宽,在设计微电容式加速度计的检测电路时,要使系统工作在闭环状态下,通过静电力反馈的方式能很好的实现闭环控制。本文主要论述了闭环控制的原理,即通过静电力反馈来实现平衡控制。并通过计算保证了闭环控制系统的稳定性。可见,闭环工作下的电容式加速度计的稳定性、精度、线性度等都得到了提高。 展开更多

关键词 电容式加速度计 闭环控制 线性度 带宽

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三质量块MEMS三轴电容式加速度计的设计 被引量：12

6

作者 李开富 蒋婷 +4 位作者 郭小伟 李绍荣 章龙管 张兴 牟松 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第10期193-201,共9页

为解决电容式加速度计灵敏度低,交叉灵敏度高等性能问题,设计了一种新的三质量块MEMS三轴电容式加速度计,该三质量块加速度计能够测量x、y、z三个正交轴的外加加速度,单独的横向(x、y轴)和垂直轴(z轴)加速度计集成在同一SOI晶片上,并键... 为解决电容式加速度计灵敏度低,交叉灵敏度高等性能问题,设计了一种新的三质量块MEMS三轴电容式加速度计,该三质量块加速度计能够测量x、y、z三个正交轴的外加加速度,单独的横向(x、y轴)和垂直轴(z轴)加速度计集成在同一SOI晶片上,并键合在玻璃基板上,实现了低交叉灵敏度和高机械灵敏度。分析并建立加速度计结构的数学模型,并通过COMSOL仿真分析,优化获得了加速度计的结构和尺寸,设计出的该三质量块加速度计的垂直轴方向的位移灵敏度为1.53669μm/g,水平轴方向的位移灵敏度为6.78μm/g,交叉灵敏度均小于1%。 展开更多

关键词 三质量块 三轴电容式加速度计 高机械灵敏度 低交叉灵敏度 SOI

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电容式加速度计的温度特性分析与补偿设计 被引量：2

7

作者 肖珊珊 洪利 +2 位作者 姚振静 韩智明 李亚南 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第11期151-155,161,共6页

电容式加速度传感器的弹性元件在不同温度条件下存在不同形变,导致传感器的零输入响应产生变化,影响了系统的线性特性。为此,采用ANSYS对加速度计的机械敏感模块进行了温度场的有限元分析,对极板位移与温度进行数学建模,进而提出了一种... 电容式加速度传感器的弹性元件在不同温度条件下存在不同形变,导致传感器的零输入响应产生变化,影响了系统的线性特性。为此,采用ANSYS对加速度计的机械敏感模块进行了温度场的有限元分析,对极板位移与温度进行数学建模,进而提出了一种针对实时温度的非线性补偿控制方式。仿真验证结果表明:该方法能够有效降低温度对系统造成的影响,对于零漂的输出误差降低49.93%,并保证了系统在不同频段工作输出的稳定性,这也为电容式加速度传感器的性能改进提供了一种思路。 展开更多

关键词 电容式加速度计 温度特性 非线性补偿控制

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±16g三质量块三轴MEMS电容式加速度计的设计 被引量：2

8

作者 虎勇 李绍荣 +5 位作者 郭威 蒋婷 郭小伟 邹力 任颖慧 梁杰 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期444-450,共7页

微电子机械系统(MEMS)惯性传感器(如加速计、陀螺仪)具有高性能、低功耗、低成本、集成度高、可靠性高、体积小等特点。但MEMS传感器交叉串扰仍较大,影响了加速度的测量。该文设计了一个量程为±16 g的三质量块三轴MEMS电容式加速... 微电子机械系统(MEMS)惯性传感器(如加速计、陀螺仪)具有高性能、低功耗、低成本、集成度高、可靠性高、体积小等特点。但MEMS传感器交叉串扰仍较大,影响了加速度的测量。该文设计了一个量程为±16 g的三质量块三轴MEMS电容式加速度计结构,通过对所设计的结构进行静力学分析和模态分析,保证加速度计良好的抗过载能力。仿真结果表明,该结构实现了模态分离避免了模态干扰,且交叉灵敏度均小于0.3%,有效地降低了交叉串扰。 展开更多

