基于Copula的MEMS加速度计在振动环境下的可靠性评估

将Copula函数理论引入MEMS加速度计的可靠性评估,在考虑零偏和标度因数2个参数相关性的情况下评估MEMS加速度计在振动环境下的可靠性。首先分析了MEMS加速度计在振动环境下的失效机理和失效模式,然后结合实际情况对MEMS加速度计设计了加速退化试验方案,最后对2个退化参数的退化数据进行了相依加速退化可靠性评估。结论证明,综合考虑退化参数的相关性更加切合实际,能得到更精确的结果。     

基于KXP84型加速度计的低成本机床振动测量单元设计

针对机床振动测量的实际需求,在分析了KXP84型加速度计的基础上,提出了基于KXP84型加速度计的一种低成本机床振动测量单元的具体软件、硬件实现方案。实验结果表明,机床振动测量单元切实可行,并且成本显著降低,具有实际的应用价值。     

超声振动拉丝加工实验装置的测试与分析

在阻抗分析的基础上，应用压电加速度计、电荷放大器和动态信号分析仪对超声振动拉丝实验装置进行了振动测试和性能分析。     

加速度计失效故障分析

针对系统振动试验中某型加速度计失效故障,通过对加速度计的结构、工作机理的分析,建立了加速度计摆组件的数学模型,以此为基础,对该加速度计在不同工作状态下的频率特性进行了的理论推导、分析研究和具体测试,找出了加速度计的失效原因。该研究可为产品试验、使用和改进提供参考依据。     

基于水银的电容式加速度计研究

探索一种基于新原理的加速度计,从根本上解决加速度计在弹性结构设计方面高灵敏度和抗高过载之间存在的矛盾;利用微滴水银作为对加速度敏感的弹性电极与硅片上电极构成电容式硅微加速度计,并可利用MEMS工艺来实现;通过建模仿真,水银电容加速度计的灵敏度要高于传统的MEMS电容加速度计;这种加速度计具有结构简单、对硅微加工工艺要求低、易于实现三维加速度测量的突出优点;对于冲击环境下的惯性测量有不可替代的作用.     

MEMS电容式加速度计可靠性研究

探讨了MEMS电容式加速度计的结构、电路、制造工艺和系统等各方面的可靠性,总结出了表面粘附、结构断裂、分层失效和辐射失效等几种主要失效模式,并进行相应的失效机理分析.通过可靠性实验进行了验证,发现非致命的环境影响因素中,温度对电容式加速度计性能影响最大,最终完成了满足实用化要求的MEMS微加速度计设计.     

基于MEMS加速度传感器的云高仪倾角和振动测量

提出了一种基于MEMS加速度传感器的半导体激光云高仪倾角和振动测量方案.根据系统要求和加速度传感器的信号特点,研制了外部信号滤波调理电路,并对不同的滤波参数进行了实验比较分析.结果表明:该方案利用一片MEMS加速度传感器的数字和模拟输出,分别进行滤波调理,同时实现精密的倾角和振动测量.测量方案满足系统要求,有效辅助了云高的测量,电路构成体积小、可靠性高、成本较低.     

存在初始位移的 MEMS 振动台的振动特性分析

MEMS 压电振动台能够实现微米量级的精密机械振动,应用于 MEMS 惯性传感器的片上标定。 然而,由于压电陶瓷和 硅的热膨胀系数不同,导致 MEMS 压电梁在制造成形后存在残余应力。 残余应力会引起 MEMS 压电梁的翘曲,并导致 MEMS 压电振动台存在初始位移。 为分析初始位移对 MEMS 压电振动台的振动特性的影响,建立残余应力与压电梁变形间的关系, 以及压电梁变形与振动台初始位移间的关系。 将初始位移量引入 MEMS 压电振动台的振动模型中,讨论不同初始位移(10、 20、30 μm)MEMS 压电振动台的振动特性。 实验结果表明在 10 V(150 Hz)正弦激励下,存在初始位移的 MEMS 压电振动台具 有双稳态振动特性,振动波形失真最大相对误差为 45% 。 实验结果与理论分析吻合证明残余应力是引起振动波形失真的主要 原因。     

大量程MEMS加速度计在高温环境下的多元相依可靠性评估

以往在进行微电子机械系统(micro-electro-mechanical system, MEMS)加速度计的可靠性评估时,通常只考虑一种性能参数,导致所得到的可靠性评估结果比较片面。针对大量程MEMS加速度计在高温环境下的失效情况,设计了相应的加速退化试验,根据零偏和标度因数两种性能参数的退化情况对大量程MEMS加速度计进行了多元相依可靠性评估。结果表明,对大量程MEMS加速度计进行多元相依可靠性评估可以提高评估精度,得到更为准确的结果。     

基于MS3110的微电容读出电路设计

电容式MEMS加速度计是MEMS加速度计的一种主要的形式。通过对MS3110的应用研究,了解其使用性能和参数设置方法,在此基础上将该芯片用作电容式MEMS加速度计的电容输出接口,实现对该类传感器的高分辨率微电容检测。实验结果表明,设计的基于MS3110的微电容读出电路有良好的稳定性和线性度。     

A typical filter design to improve the measured signals from MEMS accelerometer

MEMS accelerometers have received attention owing to their low cost and small size. Accurate vibration measurements of both amplitude and phase, in the measurement frequency range, are important for reliable vibration analysis. However, a number of MEMS accelerometers from different manufacturers show some deviation, in amplitude and phase, when examined using controlled vibration laboratory measurements.     

