基于隧道磁阻传感器的三维电子罗盘设计

针对现有电子罗盘在地磁场检测时易受到外界磁场干扰而导致测量精度不高的问题,设计了基于隧道磁阻传感器( TMR)的三维电子罗盘并完成样机制作。研究了实际环境中电子罗盘的误差特性,经椭球拟合校正后,采用基于椭圆假设的椭圆拟合方法对误差进行补偿,补偿后其方位角精度可达0.85°,有效降低94.81%的方位角误差。实验结果验证了TMR传感器在电子罗盘应用的可行性。     

基于Allan方差的MEMS陀螺仪随机误差分析方法

MEMS陀螺随机漂移误差是制约惯性导航精度的主要原因,本文通过Allan方差分析方法,得出MEMS陀螺随机漂移误差主要来源以及各种误差的性能参数.该方法为分析陀螺性能指标、提高惯性导航精度奠定了基础.本文介绍了Allan方差定义,陀螺各项随机误差与Allan方差的关系,搭建了MEMS陀螺组件,通过高精度转台实验静止采集陀螺仪数据.利用Allan方差分析得出MEMS陀螺各项随机误差性能指标,验证了该方法的可行性.     

谐振式微陀螺中通孔质量块阻尼建模研究

针对由于谐振式微陀螺阻尼现有计算模型的局限性,导致微陀螺性能设计指标与实测指标相差较大的难题,重点研究了微陀螺中通孔质量块水平振动时阻尼形成的机理,考虑了空气阻尼、热弹性阻尼及其耦合作用的影响,提出了通过确定修正系数的方法计算微陀螺通孔质量块阻尼的思路,建立了通孔质量块水平振动阻尼模型,并将其用于通孔微谐振器的阻尼计算.试验表明,利用新模型计算的通孔微谐振器水平振动阻尼与测试值的误差约为1.5%.     

基于硅纳米线检测的微加速度计设计与噪声分析

利用硅纳米线压阻系数比压敏电阻压阻系数高的特性,设计了一种基于硅纳米线的加速度计.首先对硅纳米线微加速度计结构参数进行了设计,利用ANSYS软件对微加速度计结构进行静态分析;其次利用COMSOL对硅纳米线压阻系数进行了仿真计算;最后对其总灵敏度进行计算,并对微加速度计的噪声进行了分析计算.仿真结果表明,该款硅纳米线微加速度计的理论灵敏度达到35.09 mV/g,带宽为5 784Hz,噪声为4.7μg/(Hz)(1/2).     

基于隧道磁阻效应的反正切转速测量方法

针对传统转速测试系统精度低、温度稳定性差、测量范围窄等问题,提出一种基于隧道磁电阻(TMR)效应的高性能转速测试系统.在没有误差校正的情况下实现了0.19°的位置检测精度,已经达到了工程应用中常见的2000线编码器精度.本方法在被测转轴上布置磁栅环,利用具有高分辨率高频响特性的隧道磁电阻传感器对磁栅微弱磁场变化进行检测,得出频率随转速变化的正余弦信号.实验分别采用定时测角法、定角测时法和反正切法计算转速,结果表明3种算法中反正切算法检测精度最高,可达1.25％,更适合于隧道磁阻转速测量系统.     

基于微小型稳定平台的MEMS陀螺信号调理电路设计与测试

为提高MEMS陀螺的使用精度,本文基于微小型稳定平台应用背景设计了高精度MEMS陀螺信号调理电路,实验表明该电路提升了陀螺仪的使用精度。本文设计的调理电路采用高速24位Δ-Σ型A/D转换电路和高精度差分放大器对陀螺信号进行处理。基于MEMS陀螺仪搭建了两轴陀螺组件,并将两轴陀螺组件安装于高精度三轴转台,进行测试。采集MEMS陀螺模拟输出和数字输出数据,分别进行Allan方差分析。结果表明：该调理电路使X轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升13.63%,Y 轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升19.347%。     

基于Kalman滤波器的MEMS陀螺随机误差分析与建模补偿

MEMS陀螺随机漂移是影响MEMS惯性导航精度的主要原因。为提高MEMS陀螺使用精度,本文通过时间序列分析方法,建立MEMS陀螺角速率信号ARMA模型,进而利用线性KF(Kalman Filter)滤波方法处理陀螺角速率信号。本文通过搭建MEMS陀螺组件,进行三轴精密转台实验,将得采存陀螺信号进行KF滤波处理。利用Allan方差分析滤波前后MEMS陀螺角速率信号,结果表明陀螺仪零偏不稳定性经KF滤波后提升18.7%。