关键词 电容式加速度计 高精度 MEMS 三质量块

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变刚度单轴电容式MEMS加速度计设计 被引量：2

9

作者 洪逸飞 武焕臣 +2 位作者 汤沛源 刘晨 李磊 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期70-73,共4页

本文提出了一种利用静电弹簧软化效应提高加速度计灵敏度的方法。加速度计采用4组U型弹簧对敏感质量进行支撑,敏感质量上设计了差分电容检测结构和静电调谐结构。实现了结构谐振频率可调,保证了加速度计的结构强度,提高了传感器灵敏度... 本文提出了一种利用静电弹簧软化效应提高加速度计灵敏度的方法。加速度计采用4组U型弹簧对敏感质量进行支撑,敏感质量上设计了差分电容检测结构和静电调谐结构。实现了结构谐振频率可调,保证了加速度计的结构强度,提高了传感器灵敏度。建立了加速度计的数学结构模型。通过仿真,对加速度计进行模态分析,研究了调谐电压对灵敏度的影响。结果表明:当调谐电压增大到30 V时,加速度计的位移灵敏度增加了34%,电容灵敏度增加了39.7%,谐振频率降低了13.4%。最后利用实验进行谐响应分析,发现加速度计的谐振频率降低了17.5%,验证了变刚度方案的可行性。 展开更多

关键词 MEMS 电容式加速度计 灵敏度 变刚度 谐响应分析

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MEMS加速度计系统动态特性分析与评估方法

10

作者 张天祺 刘国文 +1 位作者 李兆涵 刘福民 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第9期892-901,共10页

带宽特性是衡量微机电系统(MEMS)电容式加速度计动态性能的重要指标。通过分析MEMS电容式加速度计环路各个模块的电学逻辑关系,推导了加速度计环路控制系统和接口电路传递函数,结合Simulink仿真开展了加速度计环路及接口电路幅相特性系... 带宽特性是衡量微机电系统(MEMS)电容式加速度计动态性能的重要指标。通过分析MEMS电容式加速度计环路各个模块的电学逻辑关系,推导了加速度计环路控制系统和接口电路传递函数,结合Simulink仿真开展了加速度计环路及接口电路幅相特性系统分析。提出了以模拟线振动平台为依托完整表征加速度计系统动态特性的方案,将加速度计数字信号输出经由数模转换器转为模拟电信号激振线振动平台,构建了基于数模转换器的加速度计数字带宽评测系统。比较分析了两种不同评估方案下加速度计系统相位延迟的完整度,实验结果表明所选方案实测加速度计数字系统输出带宽为172.1 Hz,在30 Hz定频应用下相频响应实际偏差为0.1°,数字化带宽测试系统误差精度满足带宽测试需求。 展开更多

关键词 MEMS电容式加速度计 环路控制 频率特性 数模转换器 带宽

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一种电容式微机械加速度计的设计 被引量：10

11

作者 郑旭东 曹学成 +3 位作者 郑阳明 罗斯建 王跃林 金仲和 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期226-229,共4页

介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计。该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度。对加速度计进行了结构设计和分析。给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决... 介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计。该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度。对加速度计进行了结构设计和分析。给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决深反应离子刻蚀过程中的过刻蚀现象的方法。初步测试结果表明,该加速度计的灵敏度比较理想,谐振频率与理论计算相吻合。 展开更多

关键词 电容式加速度计 微机电系统 深反应离子刻蚀 滑膜阻尼

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电容式微加速度计的气膜阻尼分析 被引量：2

12

作者 王卫东 贾建援 +1 位作者 樊康旗 李萌萌 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期221-224,共4页

