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一种压阻式硅微复合量程加速度计 被引量:2
1
作者 郭涛 鲍爱达 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2010年第6期186-189,共4页
针对常规弹药制导化应用中对大动态范围变化加速度参数测试的需求,以及空间尺寸的限制,采用多个不同量程加速度计进行测量所带来的极大不便和误差问题。文中设计了一种具有10g、100g、500g和10000g四种量程的硅微压阻式复合量程加速度计... 针对常规弹药制导化应用中对大动态范围变化加速度参数测试的需求,以及空间尺寸的限制,采用多个不同量程加速度计进行测量所带来的极大不便和误差问题。文中设计了一种具有10g、100g、500g和10000g四种量程的硅微压阻式复合量程加速度计,并对其作了静、动力学仿真分析,在此基础上对所加工和封装好的复合量程加速度计进行了静、动态特性标定,标定结果表明该复合量程加速度计具有良好的静、动态特性,可以完成四个覆盖高低量程加速度值的测量。 展开更多
关键词 硅微复合量程加速度计 动态特性 静态特性
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复合量程微加速度计动态特性分析
2
作者 隽昌薇 费庆国 郭涛 《电子设计工程》 2009年第8期90-91,94,共3页
介绍一种复合量程微加速度计,并分析其加速度计的阻尼比、幅频特性和相频特性,计算出其工作的频响范围。对加速度计的动态特性进行测试,对比分析理论计算结果与测试结果,验证该复合量程加速度计满足设计要求,可以有效地工作在4个量程范... 介绍一种复合量程微加速度计,并分析其加速度计的阻尼比、幅频特性和相频特性,计算出其工作的频响范围。对加速度计的动态特性进行测试,对比分析理论计算结果与测试结果,验证该复合量程加速度计满足设计要求,可以有效地工作在4个量程范围内。 展开更多
关键词 复合量程速度计 动态特性 频率响应 阻尼
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硅微谐振加速度计的温度特性 被引量:7
3
作者 王巍 王岩 +1 位作者 庄海涵 邢朝洋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期255-258,共4页
硅微谐振加速度计以其小体积、低成本和高精度的频率信号输出,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。温度特性是影响硅微谐振加速度计精度水平的重要因素。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从结构设计方法、工艺流程加工和闭环控... 硅微谐振加速度计以其小体积、低成本和高精度的频率信号输出,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。温度特性是影响硅微谐振加速度计精度水平的重要因素。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从结构设计方法、工艺流程加工和闭环控制回路方面分析了温度对零位和标度因数的影响因素,同时给出了相应解决措施。研制的硅微谐振加速度计基频约为17 kHz,标度因数约220 Hz/g,在-40~+70℃范围内,谐振频率的温度系数为-71.5×10-6/℃,标度因数的温度系数为-610×10-6/℃,样机在常温下谐振频率的相对稳定性为0.313×10-6,1.5 h零偏稳定性达到42.5μg。 展开更多
关键词 谐振速度计 温度特性 结构优化 闭环控制
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基于FPGA的高精度硅微谐振加速度计数据采集与参数补偿系统设计与实现 被引量:6
4
作者 王岩 张玲 +1 位作者 邢朝洋 曾青林 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期394-398,共5页
硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。频率信号的高精度采集和系统参数补偿是提高硅微谐振加速度计性能的重要手段之一。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从双路差动频率信号的精... 硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。频率信号的高精度采集和系统参数补偿是提高硅微谐振加速度计性能的重要手段之一。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从双路差动频率信号的精确采集和系统误差参数补偿角度出发,分析了数据采集的原理,提出了一种高精度硅微谐振加速度计用数据采集与参数补偿方法。给出了设计思路和电路实现方法,讨论了误差来源与改进方法。所设计的数据采集系统针对中心频率18 k Hz.,标度因数400 Hz/g,量程±20g的加速度计,数据更新周期200 ms下频率分辨率为0.0005 Hz,等效加速度分辨率达到1.25μg。测试表明,补偿后的硅微谐振加速度计,在全温(-40^+70℃)内,K0温度系数从262μg/℃降低到29.9μg/℃,K1变化量从4.18%降低到2.04‰,全量程非线性从7.16‰降低到0.128‰,系统参数满足设计指标。 展开更多
关键词 谐振速度计 FPGA 数据采集 参数补偿
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硅微谐振加速度计的模态分析与实验 被引量:6
5
作者 张秀丽 何晓飞 +2 位作者 尹永刚 方政翔 韩丰田 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期690-694,700,共6页
针对硅微谐振加速度计在进行结构设计时,如何根据模态特性选取工作模态这一问题,比较分析了加速度计工作在两种不同振动模态下的性能参数。首先采用刚度法分析了谐振器的振动特性,得出能够反映谐振器振动状态的两种模态即同相振动模态... 针对硅微谐振加速度计在进行结构设计时,如何根据模态特性选取工作模态这一问题,比较分析了加速度计工作在两种不同振动模态下的性能参数。首先采用刚度法分析了谐振器的振动特性,得出能够反映谐振器振动状态的两种模态即同相振动模态和反相振动模态,结合理论推导和仿真结果得出两种振动模态下谐振频率差值与标度因数差值呈线性关系;其次通过分析两种振动模态下的能量分布情况,得出两种振动模态下谐振器的品质因数与振梁振动幅值之间的关系,同相模态振动一个周期所消耗能量约为反相模态所消耗能量的2倍;最后通过评估硅微谐振加速度计的噪声,阐明了两种振动模态下部分噪声分量不同的原因并进行了实验验证。实验结果表明,在相同驱动电压下,同相模态相比反相模态总体噪声增大25.7%。该研究为设计硅微谐振式加速度计时,确定谐振器的振动模态及驱动方案提供了参考依据。 展开更多
关键词 谐振速度计 模态分析 同相模态 反相模态
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硅微谐振加速度计高精度相位闭环控制系统设计与实现 被引量:7
6
作者 王岩 张玲 邢朝洋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期688-692,共5页
硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。高精度相位闭环控制系统是决定硅微谐振加速度计精度水平的重要因素。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从闭环控制系统设计的角度,分析了相... 硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。高精度相位闭环控制系统是决定硅微谐振加速度计精度水平的重要因素。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从闭环控制系统设计的角度,分析了相位闭环控制回路的原理,提出了一种可以消除匀加速误差的高精度三阶无静差相位闭环控制方案。给出了设计思路,研究了环路性能测试方法,讨论了闭环系统相位误差的来源与抑制方法。所设计的闭环回路在0.1 Hz处静态增益为170 dB,启动时间小于20 ms,实测带宽为432 Hz,全温范围内相位闭环回路相差变化0.84°,系统参数满足设计指标。 展开更多
关键词 谐振速度计 相位闭环 三阶无静差 误差分析
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硅微振梁式加速度计抗温漂的微结构及工艺设计 被引量:5
7
作者 王帆 董景新 +1 位作者 赵淑明 严斌 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期227-232,共6页
