常压下工作的微机械陀螺的频率和阻尼特性

对微机械陀螺振动式陀螺的频率和阻尼特性进行了分析和模拟.以设计的一种微机械陀螺为模型,对其驱动和检测方向的阻尼力系数进行了计算,利用MATLAB模拟了阻尼对灵敏度以及频率特性的影响.得出了不仅频率匹配对微机械陀螺的性能有重要影响,而且阻尼匹配也会影响陀螺的灵敏度和频率特性.     

振动轮式微机械陀螺仪闭环驱动控制方法研究

本文在分析振动轮式微机械陀螺仪稳定工作条件的基础上,探讨了微机械陀螺仪对驱动电路的控制要求,提出一种新颖的驱动频率自动跟踪的控制方法,给出了驱动电路闭环控制框图,详细分析了驱动模态闭环控制逻辑,最后的开、闭环对比实验说明了本控制方案的有效性。     

新颖双框架角振动微机械陀螺的制作

介绍了新颖双框架角振动微机械陀螺的工作原理、结构特点、制备工艺及关键工艺的实验结果     

振动式微机械陀螺的带宽特性分析

对振动式微机械陀螺的带宽特性进行了讨论,以设计的一种带解耦结构的振动式微机械陀螺为模型,利用数学工具软件MATLAB对其进行了带宽特性分析.分析结果表明,对于2自由度的陀螺,驱动频率的带宽不仅与驱动模态和检测模态的频率匹配有关,而且与两个模态的阻尼匹配有关.随着驱动模态和检测模态频率匹配的降低,带宽先增加然后基本保持不变.随着驱动和检测模态阻尼匹配的降低,带宽一直减小.通过实现驱动模态与检测模态的频率匹配和阻尼匹配可以获得最大机械灵敏度和最大驱动频率带宽.     

微机械陀螺振动失效机理及可靠性设计研究

高加速极限试验可快速暴露MEMS陀螺的缺陷和薄弱环节,针对复合环境应力试验的陀螺失效品,开展了详细的失效定位和机理分析,推导了引线的振动响应特性和固有模态,并提出了引线的抗振设计方法。仿真和实验结果表明,引线固有频率的理论推导模型比较精确,通过缩短引线长度可有效提高引线的固有频率和降低振动应力,从而增强其抗振能力。优化设计后陀螺可耐受频率为0~10 kHz、总均方根为30 gn的加速度随机振动。     

MEMS陀螺振动特性试验技术

对于MEMS振动陀螺来说,找到一个快速有效的方法来评估其结构参数是非常重要的,比如谐振频率和阻尼系数,应根据微机械陀螺设计和制作的不同阶段,从测试精度、测试速度和试验方便程度等方面考虑,采用不同的方法进行动态试验。本文给出了一种能够判断MEMS器件振动特性的可靠的电测试系统,并通过分析和实验比较了几种微机械陀螺振动系统传递函数的快速测定方法,分析讨论了微机械陀螺振动系统测试方法和数据处理等问题。     

微机械音叉陀螺的误差源研究􀀁

定性地讨论了微机械音叉特有的一些误差源。主要有机械结构的Ｂｒｏｗｉｎａｎ噪声,电路噪声,等。对上述误差源的认识是微结构制造和电路设计的基础。     

微机械陀螺的仿真与优化

微机械陀螺依靠振动模态频率来测量旋转角速度,通常微机械结构的振动模态相当复杂。虽然已有很多文章研究了如何调节驱动模态和敏感模态以获得最大的敏感度,却很少有人分析微机械陀螺的振动模态。振动模态与陀螺结构的设计参数有极大的关系,这些参数包括陀螺检测质量的尺寸、支撑系统的类型和尺寸,以及用以制造陀螺主体的多晶硅的残余应力。研究了一个静电驱动、电容检测、敏感垂直轴角速度的陀螺(也称平面陀螺)。同时,用有限元法分析法对微机械陀螺的结构进行了分析。     

新型双级解耦合微机械陀螺设计与仿真

在分析了微机械振动式陀螺机械耦合误差的基础上,提出了一种新型的双级解耦合的陀螺结构,可将驱动模态和检测模态完全隔离,以避免驱动对检测的同频干扰。通过在敏感质量和检测质量间用弹性连接来抑制和减小机械耦合误差。文中还对新结构进行有限元模拟,最后分析了系统频响。     

微机械陀螺冲击特性及可靠性研究

为了深入掌握微机械陀螺的冲击响应特性,本文进行了详细的理论推导和MATLAB仿真分析,并进行了测试验证。冲击试验结果表明,理论分析和试验结果基本一致,考虑最坏情况可知,当脉宽对应的冲击频率与陀螺固有频率越接近,并且陀螺品质因子和冲击加速度幅值越大时,则冲击带来的影响就越大,梁越容易发生断裂失效。因此要使MEMS陀螺具有较强的抗冲击能力,必须综合优化设计陀螺的真空度和固有频率。     

硅微陀螺漂移数据滤波方法研究

针对硅微陀螺测量信号特点,建立其测量信号-阶差分后的AR(2)信号模型,得到了硅微陀螺测量系统的状态方程和输出方程,根据该模型,采用鲁棒性很强的H_∞滤波方法,可以将静态漂移测量信号的标准差提高了一个数量级,动态信号的信噪比提高了6 dB,大大提高了硅微陀螺的测量精度.H_∞滤波效果和实时性比小波变换要好.     

