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井中永置式套管外三分量光纤MEMS地震检波器研究 被引量:1
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作者 梁兴 李东明 +1 位作者 刘帅 张永强 《石油物探》 CSCD 北大核心 2024年第1期149-160,共12页
针对非常规油气井套管外永置式微振动监测,研制了一种基于光纤法布里帕罗(F-P)干涉原理和微机电(MEMS)技术的三分量光纤MEMS地震检波器,将微地震信号转化为F-P腔长的变化,通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调。设... 针对非常规油气井套管外永置式微振动监测,研制了一种基于光纤法布里帕罗(F-P)干涉原理和微机电(MEMS)技术的三分量光纤MEMS地震检波器,将微地震信号转化为F-P腔长的变化,通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调。设计并理论仿真了μm/g量级的高灵敏度MEMS加速度芯片,突破大深度双面套刻工艺完成芯片样品制造。采用高集成度小型化结构设计、无胶封装工艺设计和陶瓷微加工工艺实现25 mm微型外径,满足套管外永置式安装要求,提高了高温检测精度。在实验室完成了检波器与标准电学加速度计的性能对比测试,结果表明:检波器可耐受175 MPa高压和180℃高温,灵敏度分别为1.2382,1.2590,1.0862μm/g,工作频带为0~350 Hz,量程为±5 g,线性度误差<0.01%,抗横向串扰能力<5%。研制的检波器耐高温高压、尺寸小巧、灵敏度高、线性度良好,在非常规油气井储层压裂改造和采油气生产过程中,永置式套管外的三分量光纤MEMS地震检波器可以发挥重要的监测作用。 展开更多
关键词 光纤F-P传感 永置式套管外 三分量地震检波器 mems芯片 耐高温高压
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全光纤加速度检波器信号处理系统 被引量:9
2
作者 陈才和 丁桂兰 +5 位作者 张德龙 崔宇明 朱晨 刘培 郝永杰 李淑清 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第3期315-318,共4页
研制成功一种实用型全光纤加速度检波器的信号处理及误差补偿系统.通过对全光纤迈克尔逊干涉仪的输出信号,采用交流相位跟踪零差检测技术(PTAC),实现了加速度信号的高精度检测和误差信号的补偿.在10Hz~1kHz的宽频带... 研制成功一种实用型全光纤加速度检波器的信号处理及误差补偿系统.通过对全光纤迈克尔逊干涉仪的输出信号,采用交流相位跟踪零差检测技术(PTAC),实现了加速度信号的高精度检测和误差信号的补偿.在10Hz~1kHz的宽频带内,输出衰减不大于2.6dB.在丹麦的振动台上(型号:PMVibrationexciter4808)进行了实测,结果表明,解调信号与待测信号相位一致性好;频谱曲线在10~150Hz频率范围内与理论曲线吻合;自然频率为1883Hz;加速度灵敏度为1.1mV/cm·s-2;最大输出电压300mV;保真度≤0.7%. 展开更多
关键词 光纤 加速度检波器 信号处理 温度补偿 地震勘探
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高冲击环境下MEMS大量程加速度传感器结构的失效分析 被引量:23
3
作者 唐军 赵锐 +1 位作者 石云波 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期483-486,共4页
对设计的大量程加速度传感器进行冲击测试,分析该种传感器结构在高冲击环境下的输出信号及可靠性。加速度传感器结构采用四端全固支结构,通过在梁的端部和根部设计倒角结构以分散应力。测试结果表明该传感器在232,119.4 gn下可以测试到... 对设计的大量程加速度传感器进行冲击测试,分析该种传感器结构在高冲击环境下的输出信号及可靠性。加速度传感器结构采用四端全固支结构,通过在梁的端部和根部设计倒角结构以分散应力。测试结果表明该传感器在232,119.4 gn下可以测试到有效输出信号。同时,对测试中失效传感器进行了分析,总结出大量程加速度传感器的在高冲击环境下的失效模式主要为键合引线的脱落、微梁的断裂和封装失效。 展开更多
关键词 mems 大量程加速度传感器 冲击测试 高过载 失效
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基于MEMS加速度计的飞行器姿态识别技术研究 被引量:9
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作者 王占平 唐小宏 +3 位作者 王亚非 高椿明 周鹰 杨立峰 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2007年第2期224-226,共3页
