一种电容式高量程微机械加速度计的设计分析

针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明：该加速度计量程200 000 g,固有频率266.2 kHz,模态分离比大于2.5,0~10 kHz通频带内加速度分辨率优于60 g. 基于硅-玻璃微机械工艺进行了加速度计微结构的流片加工、镜检测试和传感器的初步冲击实验验证。相比已有的高量程微机械加速度计,该设计具有线性度好、横向效应小、加速度灵敏度高和抗高过载能力强等特点。     

d31模式四悬臂梁压电MEMS加速度计

针对高灵敏度无源加速度计的集成制造需求,提出一种d₃₁工作模式下四悬臂梁集成拾振微球的MEMS压电加速度计敏感结构。建立动力学振动和拾振理论模型,并使用COMSOL 5.0软件对传感器件结构进行建模仿真,通过优化确定满足拾振条件的微器件几何尺寸和结构。利用溶胶凝胶方法实现硅基高品质PZT压电薄膜的异质集成制造,使用MEMS工艺制造微器件并完成传感器的集成和组装。测试结果表明：该加速度计的输入加速度与输出电压的关系为V=1.881a-0.033,电压灵敏度在1 152 Hz时达到13.8 mV/g,表现出良好的灵敏度、线性度和抗干扰能力;新方法具有正确性和工艺方法的可行性,为高性能加速度传感器件提供了一种新的技术途径。     

光纤制导系统光损耗动态范围测试研究

在光纤制导技术中，研究光纤随导弹飞行而高速释放时的光损耗动态范围以及光损耗的变化规律是其中的一项重要内容。文中介绍了一种实用的光纤光损耗动态范围测试装置，并对该装置进行了详细的描述。     

三维加速度测试横向灵敏度交叉影响消除方法

针对传感器横向灵敏度较大,容易影响径向加速度测试结果的问题,提出了一种消除三维加速度测试传感器横向灵敏度交叉影响的方法。该方法首先利用冲击台静态标定加速度传感器,得出加速度横向灵敏度校正矩阵,再对测得的加速度进行校正便可得出引信安全系统部位内弹道中间段三维加速度。分析与试验表明:将加速度横向灵敏度作为三向加速度校正因子,能够确保三维加速度测试曲线准确,从而有助于分析和判断引信瞎火甚至早炸故障。     

直流变频空调PMSM的宽频多策略控制技术

直流变频空调PMSM压缩机频率范围宽,在30～100 Hz。拓宽频率从低频向下延伸至20 Hz,从高频扩展至120 Hz;低频范围下,电机振动幅度大,噪音严重,提出转矩补偿控制,但相位初始切入角难控制;高频下,弱磁控制与转矩控制的硬过渡明显,采用基因方法控制高低频,实验结果表明振动在55 dB下,同时提供了55 Hz和72 Hz的电流波形图。     

一种新的光纤陀螺信号检测方法

首先介绍了干涉式光纤陀螺的基本原理,针对传统闭环检测方法的特点,提出了一种新的信号检测方法,使系统具有低漂移、高灵敏度、高线性度、大动态范围的优点。     

弹底压力测试技术

压电型压力传感器具有加速度效应,通过对其加速度效应测试的研究有助于弹丸膛内弹底压力数据的处理分析。压力传感器与加速度传感器同时安装在记录仪中,将记录仪安装在马歇特锤上进行了5 100g的冲击实验。对比压力传感器与加速度传感器的响应曲线,压力传感器的低频响应与加速度响应相关系数达到89.7%。采用膛内的加速度响应曲线修正弹底压力后,其峰值与膛底压力峰值相比误差为0.5%。     

试车台传感器及引压系统动态特性研究

为了得到压力测试系统的动态特性规律,对试车台现用压力传感器的动态特性进行了测试,使用标准动态压力激波管,对动态压力传感器进行激励,得到试车台几种典型压力传感器的动态特性,证明目前用于静态测量的典型传感器在500 Hz以内的动态测量是可用的,为目前通用压力传感器用于动态测量的可用范围提供了依据。同时,得到了测压管道的幅频特性图,对测得的数据进行了归一化处理,得到了管路系统固有频率、响应时间与管长、管径等各种因素的关系,为实现引管方法的高温动态压力测量提供了技术支撑。     

