微弱电容信号的离散频率测试方法及其硬件电路的实现

硅微惯性器件的微弱电容信号检测一直是微机械研究领域的重要问题,其检测方法及集成电路的实现已成为制约微惯性器件发展的一个重要因素。利用频率信号抗干扰性好的特点将微弱电容信号转换成频率信号,提出了一种利用离散频率测试的方法对加速度信号进行测试,使得所测加速度可以通过各离散频率点与步长频率的倍数关系直接读出,并通过硬件电路实现了该方法,对实验结果进行了验证,与理论仿真结果很相符。     

基于微型光机电系统扫描镜技术的激光散斑抑制方法

激光固有的时间和空间相干性,造成的散斑现象成为实现激光显示技术的瓶颈。针对激光显示的消散斑问题,提出了一种基于微型光机电系统(MOEMS)扫描镜技术的散斑抑制方法,并设计了一种简单的二维扫描镜结构,为开发非运动式、小体积、低功耗、高速低成本电调制的MOEMS,实现对激光散斑的抑制,标准化消相干器件的工艺的开发和规模化生产技术提供了参考。     

MEMS高g加速度传感器高过载能力的优化研究

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。本文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240,000g,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。     

MEMS高量程压阻加速度计侵彻双层钢靶性能测试

设计一种MEMS高量程压阻加速度计,利用其组成的弹体测试系统进行双层钢靶实弹侵彻试验,并获得完整的侵彻数据。利用Matlab数据处理软件对其进行处理,获得有效的侵彻数据。试验结果表明,弹体在整个发射、侵彻钢靶过程中,测试系统所测数据误差均小于10%,说明设计的MEMS高量程压阻加速度计性能稳定,可完全满足工程化应用要求,为研究双层介质侵彻特性及控制弹体在特定介质层的爆破技术提供参考依据。     

电容式硅微机械陀螺仪结构设计及仿真

通过对微机械陀螺的调研分析,提出了一种新型微机械陀螺仪,并对陀螺进行了结构设计.该结构采用静电梳齿驱动、栅结构电容检测,使陀螺具有较高灵敏度.驱动模态和检测模态均为滑膜阻尼,能够实现较高的Q值,且具有一定的解耦特性.文中通过仿真分析得到了结构的各阶频率,使陀螺驱动模态和检测模态固有频率匹配,验证了结构的合理性.结合现有...     

静电驱动压阻检测微机械陀螺仪的研究

对静电驱动压阻检测微机械陀螺仪进行了结构设计并对工作原理进行了介绍．与硅压阻器件相比,本文利用多势垒纳米膜所具有的压阻效应作为检测方式,实现了较高的压阻灵敏度;采用硅基异质外延砷化镓薄膜工艺进行陀螺结构以及多势垒纳米膜器件的加工,较好地实现了工艺的兼容．通过对结构进行模态仿真,确定了陀螺的固有频率．     

一种压阻式传感器信号调理电路的设计

由于压阻式MEMS传感器输出信号极其微弱,极易受到测试环境的噪声干扰,还需要外接调理电路,为了提升信号的采集精度,提出一种压阻式传感器信号ASIC调理电路的设计方案,实现输出信号的放大、滤波功能。测试结果表明,调理电路可以在10～200倍的范围内调节增益,-0.5 dB截止频率调节范围覆盖0.1～20 kHz;低频范围内,芯片的等效噪声为45 nV/√Hz。将调理电路与传感器相结合,改进的测试系统响应速度快,滤波效果更好,测试精度优于5%,传感器非线性为5.4%。同时,调理电路的大小和体积也很小,功耗低,对后续继续研究传感器测试系统有重要意义。     

仿虾螯式抗冲击微加速度传感器设计

针对外弹道信息测量过程中,低量程微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)加速度传感器在上万g_n过载环境下的损坏问题,提出了一种仿虾螯式抗冲击微加速度传感器,可以实现抗过载30 000g_n、量程50g_n的指标要求。有限元仿真结果表明,在50g_n载荷作用下,加速度计敏感单元位移为0.99μm,灵敏度为0.124 pF/g_n;引入仿虾螯式抗冲击缓冲结构的加速度传感器在30 000g_n过载作用下承受的等效应力的最大值从1 022.5 MPa降低至84.326 MPa,有效地提高了该传感器件的可靠性。     

基于双窗全相位FFT的激光多普勒频率提取与校正方法

针对于激光多普勒信号解算中存在的频谱泄露以及栅栏效应等问题,将性能更优异的汉宁自卷积窗(HSCW)以及全相位频谱分析(apFFT)运用于多普勒信号的短时傅里叶变换(STFT)中,并且通过双谱线法对所获得的频谱进行了校正。理论与仿真表明,双汉宁自卷积窗(HSCW)apFFT比传统apFFT更能抑制旁谱泄露,并且相对于传统FFT,双HSCW窗apFFT所提供的的频谱位置与幅值能够更好的满足双谱线校正法频率校正的要求。通过将该种算法应用于高冲击下加速度传感器的校准系统中,实测结果表明,其解算结果与标准传感器的加速度峰值误差在1 %左右。     

大功率半导体激光器用电流源设计

半导体激光器是一种电流注入式发光器件,驱动电流源的性能优劣对其工作特性和使用寿命有着很大的影响。本文利用芯片LT3755设计了一种大功率LD电流源,电流在3.3~5.6 A连续可调。当输出电流为4.5 A时,连续工作3 h内电流变化量小于2 mA,电流稳定度达到4×10-4。此外,该电源还具有欠压保护、过压保护、过流保护和缓启动等多种功能。