研究了一种利用多只低灵敏度的微机电系统(MEMS)重力加速度传感器实现对飞行器姿态识别的方法。通过对MEMS加速度传感器的输出信号进行A/D采样,获得相应的数字信号,并将其送进单片机进行处理,实现对飞行器的仰角和倾角的高精度测量,最... 研究了一种利用多只低灵敏度的微机电系统(MEMS)重力加速度传感器实现对飞行器姿态识别的方法。通过对MEMS加速度传感器的输出信号进行A/D采样,获得相应的数字信号,并将其送进单片机进行处理,实现对飞行器的仰角和倾角的高精度测量,最终得到飞行器的姿态信息。该方法可实现-180°^+180°范围内的倾角值测量,即使飞行器在旋转时也能进行实时测量,可用于需要进行姿态控制的各类飞行器的实时姿态识别。 展开更多
关键词 mems加速度传感器 飞行器 姿态 倾角 重力加速度
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MEMS高g加速度传感器高过载能力的优化研究 被引量:16
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作者 石云波 李平 +2 位作者 朱正强 刘俊 张晓明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期271-274,共4页
设计的MEMS高g加速度传感器抗高过载能力差,将导致在冲击等恶劣环境中应用时结构易破坏。通过分析传感器结构对其抗过载能力的影响,及在高冲击测试中传感器结构损坏情况的统计,提出了一种新颖的优化高g加速度传感器抗高过载能力的方法... 设计的MEMS高g加速度传感器抗高过载能力差,将导致在冲击等恶劣环境中应用时结构易破坏。通过分析传感器结构对其抗过载能力的影响,及在高冲击测试中传感器结构损坏情况的统计,提出了一种新颖的优化高g加速度传感器抗高过载能力的方法。该方法是在结构最易断裂的梁根部和端部添加倒角,以分散在冲击作用下传感器结构这些部位受到的应力,进而提高加速度传感器的高过载能力,并从理论仿真分析了该方法的可行性。最后利用Hopkinson杆测试方法对优化前后的加速度传感器进行冲击测试,测试结果表明,加速度计的抗高过载能力从180 000 g提高到240000 g,说明该优化方法显著,明显提高了该类加速度传感器的抗高过载能力,设计的加速度传感器达到了较理想的抗高过载能力。 展开更多
关键词 mems高g加速度传感器 高过载 Hopkinson杆冲击测试 倒角 优化
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MEMS面内大量程加速度传感器设计与分析 被引量:13
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作者 赵锐 石云波 +1 位作者 唐军 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1118-1121,共4页
针对目前导弹引信等武器系统领域对大量程加速度传感器的迫切需求,设计了一种测量平面内加速度的大量程压阻式加速度传感器。该传感器结构双端固支梁-质量块结构,可有效消除敏感轴轴间的交叉干扰,提高了测量精度。仿真分析表明传感器在... 针对目前导弹引信等武器系统领域对大量程加速度传感器的迫切需求,设计了一种测量平面内加速度的大量程压阻式加速度传感器。该传感器结构双端固支梁-质量块结构,可有效消除敏感轴轴间的交叉干扰,提高了测量精度。仿真分析表明传感器在敏感轴轴向灵敏度为1.41μV/gn,可实现对150 000 gn的加速度载荷的测量。 展开更多
关键词 mems加速度传感器 大量程 面内 结构设计
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基于MEMS加速度传感器的数字倾角仪设计 被引量:18
7
作者 沙承贤 李杰 +2 位作者 翟成瑞 王博 胡丽丽 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第6期134-136,共3页
利用MEMS加速度传感器设计了倾角测试仪,并利用单片机进行了数据线性化、传感器温度和上电稳定特性等补偿,倾斜角可以通过LCD或上位机显示。实验表明:本系统倾角测量精度可达±0.2°,具有很好的工作稳定性和较高的性价比,使用... 利用MEMS加速度传感器设计了倾角测试仪,并利用单片机进行了数据线性化、传感器温度和上电稳定特性等补偿,倾斜角可以通过LCD或上位机显示。实验表明:本系统倾角测量精度可达±0.2°,具有很好的工作稳定性和较高的性价比,使用上也更加灵活。 展开更多
关键词 倾角仪 mems加速度传感器 温度补偿 上电稳定特性补偿
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基于MEMS加速度传感器的步态识别 被引量:9