第二节 概述

根据这一合同所进行的研制工作在保持基本速率传感器固有的简单性和可靠性的情况下,在晶体的粘结、传感器的安装、导线的布置和电子设计等方面已经有了改进。这些改进又使传感器的性能有了很大提高。几种大量程的设计指标已经达到,灵敏度小于0.01度/秒,线性度在全量程小于1％,长时间漂移已达到小于0.02度/秒/小时。根据合同所进行的研制工作使我们了解到基本传感器参数和它对传感器性能的影响,传     

高过载三维MEMS加速度传感器敏感芯片设计仿真与优化

为获取硬目标侵彻武器弹体侵彻过程中完整的三轴向加速度信号，研制了三维高冲击过载MEMS压阻式加速度传感器。提出了中心岛硬心质量块E型膜片结构设计方案和独特的三维力敏电阻的布桥方式，并详细阐述了传感器三维加速度测试的工作原理，运用有限元分析软件进行仿真验证，并运用零阶粗优化与一阶梯度寻优相结合的优化算法，对传感器敏感芯片的结构参数进行优化。优化仿真结果表明：传感器敏感芯片的结构强度足够，可承受的瞬态高冲击过载峰值最高可达2×105 g;芯片固有频率可达231 kHz;三轴向加速度浏试力敏电阻布设位置应力应变大，使得传感器有较高的输出灵敏度，理论上的优化仿真分析保证了传感器有可靠的工作性能，最后研制传感器原理样机，进行实验验证。     

多分量高冲击试验校准测试装置

高冲击加速度传感器是侵彻武器获取侵彻过程信息、实现层数识别与智能起爆控制，以及炮弹内弹道加速度测试、弹道终点效应冲击测试的核心器件，三轴高冲击传感器多分量试验、测试与校准是其应用的前提和基础。设计并搭建了多分量高冲击试验校准测试装置，基于应变式传感器进行轴向应力波冲击信号测试，通过传感器转接砧体的横向效应分解为正交三轴方向的应力波脉冲对三轴传感器进行同时加载，基于LabVIEW和Matlab开发环境编写数据采集与处理程序，完成对三轴高冲击加速度传感器冲击灵敏度的测试校准。同时实现了模拟弹丸沿着霍普金森杆轴线方向斜向上冲击加载碰撞发射，利用重力作用自动回落，可连续多次对传感器进行冲击加载测试。利用该冲击试验测试装置对多只三轴高冲击加速度传感器进行了多次加载试验，试验结果表明，测试传感器各轴向冲击灵敏度误差低于10%,满足冲击校准要求。     

加速度数据误差对弹道积分解算的影响分析

为了分析加速度传感器的数据误差对弹道积分解算的影响,基于刚体六自由度外弹道模型,对加速度传感器特征参数频率以及常见数据误差类型进行仿真分析,以1500 m为积分距离标准,得出满足积分偏差在5‰以下要求时,传感器需要满足的条件。仿真结果表明,为满足弹道积分解算精度要求应保证加速度数据更新频率不小于300 Hz;弹道积分误差随着积分距离的增长呈指数式增大;加速度水平距离积分误差与加速度数值误差保持较强的线性关系。     

压缩式压电传感器轴向灵敏度的幅值线性度问题

阐述了压缩式压电传感器的结构原理和灵敏度的幅值线性度问题，分析了反正向灵敏度的差异和“饱和现象”以便在生产，检定与使用时加以注意。     

低频感应式磁传感器优化设计

针对目前低频感应式磁传感器没有明确的设计流程,设计时很大程度上依靠经验,以及在标定和试验中的一些难点问题,首先回顾了感应式磁传感器的结构和工作原理;然后对影响磁传感器性能的参数进行分析和仿真,得出设计磁传感器主要考虑的指标是自噪声和灵敏度,影响磁传感器自噪声的参数主要是线圈内阻,而影响磁传感器灵敏度的参数主要是磁芯的长度、直径和线圈匝数;最后在一定重量作为约束条件下,对磁传感器的关键技术指标进行优化设计,明确设计步骤,结果表明重量分配系数q在0～1之间有一个最优值,使得等效磁场噪声最小;最后对设计制作的磁传感器性能进行了标定和试验,得到实测的感应式磁传感器的频率特性和等效电路理论分析的曲线相吻合。     