针对电容式微加速度计中的气膜阻尼问题,基于稀薄气体动力学理论和滑流修正的压膜雷诺方程,分析了敏感质量块在轴向运动中受到的气膜阻尼效应,得到了阻尼力和阻尼系数的简化解析解。研究结果表明,敏感质量块受到的气膜阻尼力不但与尺寸... 针对电容式微加速度计中的气膜阻尼问题,基于稀薄气体动力学理论和滑流修正的压膜雷诺方程,分析了敏感质量块在轴向运动中受到的气膜阻尼效应,得到了阻尼力和阻尼系数的简化解析解。研究结果表明,敏感质量块受到的气膜阻尼力不但与尺寸和速度有关,还与固体壁面的材质、表面粗糙度和光洁度等特性有关。通过实例分析给出了三种减小气膜阻尼的方法,指出动量协调系数是影响气膜阻尼(尤其是压膜阻尼)的关键因素之一。 展开更多

关键词 电容式加速度计 气膜阻尼 雷诺方程 阻尼系数

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矩形截面电容式微加速度计气膜阻尼研究

13

作者 王卫东 贾建援 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z2期327-330,共4页

基于滑流修正的气体压膜雷诺方程,分析了矩形截面电容式微加速度计的敏感质量块在轴向运动中受到的气膜阻尼指出了质量块受到的气膜阻尼力不仅与尺寸和速度有关,还与动量协调系数有关;得到了阻尼力和阻尼系数的简化解析解。

关键词 电容式加速度计 气膜阻尼 雷诺方程 阻尼系数

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电容式微加速度计闭环检测电路 被引量：5

14

作者 宋星 房建成 盛蔚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期384-388,共5页

针对硅微惯性器件中的微小差分电容检测,提出了一种应用于三明治结构差分电容式微机械加速度计的闭环检测电路.通过等电势屏蔽法,相干解调技术和增加激励信号对称性等技术屏蔽杂散电容,抑制了电路噪声和共模误差,提高了检测电路的微弱... 针对硅微惯性器件中的微小差分电容检测,提出了一种应用于三明治结构差分电容式微机械加速度计的闭环检测电路.通过等电势屏蔽法,相干解调技术和增加激励信号对称性等技术屏蔽杂散电容,抑制了电路噪声和共模误差,提高了检测电路的微弱信号辨识能力;静电力平衡闭环检测克服了开环输出信号的非线性缺陷,实现了高线性度、高分辨率的电容检测.设计的闭环检测电路具有电路简单、线性度好、抗干扰性强和易于集成的特点.实验结果表明,加速度计量程可达±15g,电容分辨率可达10-16F. 展开更多

关键词 微机械电容式加速度计 电容检测 微弱信号检测 锁相放大

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一种大厚度的三轴差分电容式硅微加速度计 被引量：7

15

作者 曹新平 张大成 +2 位作者 黄如 张兴 王阳元 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期572-575,共4页

介绍了一种新型三轴全差分电容式加速度计的设计和制备。设计的加速度计采用了三个共用同一玻璃衬底的大厚度差分电容式微结构 ,分别用于检测三个垂直方向的加速度。同时 ,对所设计的微结构从理论和数值上进行了详细的分析。用有限元分... 介绍了一种新型三轴全差分电容式加速度计的设计和制备。设计的加速度计采用了三个共用同一玻璃衬底的大厚度差分电容式微结构 ,分别用于检测三个垂直方向的加速度。同时 ,对所设计的微结构从理论和数值上进行了详细的分析。用有限元分析工具 ANSYS对器件进行了模拟 ,模拟结果显示出器件设计的合理性。最后 。 展开更多

关键词 三轴差分电容式硅微加速度计 偏轴灵敏度 有限元模拟 模态 压膜阻尼

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电容式硅微结构加速度计动态特性的研究 被引量：2

16

作者 洪连进 陈洪娟 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 2003年第3期220-222,共3页