8
作者 涂斌斌 谷丽华 +1 位作者 揣荣岩 许会 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期304-308,359,共6页
针对最小采集约束条件和经历长时间跨度下识别率低的问题,提出一种基于MEMS加速度传感器的步态识别算法。该算法以右髋部位置采集加速度信号构造多个高斯差分尺度空间,利用局部关键点生成稀疏表示的步态特征位置模板,并采用模板融合来... 针对最小采集约束条件和经历长时间跨度下识别率低的问题,提出一种基于MEMS加速度传感器的步态识别算法。该算法以右髋部位置采集加速度信号构造多个高斯差分尺度空间,利用局部关键点生成稀疏表示的步态特征位置模板,并采用模板融合来有效转换稀疏性步态周期特征,最后利用最近邻算法和投票机制对步态特征进行识别。在公开的含175名测试者的步态加速度数据集上进行测试,实验结果显示识别率为98.67%和认证率为99.89%,并进一步研究了测试集和训练集样本数目对识别效果的影响,验证了特征提取的有效性和稳定性。 展开更多
关键词 mems加速度传感器 关键点 稀疏表示 模板融合
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数字式MEMS加速度传感器ADXL202及应用 被引量:12
9
作者 周华 朱均 徐华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2003年第8期27-28,共2页
介绍了一种新型的加速度传感器ADXL202。具体分析了该传感器的工作原理,讨论了提高测量精度的应用要点。介绍了一种实用的参数标定的方法以及加速度计设计中的参数计算方法,并给出了在非线性油膜力试验中具体应用的实例。实践证明ADXL20... 介绍了一种新型的加速度传感器ADXL202。具体分析了该传感器的工作原理,讨论了提高测量精度的应用要点。介绍了一种实用的参数标定的方法以及加速度计设计中的参数计算方法,并给出了在非线性油膜力试验中具体应用的实例。实践证明ADXL202非常适合于频率变化较为缓慢、加速度不太大的测量。 展开更多
关键词 加速度传感器 ADXL202 mems 数字式 加速度
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MEMS高g加速度传感器封装热应力的研究 被引量:11
10
作者 李平 石云波 +2 位作者 郭涛 刘俊 张晓明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1695-1699,共5页
封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在... 封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在不同的贴片工艺中受到的热应力及影响热应力的因素。结果显示,在封装中,与直接贴片到管壳底部相比,MEMS高g加速度传感器芯片底面键合高硼硅玻璃后再贴片到管壳底部时,封装热应力可从135MPa降低到33MPa;在贴片工艺中,基板的热膨胀系数和贴片胶的弹性模量、热膨胀系数及厚度是影响封装热应力的主要因素;在健合工艺中,基板和键合温度主要影响到热应力的大小。 展开更多
关键词 封装 mems高g加速度传感器 热应力 贴片工艺 热膨胀系数
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MEMS高g加速度传感器固有频率的优化及验证 被引量:7
11
作者 李平 石云波 +2 位作者 朱正强 杜康 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期388-392,共5页
由于设计的MEMS高g加速度传感器固有频率低,导致测试过程中出现谐振现象。本文分析了传感器的特殊结构参数对固有频率的影响,提出了一种优化固有频率的方法。该方法通过减小质量块质量和优化梁厚度与长度的比例来调整传感器的固有频率,... 由于设计的MEMS高g加速度传感器固有频率低,导致测试过程中出现谐振现象。本文分析了传感器的特殊结构参数对固有频率的影响,提出了一种优化固有频率的方法。该方法通过减小质量块质量和优化梁厚度与长度的比例来调整传感器的固有频率,并通过理论仿真验证了该结构的固有频率从330 kHz提高到550 kHz,然后利用动态测试系统对优化前后的高g加速度传感器分别在20 000gn和150 000gn作用下测试输出信号。实验表明该优化方法提高了该类传感器结构的固有频率,明显消除了测试中的谐振现象。 展开更多
关键词 mems高g加速度传感器 固有频率 优化 谐振现象 动态测试
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基于MEMS加速度传感器的步数检测算法研究综述 被引量:7
12