壳体加速度对硅微角振动陀螺仪性能的影响

分析了壳体加速度对硅微角振动陀螺仪性能的影响,导出并分析了不平衡摆性误差和正交不平衡误差。     

一种磁流体陀螺的设计研究

新型磁流体陀螺兼具带宽大、体积小、重量轻、寿命长、抗冲击等优良特性,是用于卫星微角振动测量的理想传感器,同时在寻北及小型无人机导航等领域也具有广阔的应用前景。提出了一种磁流体陀螺的设计思路,通过对磁流体陀螺工作原理的分析,设计了一种机械结构,该结构既形成了闭合磁路又构成了上下壁绝缘、内外壁导电的密闭磁流体通道,满足传感原理需求;采用低噪放大器组成信号处理电路并对噪声进行分析,该电路可以将本底噪声对传感器输出信号的影响降低至可接受范围内;对基于该思路设计的样机进行了初步试验,试验结果表明该磁流体陀螺能够敏感角振动,非线性误差小于0.6%,重复性误差小于0.5%,稳定性误差小于0.8%,具有很好的发展前景。     

基于陀螺仪的炮塔角速度测量装置的设计

针对国内炮控系统性能参数测试中对角速度测量的成本较高、操作复杂、时间较长等问题,设计了一种基于MEMS陀螺仪的炮塔角速度高精度测量装置,通过中值滤波、均值滤波以及加权平均融合的方法,抑制了测量噪声等因素对炮塔角速度值的影响.通过在转台和坦克上对该装置进行标定和测试,分析了滤波和融合前后的实验结果,其对炮塔角速度的测量精度可达0.02°/s.该装置操作简单、灵敏度高、成本较低、实用性强,能有效地提高测试精度,节省了人力物力,缩短了测量时间,满足实际应用的需求,具有很高的实用价值.     

基于FPGA的硅微陀螺仪零偏温度补偿系统的研究

介绍了温度对硅微陀螺仪的零偏的影响机理,通过温度实验得知零偏随温度变化成复杂的非线性关系,并用最小二乘法拟合出了零偏在～40℃～80℃随温度变化的数学表达式;以FPGA芯片为主要器件设计了零偏温度补偿系统,并进行了温度实验测试,测试结果表明补偿效果明显。     

硅微角振动陀螺仪温度特性补偿方法研究

在研究硅微角振动陀螺结构和温度特性的基础上,创建了二元高阶多项式补偿模型,并设计了基于STM32F405的硬件补偿电路,实现该陀螺仪实时温度补偿.实验结果表明:温度补偿后的标度因数温度系数和全温零偏稳定性分别由344 ×10-6/℃和441°/h减小为12.6×10-6/℃和40.6°/h,使得该陀螺仪的温度特性有明显改善,验证了该补偿方法的有效性和可行性.     

圆柱壳体振动陀螺谐振子的品质因数研究

品质因数是衡量陀螺振动特性的重要指标,它决定了陀螺的检测灵敏度.首先从理论上分析了影响圆柱壳体振动陀螺谐振子品质因数的主要因素.然后针对各种因素进行一系列的实验研究,包括谐振子的材料、形状以及尺寸等因素对于陀螺谐振子品质因数的影响.研究结果表明,谐振子的品质因数在很大程度上决定于谐振子材料、谐振环的形状及外径尺寸.材料...     

陷波滤波器补偿液浮陀螺阻尼比的研究

液浮陀螺的阻尼比随温度变化剧烈,采用陷波滤波器,通过选择陷波器的中心频率,使陷波器的中心频率与陀螺的固有频率相等,从而使陷波器的两个零点与陀螺的两个极点相抵消,则输出给系统的阻尼比由陷波器的两个极点确定,以减小阻尼比随温度的变化范围.试验与应用结果表明,该方法将陀螺的阻尼比范围由原来的0.3～2.7减小为0.5～0.8(温度范围均为:85℃～-55℃).     

基于车体横移振动的高速列车虚拟复合阻尼天棚控制算法研究

高速列车车体横向随机振动由车体的横移振动、侧滚振动和摇头振动三自由度合成,是影响车体横向运行平稳性的关键;为了改善列车横向运行平稳性,提高半主动控制性能;通过建立某型高速列车动力学模型,对车体横向振动特性进行分析,得出横移振动的加剧是造成车体合成横向振动和横向平稳性恶化的主要原因;通过分析在传统天棚阻尼控制算法下分别以车体合成横向振动为反馈和以横移振动为反馈对车体横向振动的控制效果,得出采用以车体横移振动为反馈的传统天棚阻尼控制算法对车体横向振动的抑制效果更佳;在此基础上,提出一种以车体横移振动为反馈的虚拟复合阻尼天棚控制算法,并进行联合仿真分析;结果表明:相比于被动控制,采用虚拟复合阻尼天棚控制算法后,车体合成横向振动加速度峰值、均方根值和平稳性改善率分别达到了46%、43%和19.5%,均高于采用传统天棚阻尼控制算法;可见,采用虚拟复合阻尼天棚控制算法在抑制车体合成横向振动,改善车体横向平稳性方面控制性能更佳。