应用于大动态范围场合的光纤陀螺样机

介绍一种小型光纤陀螺样机(50mm×50mm×28mm),它在大动态范围(±1300(·)/s)具有良好性能:偏置稳定性为0.5(°)/h(1σ值),标度因数线性度为10ppm(1σ)值,该样机采用全数字式闭环处理线路,线路本身无电子偏置漂移源,噪声低。线性度高,对各种转换器的要求合理。     

聚酰亚胺多模干涉器结构的光学加速度传感器

针对电学原理的加速传感器在大温差、高电磁干扰的环境中的使用受限制,以及二氧化硅等无机材料制作的多模干涉器韧性差、折射率调节困难、尺寸较大等问题,提出了聚酰亚胺波导材料的多模干涉器结构集成光学加速度传感器。在外力作用下多模干涉器的输入/输出光场与干涉区会产生相对位移,导致各模式激励系数发生改变,通过输出场强的变化测得加速度。利用束传播法分析多模干涉结构以及环境温度与波导输出性能关系,以及有限元法分析力学结构对传感器性能的影响,结果表明这种传感器具有加工冗余度高、温度稳定性高和线性度较好等优点。     

基于非误差建模的高动态GNSS矢量跟踪环路

针对卫星导航矢量跟踪算法中载波环路存在较大加速度动态应力误差的问题,提出了基于非误差建模的高动态GNSS矢量跟踪环路。该环路在对载体位置和速度进行误差状态量建模的基础上,对加速度进行非误差状态量建模,通过对载体加速度的估算,修正了载体加速运动导致的载波环路动态应力误差。仿真测试结果表明,该环路能够在不影响接收机灵敏度的情况下,实现对更高动态载体的跟踪。     

基于加速度修正的弹底压力存储测试方法

针对弹底压力测试中,压电式压力传感器的加速度效应影响测试精度,提出了基于加速度修正的弹底压力存储测试方法。该方法利用锤击试验获得了压电传感器响应与加速度成线性关系,从而求得加速度效应灵敏度系数来修正实测中的弹底压力值。实验表明:膛内过载高达上万g,由加速度效应产生的影响不可忽略,通过采用获取压电传感器的加速度值修正其加速度效应的方法可以有效排除加速度效应的影响。     

卡尔曼滤波在四旋翼飞行器姿态测量中的应用

针对简单均值滤波很难满足要求的不足,介绍一种四旋翼飞行器系统飞行姿态测量的新算法。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以单片机为核心的惯性测量单元进行试验。结果表明,该算法能避免动态噪声对加速度传感器数据的影响,提高四旋翼飞行器姿态测量的精度。     

光源强度噪声对闭环光纤陀螺输出的影响

建立闭环光纤陀螺光路的数学模型,分析了光源光功率与陀螺灵敏度之间的关系,然后基于检测信噪比和陀螺等效噪声相位差,分析了光源强度噪声对光纤陀螺极限灵敏度的影响,最后通过建立的数字闭环光纤陀螺的Simulink仿真模型,定量分析了光源强度噪声对闭环光纤陀螺输出的影响。结果表明,由于光源强度噪声的存在,当光功率大于十几微瓦时,陀螺的极限灵敏度将趋于饱和值,对于20 nm光源谱宽的闭环陀螺,其饱和极限灵敏度为0.04(°)/h,不满足高精度陀螺的要求,而且噪声强度越大,陀螺输出的误差波动就越大,对输入角速度的跟踪效果也越差。