作者 谢光强 黄向龙 +1 位作者 李杨 徐峰 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第12期3526-3532,共7页
随着智能移动终端、智能穿戴设备以及基于惯性传感器的行人定位导航系统的快速发展,针对这些设备和系统中的计步需求,大量有关基于MEMS加速度传感器的步数检测算法的研究工作已经开展并取得了优秀的成果。针对该领域中现有的技术方法,... 随着智能移动终端、智能穿戴设备以及基于惯性传感器的行人定位导航系统的快速发展,针对这些设备和系统中的计步需求,大量有关基于MEMS加速度传感器的步数检测算法的研究工作已经开展并取得了优秀的成果。针对该领域中现有的技术方法,首先阐述了该领域的发展情况,指出目前该领域的主要研究要点、方法种类以及应用情况;接着,综述了目前该领域的研究现状,从数据预处理方法和步数验证方法这两方面对多种步数检测算法进行了阐述以及优缺点的分析;然后,对该领域的研究要点进行了深入的探讨,分析总结步数检测算法中与研究要点相关的技术方法。最后,讨论并展望了该领域未来的发展方向,以期为后续的研究提供参考。 展开更多
关键词 步数检测 mems 加速度传感器
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基于MEMS加速度传感器的双轴倾角计及其应用 被引量:23
13
作者 刘武发 蒋蓁 龚振邦 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第3期86-88,共3页
利用MEMS加速度传感器设计了双轴倾角计,并采用单片机进行了线性化和温度补偿,倾斜角以模拟量和数字量2种形式输出。该倾角计体积小、重量轻、精度高,能够很好地满足MAV姿态控制及其他应用的倾角测量。
关键词 mems加速度传感器 无人飞行器 倾角计 线性化 姿态控制
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一种新型力平衡扭摆式硅MEMS角加速度传感器 被引量:10
14
作者 李建利 房建成 盛蔚 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期73-78,共6页
在很多控制、监测和导航系统中,不仅需要角位移和角速度信息,同时还需要角加速度信息,为了测量角加速度信息,首次提出了一种力平衡扭摆式硅MEMS角加速度传感器,采用具有大扭转惯量的扭摆式活动极板作为敏感元件,长方形金属电极板作为电... 在很多控制、监测和导航系统中,不仅需要角位移和角速度信息,同时还需要角加速度信息,为了测量角加速度信息,首次提出了一种力平衡扭摆式硅MEMS角加速度传感器,采用具有大扭转惯量的扭摆式活动极板作为敏感元件,长方形金属电极板作为电容式变换器,静电力实现力平衡反馈回路,文中介绍了扭摆式硅MEMS角加速度传感器的结构及原理,详细推导出传感器的动力学方程和灵敏度,仿真结果验证了理论模型的正确性,传感器灵敏度达到0.388 9 V.(r.s-1)-1。该传感器具有体积小、质量轻、功耗小、零偏稳定性好、噪声小等优点。 展开更多
关键词 mems 加速度传感器 扭摆式 静电力反馈 电容式变换器
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基于磁阻和MEMS加速度传感器的电子罗盘设计及应用 被引量:17
15
作者 刘武发 蒋蓁 龚振邦 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期244-248,共5页
在简单介绍了姿态角和地磁场的基础上,分析了电子罗盘工作原理,设计了基于磁阻传感器、MEMS加速度传感器及SoC(System on Chip)MCU的电子罗盘。根据其构成的主要器件,分析、补偿和计算了系统误差。该电子罗盘具有体积小、重量轻、功耗... 在简单介绍了姿态角和地磁场的基础上,分析了电子罗盘工作原理,设计了基于磁阻传感器、MEMS加速度传感器及SoC(System on Chip)MCU的电子罗盘。根据其构成的主要器件,分析、补偿和计算了系统误差。该电子罗盘具有体积小、重量轻、功耗低、价格低和精度高等优点。试验结果表明其能够很好地用于微型和超小型飞行器的姿态控制与导航。 展开更多
关键词 飞行器控制 导航技术 姿态角 地磁场 磁阻传感器 mems加速度传感器 电子罗盘
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不等高梳齿电容式三轴MEMS加速度传感器 被引量:9
16
作者 许高斌 朱华铭 陈兴 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2011年第8期704-710,共7页
