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
从基于DDSOG(Deep Dry Silicon on Glass)工艺的硅微谐振式加速度计样机入手,阐述了加速度计中微杠杆结构对惯性力的放大作用,证明了标度因数与系统放大倍数n为正比关系,并以加速度计样机中的单级微杠杆为例,建立了加速度计的理论模型...从基于DDSOG(Deep Dry Silicon on Glass)工艺的硅微谐振式加速度计样机入手,阐述了加速度计中微杠杆结构对惯性力的放大作用,证明了标度因数与系统放大倍数n为正比关系,并以加速度计样机中的单级微杠杆为例,建立了加速度计的理论模型。推导了微杠杆的放大倍数A和轴向刚度K的计算公式,以此为基础导出了加速度计系统放大倍数n的计算方法。依据公式计算得到加速度计样机的系统放大倍数n的理论值为21.820,并用有限元方法对理论值进行了仿真验算,得出n的仿真值为19。最后对加速度样机进行了实际测试,测得加速度计的标度因数为127.33Hz/g,系统放大倍数n为25.466。对所得结果的比较表明,系统放大倍数的理论值与仿真值及实验值的误差分别为14.8%和14.3%,误差在可接受范围内。展开更多
以自主研制的硅微谐振式加速度计(MSRA)为研究对象,针对其驱动电路的带宽测试,设计一种基于锁相环解调电路的带宽测试方案。针对锁相环驱动电路的相位传递函数建立SIMULINK仿真模型,并对闭环回路模型进行分析。在锁相环的输入端口加载...以自主研制的硅微谐振式加速度计(MSRA)为研究对象,针对其驱动电路的带宽测试,设计一种基于锁相环解调电路的带宽测试方案。针对锁相环驱动电路的相位传递函数建立SIMULINK仿真模型,并对闭环回路模型进行分析。在锁相环的输入端口加载由现场可编程门阵列(FPGA)产生的激励信号,等效为外界加速度频率变化下的锁相环输入信号,由基于锁相环的解调电路读出加速度计驱动电路的输出幅值,该带宽测试模型与MSRA实际测试情况一致。实验结果表明:MSRA锁相环驱动电路的实测+3 d B的带宽值为210 Hz,与模型仿真得到的216 Hz基本吻合。该测试方法具有精度高、易实施、成本低等特点,可满足锁相环驱动电路的带宽测试需求。展开更多
文摘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。
文摘从基于DDSOG(Deep Dry Silicon on Glass)工艺的硅微谐振式加速度计样机入手,阐述了加速度计中微杠杆结构对惯性力的放大作用,证明了标度因数与系统放大倍数n为正比关系,并以加速度计样机中的单级微杠杆为例,建立了加速度计的理论模型。推导了微杠杆的放大倍数A和轴向刚度K的计算公式,以此为基础导出了加速度计系统放大倍数n的计算方法。依据公式计算得到加速度计样机的系统放大倍数n的理论值为21.820,并用有限元方法对理论值进行了仿真验算,得出n的仿真值为19。最后对加速度样机进行了实际测试,测得加速度计的标度因数为127.33Hz/g,系统放大倍数n为25.466。对所得结果的比较表明,系统放大倍数的理论值与仿真值及实验值的误差分别为14.8%和14.3%,误差在可接受范围内。
文摘以自主研制的硅微谐振式加速度计(MSRA)为研究对象,针对其驱动电路的带宽测试,设计一种基于锁相环解调电路的带宽测试方案。针对锁相环驱动电路的相位传递函数建立SIMULINK仿真模型,并对闭环回路模型进行分析。在锁相环的输入端口加载由现场可编程门阵列(FPGA)产生的激励信号,等效为外界加速度频率变化下的锁相环输入信号,由基于锁相环的解调电路读出加速度计驱动电路的输出幅值,该带宽测试模型与MSRA实际测试情况一致。实验结果表明:MSRA锁相环驱动电路的实测+3 d B的带宽值为210 Hz,与模型仿真得到的216 Hz基本吻合。该测试方法具有精度高、易实施、成本低等特点,可满足锁相环驱动电路的带宽测试需求。