摆式列车横向加速度传感器的故障诊断与优选方法

由列车横向振动的特性和陀螺仪信号,对加速度传感器的卡死、恒增益变化和恒偏差故障进行诊断。进而对横向加速度信号进行小波包分解,提取出列车在弯道上的离心加速度信号的同时,提出“特殊范数”与传感器状态建立对应关系,判断传感器是否为瑚机故障以及无故障时如何选择准确性更高的传感器。     

An impact source localization technique for a nuclear power plant by using sensors of different types

In a nuclear power plant, a loose part monitoring system (LPMS) provides information on the location and the mass of a loosened or detached metal impacted onto the inner surface of the primary pressure boundary. Typically, accelerometers are mounted on the surface of a reactor vessel to localize the impact location caused by the impact of metallic substances on the reactor system. However, in some cases, the number of accelerometers is not sufficient to estimate the impact location precisely. In such a case, one of useful methods is to utilize other types of sensor that can measure the vibration of the reactor structure. For example, acoustic emission (AE) sensors are installed on the reactor structure to detect leakage or cracks on the primary pressure boundary. However, accelerometers and AE sensors have a different frequency range. The frequency of interest of AE sensors is higher than that of accelerometers. In this paper, we propose a method of impact source localization by using both accelerometer signals and AE signals, simultaneously. The main concept of impact location estimation is based on the arrival time difference of the impact stress wave between different sensor locations. However, it is difficult to find the arrival time difference between sensors, because the primary frequency ranges of accelerometers and AE sensors are different. To overcome the problem, we used phase delays of an envelope of impact signals. This is because the impact signals from the accelerometer and the AE sensor are similar in the whole shape (envelope). To verify the proposed method, we have performed experiments for a reactor mock-up model and a real nuclear power plant. The experimental results demonstrate that we can enhance the reliability and precision of the impact source localization. Therefore, if the proposed method is applied to a nuclear power plant, we can obtain the effect of additional installed sensors.     

Design, fabrication and experiment of a MEMS piezoresistive high-g accelerometer

High-g accelerometers are widely used in explosion and shock measurement. This paper describes a MEMS piezoresistive high-g accelerometer whose range is more than 50000g. It is designed on the basis of silicon on insulator (SOI) solid piezoresistive chip. The chip has a structure where both ends of the beam are fixed. Through the stress analysis and mode analysis of the accelerometer, the detailed parameters of the structure are established. The experimental results obtained from the drop hammer shock machine test and live-fire test show good properties of the accelerometer such as good output characteristic, repeatability and fast response speed. Therefore, the accelerometer in this paper meets the requirement of explosion and shock measurement basically.     

复合式振动发电装置电磁发电性能仿真分析

针对微机电系统和无线传感器网络的迅速发展及其对清洁环保新型能源的需求,提出一种复合式振动发电装置,可实现电磁振动发电和压电振动发电。基于Ansoft有限元仿真软件,对复合式振动发电装置的电磁发电性能进行有限元仿真和结构优化。仿真结果显示,通过优化定子槽数和充磁方向,可以获得性能较优的电磁发电性能。     

将激振器改为压电加速度计较样准器

激振器是一种激励振动装置。在我国，使用激振器的工矿企业和科研单位不少。但这些装置利用率不高。如果将其两积支撑弹簧反向安排，再安装一只振动台面（或悬臂梁），激振器便改制成压电加速度地校准器。它的测量准确度可达4％。它适用于工矿企业用作压电加速度计的传递标准和进行自检对比试验，以便查清测试仪器和测量结果的可靠性。经过多年使用，证实这种方法方便，实用，经济。如果需要的话，校准器还可以恢复成激振器。     

三轴数字MEMS加速度计现场标定方法

微机电系统(micro electro mechanical systems,简称MEMS)加速度传感器作为低成本惯性测量单元在物体姿态监测中有着广泛应用。根据三轴数字加速度传感器的输出数学模型,详细推导了如何计算数学模型中标度因数、安装误差系数以及零偏值。提出一种基于长方体的六位置简单标定方法,对比三轴转台精确标定结果表明六位置简单标定法简单易行,精度较高,易于单片机实现,适合不具备三轴转台的场所,且该方法对MEMS三轴数字加速度计的校准具有很好的通用性。     

双端固定音叉式硅微机械谐振器的研究与应用

提出了一种使用双端固定音叉的新型结构的谐振式硅微机械加速度计。它用硅梁侧壁形成的静电电容进行激振，并通过在音叉臂上制作的压敏电阻检测振动。该加速度计输出的是频率信号，具有精度高、抗干扰能力强的优点。探讨了传感器的工作原理，并用有限元方法进行了仿真模拟，结果显示传感器的灵敏度约为2Hz/g。     

干涉型光纤加速度传感器综合指标的分析与设计

分析了心轴式光纤加速度传感器的相位灵敏度、频率范围与系统结构参数的联系，以及相位灵敏度与频率范围相互之间的制约关系。为了描述这类加速度计的综合指标对结构参数的依赖关系，特别引入了一个重要参数——指标容量。分析研究所得到的结论，对这类加速度计的设计、分析与评价具有参考价值。     

Fabrication and measurement of high-g MEMS accelerometer

A high-g beam-mass structure accelerometer was designed. In this structure, by means of KOH back etching on the mass, V-groove structure was fabricated on the backside of the mass, so the weight of the mass and also the relative distance between the mass center and the neutral plane were all decreased. With the thin mass structure, we can take advantage of both beam-mass structure and flat film structure ; the fabrication process is also simple. By means of Hopkinson shock test system, we did the accelerometer calibration. According to the test result,the sensitivity of the MEMS accelerometer is 0.71 μV/g, which keeps in accordance with the theoretical calculation. After a 200 000 g shocking test, the micro structure worked as usual, so this design can satisfy the requirements of high shock, seriously vibration test environment.