为了克服传统的加速度计动态测试方法的不足 ,提出了一种借助于静电力来获得加速度计动态特性的方法 ,对这种方法进行了理论分析和试验研究 ,给出了利用该方法得到的加速度计频率特性曲线 ,并与在标准振动台上得到的结果进行了比较 ,结... 为了克服传统的加速度计动态测试方法的不足 ,提出了一种借助于静电力来获得加速度计动态特性的方法 ,对这种方法进行了理论分析和试验研究 ,给出了利用该方法得到的加速度计频率特性曲线 ,并与在标准振动台上得到的结果进行了比较 ,结果表明其误差小于 1.9%。 展开更多

关键词 电容式硅微结构加速度计 动态测试 静电力 试验研究 振动台 测量误差

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用于中间弹道测试的电容式抗高过载低量程加速度计 被引量：2

17

作者 孟立凡 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2000年第1期45-48,共4页

介绍了用于中间弹道测试的电容式抗高过载低量程加速度计设计原理、动态标定方法,限位器结构的设计。实验表明,此传感器不仅能承受膛内纵、横向加速度、高压力、高频振动、抗高温,又能满足中间弹道低量程高灵敏度的要求。

关键词 电容式加速度计 限位结构 动态标定

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电容式硅微加速度计变换方程的研究

18

作者 洪连进 陈洪娟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2002年第6期1-3,共3页

研究了利用硅薄片为敏感元件的电容式加速度计 ,加速度计的悬臂梁与惯性质量块是一个整体结构 ,可以消除元件弹性连接的不完善性 ,而且极板间隙中空气相对介电常数εr 的高稳定性是这种电容式传感器的优点之一。给出了敏感元件的实际弯... 研究了利用硅薄片为敏感元件的电容式加速度计 ,加速度计的悬臂梁与惯性质量块是一个整体结构 ,可以消除元件弹性连接的不完善性 ,而且极板间隙中空气相对介电常数εr 的高稳定性是这种电容式传感器的优点之一。给出了敏感元件的实际弯曲函数 ,分析了其变换方程及非线性。研究表明 ,在设计电容式硅微加速度计时 ,只要间隙调制深度在 -0 .5～ +0 .5 ,加速度计的变换函数基本满足线性 。 展开更多

关键词 变换方程 非线性误差 电容式硅微加速度计

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抗高过载低量程加速度计测量电路设计及调试

19

作者 孟立凡 王恩怀 +1 位作者 齐红丽 刘双峰 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2004年第3期53-56,共4页

介绍了一种电容式抗高过载低量程加速度计差动脉宽调制电路的工作原理以及振荡电路和信号处理电路的设计。经过实验调试,证明此电路具有较高的精确度和抗干扰能力。另外,还对电路调试中出现的问题进行了分析,并提出了一些可行的措施。

关键词 传感器技术 电容式加速度计 差动脉宽调制 电路调试

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基于有限元法的MEMS加速度计热应力分析 被引量：7

20

作者 游侠飞 吴昌聚 +1 位作者 郑阳明 金仲和 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期193-197,共5页

残余应力对MEMS器件的力学性能、可靠性和寿命都有较大的影响。基于MEMS电容式加速度计,采用热结构耦合场分析方法,对热应力的影响进行了仿真分析,并和实验结果进行比较。结果表明热应力不是影响器件性能的主要因素,而仿真模型中未考虑... 残余应力对MEMS器件的力学性能、可靠性和寿命都有较大的影响。基于MEMS电容式加速度计,采用热结构耦合场分析方法,对热应力的影响进行了仿真分析,并和实验结果进行比较。结果表明热应力不是影响器件性能的主要因素,而仿真模型中未考虑到的一些物理因素和工艺误差则可能是主要因素。针对课题组加速度计的制备过程从工艺的角度提出了相应的改进措施,为加速度计温度补偿模型的完善以及改版设计提供参考。 展开更多

关键词 MEMS 有限元法 电容式加速度计 热应力

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