针对硅微振梁式加速度计输出频率随环境温度漂移的问题,提出了抗温漂的硅微结构设计方法及相关工艺,降低了环境温度对输出的影响,在室温条件即可达到一定精度。通过建立"硅-玻璃"和"玻璃-陶瓷"耦合模型,分析了造成... 针对硅微振梁式加速度计输出频率随环境温度漂移的问题,提出了抗温漂的硅微结构设计方法及相关工艺,降低了环境温度对输出的影响,在室温条件即可达到一定精度。通过建立"硅-玻璃"和"玻璃-陶瓷"耦合模型,分析了造成硅微振梁式加速度计温度漂移的原因。然后提出了"抗温漂耦合设计"的微结构和"半粘结封装"的封装工艺,降低了耦合模型中的理论温漂。利用加工出的原理样机进行实验,结果显示,采用抗温漂结构设计及封装工艺的原理样机,输出频率的温漂系数为-3.5×10-6/℃,室温下零偏稳定性为72.0μg。实验验证了抗温漂理论的可行性,可以满足室温下高精度硅微振梁式加速度计的设计要求。 展开更多
关键词 振梁式速度计 温度漂移 抗温漂耦合设计 半粘结封装
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高精度硅微谐振加速度计工程化设计与实现 被引量:3
8
作者 王岩 赵克 +1 位作者 张玲 邢朝洋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期229-234,共6页
硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。工程化设计是硅微谐振加速度计从原理样机向成熟产品转化过程中的关键步骤之一。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从工程实用化设计角度出发... 硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。工程化设计是硅微谐振加速度计从原理样机向成熟产品转化过程中的关键步骤之一。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从工程实用化设计角度出发,提出了一种高精度硅微谐振加速度计工程化设计方法。分别从系统设计、结构设计、控制电路设计和测试与补偿技术等方面进行了分析和对比,讨论了误差来源与改进方法。测试表明,设计的高精度硅微谐振加速度计质量块基频大于3 k Hz,谐振音叉中心频率约18 k Hz,标度因数大于100 Hz/g,量程±40 g,死区小于0.67 mg,带宽大于200 Hz,振动整流误差0.344 mg,零位一次通电稳定性优于50μg,测试结果基本满足工程化应用指标。 展开更多
关键词 谐振速度计 工程化 设计 实现
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基于闭环点位置控制的硅微梳齿式加速度计温漂抑制方法 被引量:6
9
作者 徐哲 刘云峰 董景新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期114-119,共6页
环境温度的变化会造成硅微加速度计检测电路输出漂移,从而使加速度计敏感质量的闭环点位置产生漂移。通过分析闭环点位置对加速度计标度因素K1和零偏K0的影响,证明了闭环点位置漂移是造成零偏K0温漂的主要因素和标度因素K1温漂的次要因... 环境温度的变化会造成硅微加速度计检测电路输出漂移,从而使加速度计敏感质量的闭环点位置产生漂移。通过分析闭环点位置对加速度计标度因素K1和零偏K0的影响,证明了闭环点位置漂移是造成零偏K0温漂的主要因素和标度因素K1温漂的次要因素。提出了加速度计闭环点位置控制方法,通过在环内加入控制电压可使闭环点始终工作于稳定位置。试验结果证明,该方法可显著降低零偏K0的温漂,闭环点始终位于零反馈位置时零偏K0的温漂系数可降低一个数量级,且温漂滞环可被压缩至±1 mV(±7.77 mg)以内。 展开更多
关键词 梳齿式速度计 温漂 闭环点位置 滞环
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静电伺服微加速度计的量程设计 被引量:4
10
作者 何晓平 张德 文贵印 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第6期90-93,共4页
详细推导了静电伺服加速度计在定极板上施加直流偏压、交流驱动电压,动极板上有反馈直流电压和交流检测电压的情况下,检测质量(动极板)受到的静电力。通过对静电力的分析,得出静电伺服微加速度计的量程除了受系统能提供的最大静电力限制... 详细推导了静电伺服加速度计在定极板上施加直流偏压、交流驱动电压,动极板上有反馈直流电压和交流检测电压的情况下,检测质量(动极板)受到的静电力。通过对静电力的分析,得出静电伺服微加速度计的量程除了受系统能提供的最大静电力限制外,还需满足电刚度小于与机械刚度的条件,该电刚度是极板上所有的直流电压、交流电压产生的电刚度之和。离心实验证明,利用该原则设计的“叉指”结构静电伺服微加速度计的量程达到了设计值。该设计原则可以为此类加速度计的设计提供参考。 展开更多
关键词 静电伺服速度计 量程设计 电刚度 静电力 直流偏压 交流驱动电压 动极板 定极板