利用ICP体硅深加工,本文设计分析了一种三轴三质量块的电容式加速度传感器。水平方向采用定齿偏置配置梳齿式,垂直方向采用不等高对称梳齿式;对称的布局方式,解决了各个轴向的相互干扰问题。利用有限元分析工具对设计进行模拟,证实了设... 利用ICP体硅深加工,本文设计分析了一种三轴三质量块的电容式加速度传感器。水平方向采用定齿偏置配置梳齿式,垂直方向采用不等高对称梳齿式;对称的布局方式,解决了各个轴向的相互干扰问题。利用有限元分析工具对设计进行模拟,证实了设计的合理性和可行性。X、Y轴向和Z轴向的灵敏度分别为1.2 fF/g和1.0 fF/g,量程为±50 g。 展开更多
关键词 电容式加速度传感器 三轴 不等高梳齿 mems
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地震勘探用压电加速度检波器频响特性分析 被引量:5
17
作者 朱德兵 王宁 黄敏 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 2011年第5期113-118,共6页
为了将压电式加速度传感器应用于地震勘探,从理论上分析了接地刚度以及尾座(锥)附加质量对检波器接收性能的影响,通过室内模拟实验和现场测试实验进行了幅频和相频响应特性分析,得到了压电式加速度检波器具有宽频响应的特性。实验结果... 为了将压电式加速度传感器应用于地震勘探,从理论上分析了接地刚度以及尾座(锥)附加质量对检波器接收性能的影响,通过室内模拟实验和现场测试实验进行了幅频和相频响应特性分析,得到了压电式加速度检波器具有宽频响应的特性。实验结果与理论分析结论相互印证,此结果能满足高分辨率地震勘探对检波器的要求。 展开更多
关键词 加速度检波器 附加质量 接地刚度 频响特性
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一种压电加速度地震检波器的设计与研究 被引量:7
18
作者 刘升虎 邢亚敏 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第8期29-31,34,共4页
研究和讨论了一种陆用压电加速度地震检波器,并从理论上对其幅频、相频特性进行推导,得出影响频响宽度的主要因素,并在压电晶体的选择及检波器的结构上予以改进。通过对传统速度地震检波器和压电加速度地震检波器主要指标测试和理论及... 研究和讨论了一种陆用压电加速度地震检波器,并从理论上对其幅频、相频特性进行推导,得出影响频响宽度的主要因素,并在压电晶体的选择及检波器的结构上予以改进。通过对传统速度地震检波器和压电加速度地震检波器主要指标测试和理论及现场试验结果表明:此压电加速度检波器具有较好的低频和高频响应特性以及较高的灵敏度,是一种较好的检波方法。 展开更多
关键词 压电 加速度 地震检波器 灵敏度
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MEMS加速度计与传统地震加速度计的比较研究 被引量:10
19
作者 王浩 丁炜 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2013年第A02期93-95,共3页
对MEMS加速度计记录的地面震动数据与传统地震加速度计记录的数据进行对比研究,探讨MEMS加速度计用于地震监测的可行性。
关键词 地震加速度 mems加速度 地震监测 地震烈度 地震仪器
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基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的设计 被引量:7
20
作者 程未 曾晓鹭 +1 位作者 卞剑涛 冯勇建 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第8期75-77,共3页
给出了一种基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器的结构及工艺。为了准确地把握这种微电容式加速度传感器的力学和电学特性,仔细地建立了它的力学模型。在此基础上,详细分析了它的动态特性———模态。并用有限元的方法分析和计算了... 给出了一种基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器的结构及工艺。为了准确地把握这种微电容式加速度传感器的力学和电学特性,仔细地建立了它的力学模型。在此基础上,详细分析了它的动态特性———模态。并用有限元的方法分析和计算了微电容式加速度传感器的加速度与电容信号的非线性输入输出关系,并结合实测参数验证了模型的有效性。最后提出了一种详细的有效的基于MEMS技术的微电容式加速度传感器的结构以及加工工艺流程。基于MEMS技术制作的微电容式加速度传感器具有结构简单、工作可靠和工作范围大的特点。根据这套方法,可以比较方便地设计并加工不同测量要求的加速度计。 展开更多
关键词 微机电系统 有限元分析 加工工艺 mems技术 微电容式加速度传感器
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