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压阻式高量程微加速度计的设计 被引量:2
11
作者 龚珊 徐晓辉 +1 位作者 郭涛 王春水 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期158-161,共4页
为了满足过载环境对高量程加速度计的需求,设计了一种高量程微加速度计。通过对敏感结构建立数学模型及Ansys静力学仿真,确定了该加速度计的总体设计,最后对加工完成的加速度计进行了测试。结果表明,该加速度计的灵敏度为193.3μV/g,在... 为了满足过载环境对高量程加速度计的需求,设计了一种高量程微加速度计。通过对敏感结构建立数学模型及Ansys静力学仿真,确定了该加速度计的总体设计,最后对加工完成的加速度计进行了测试。结果表明,该加速度计的灵敏度为193.3μV/g,在受到10 000 g以上的加速度作用时仍能正常工作,能够满足实际需要。 展开更多
关键词 高过载 量程 速度计 压阻效应 仿真
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一种高精度微硅加速度计的模态分析与模拟验证 被引量:2
12
作者 魏海龙 单光宝 刘建朝 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2003年第4期70-72,共3页
文章介绍了一种“轿式”结构高精度微硅加速度计的总体结构。从振动机理出发,重点分析该加速度计的振动模态与结构参数的关系,得出了两者之间的函数关系,利用Ansys结构分析软件对其进行了模拟验证。
关键词 高精度速度计 模态分析 模拟验证 有限元分析 工作原理
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三轴硅微静电加速度计的实验研究 被引量:1
13
作者 王嫘 韩丰田 +1 位作者 董景新 刘云峰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期359-363,共5页
静电加速度计依靠可控静电力将敏感质量无接触地悬浮在电极腔内,在空间微重力环境下通过降低带宽和量程可以实现极高的分辨率。设计了一种采用玻璃-硅-玻璃"三明治"结构、环形敏感质量、体硅加工工艺的三轴硅微静电加速度计,... 静电加速度计依靠可控静电力将敏感质量无接触地悬浮在电极腔内,在空间微重力环境下通过降低带宽和量程可以实现极高的分辨率。设计了一种采用玻璃-硅-玻璃"三明治"结构、环形敏感质量、体硅加工工艺的三轴硅微静电加速度计,对加速度计的力/力矩平衡回路进行了分析。采用基于DSP的数字控制器,实现了环形敏感质量的五自由度稳定悬浮,在大气环境下测试了静电加速度计的性能。电测法测试结果表明静电加速度计的轴向量程4.22 g,噪声谱密度0.19 mg/Hz1/2;径向量程4.63 g,噪声谱密度0.44 mg/Hz1/2。 展开更多
关键词 速度计 静电悬浮 工艺 三轴速等计
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复合量程MEMS加速度计抗高过载的优化设计 被引量:1
14
作者 徐香菊 朱杰 +1 位作者 郭涛 李文燕 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期149-151,共3页
在航空航天及武器系统中,传感器承受很大的冲击,这就要求传感器具有很高的抗高过载能力。文中在原有基础上对复合量程微加速度计中的高低量程模块进行抗高过载设计的优化。试验测得优化后的结构能够抗20000g,能够有效地满足高过载高冲... 在航空航天及武器系统中,传感器承受很大的冲击,这就要求传感器具有很高的抗高过载能力。文中在原有基础上对复合量程微加速度计中的高低量程模块进行抗高过载设计的优化。试验测得优化后的结构能够抗20000g,能够有效地满足高过载高冲击环境的要求。 展开更多
关键词 抗高过载 复合量程速度计 ANSYS
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一种硅微型加速度计的制备与测试方法研究 被引量:2
15
作者 张燕娥 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1998年第4期57-61,共5页
本文介绍了硅微型扭摆式静电力平衡加速度计的工作原理、结构设计、制备技术及测试方法,这对于研制硅微型加速度计具有一定的参考价值。
关键词 速度计 制备 测试
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微机械硅加速度计的性能分析 被引量:2
16
作者 贺玲 薛大同 《真空与低温》 2003年第2期63-70,共8页
介绍了各种类型的微机械硅加速度计的工作原理及特性,通过比较各类型硅加速度计的优劣,提出了高灵敏度硅加速度计的设计思路及实现方法。
关键词 机械 速度计 性能分析 工作原理 机电系统 速度传感器 MEMS
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硅微隧道式加速度计的输出反馈控制电路设计
17
作者 王玲 石云波 唐豫桂 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第3期352-354,共3页
为提高硅微隧道式加速度计的灵敏度,必须设计出高灵敏度的输出和反馈控制电路。在电路设计中,通过采用行之有效的措施来降低噪声和干扰可达到提高灵敏度的目的,如:将隧道式加速度计敏感单元的参考地设置为同一的大地;采用能抑制隧道式... 为提高硅微隧道式加速度计的灵敏度,必须设计出高灵敏度的输出和反馈控制电路。在电路设计中,通过采用行之有效的措施来降低噪声和干扰可达到提高灵敏度的目的,如:将隧道式加速度计敏感单元的参考地设置为同一的大地;采用能抑制隧道式加速度计敏感单元和半导体器件所产生的1/f噪声的低噪声运算放大器;在电压信号放大过程中,尽量抑制干扰和噪声;且在电压反馈电路设计中,保护敏感单元不受损坏等措施。测试结果为标定因数1.2659V/g,其非线性度小于1%,可见在提高线性度的基础上也提高了灵敏度。 展开更多
关键词 隧道式速度计 反馈控制 1/f噪声 灵敏度
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扭摆式微硅型加速度计
18
作者 茅盘松 《电子器件》 CAS 1996年第3期159-164,共6页
本文介绍了一种扭摆式微硅型加速度计的工作原理,制作方法和测试电路。
关键词 扭摆式 速度计
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一种硅微谐振式加速度计频率读出方法与ASIC实现 被引量:2
19
作者 赵广胜 夏国明 +2 位作者 裘安萍 施芹 赵阳 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第4期307-312,331,共7页
针对硅微谐振式加速度计(SRA),提出了一种低噪声、低功耗、可集成的频率读出电路。频率读出电路主要基于Σ-Δ原理,实现了对量化噪声的调制与抑制,在0.1 Hz频率下实现了0.1Mhz/√Hz的频率测量水平。同时,专用集成电路(ASIC)实现了对加... 针对硅微谐振式加速度计(SRA),提出了一种低噪声、低功耗、可集成的频率读出电路。频率读出电路主要基于Σ-Δ原理,实现了对量化噪声的调制与抑制,在0.1 Hz频率下实现了0.1Mhz/√Hz的频率测量水平。同时,专用集成电路(ASIC)实现了对加速度测量中频率非线性的补偿,实现了在质量块正弦调制谐振梁情况下频率的零均值变化,解决了冲击和振动环境中非线性导致的加速度偏移问题。最后,ASIC以0.35μm CMOS工艺实现,并与前端模拟振荡电路集成,构成了完整的SRA单芯片测控系统。 展开更多
关键词 谐振式速度计(SRA) 频率读出 专用集成电路(ASIC) 低噪声 零均值
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硅微谐振式加速度计的谐振器非线性振动调节与抑制方法 被引量:1
20
作者 张晶 朱欣华 苏岩 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期637-642,共6页
在高精度微型惯性制导系统的应用中,基于MEMS工艺制造的硅微谐振式加速度计(SRA)由于其较大的线性量程和较低的控制环路噪声,更容易实现高精度,逐渐成为研究热点。研究发现,SRA高Q值设计的特点使得谐振器极易受到非线性振动的影响,进一... 在高精度微型惯性制导系统的应用中,基于MEMS工艺制造的硅微谐振式加速度计(SRA)由于其较大的线性量程和较低的控制环路噪声,更容易实现高精度,逐渐成为研究热点。研究发现,SRA高Q值设计的特点使得谐振器极易受到非线性振动的影响,进一步产生幅频耦合效应导致SRA的幅度噪声耦合到频率输出噪声,恶化SRA的零偏不稳定性,因此在设计时应尽量避免谐振器非线性振动的干扰。分别从驱动力控制和谐振器的结构设计两个方面对谐振器非线性振动进行了理论分析,在此基础上提出特定Q值与结构下改变谐振器边界条件的方法,将非线性刚度降低为原来的41%,线性振动的最大振幅提升为原来的2.6倍。最后设计实验验证了谐振器的非线性刚度和幅频响应,理论模型与实验值误差小于15%。 展开更多
关键词 谐振式速度计 非线性振动 非线性刚度 幅频响应
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