一种双轴电容式微机械加速度计

提出一种双轴电容式微机械加速度计的结构形式.采用一个质量块敏感两个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好,以梳齿电容实现差动的静电驱动、电容检测.利用MATLAB软件对敏感结构参数、性能参数进行了计算、分析,用ANSYS仿真软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性.     

微加速度计中新型微杠杆机构设计和分析

设计谐振式微加速度计时,需要考虑一个最关键的问题是提高其灵敏度.放大质量块产生的惯性力是提高灵敏度的最有效方法.基于柔性铰链技术设计一种新型两级微杠杆放大机构,并建立了放大机构的力学和数学模型,在此基础上进行了解析法分析和参数优化设计;同时利用有限元分析方法对其进行了仿真计算.计算结果显示机构的放大倍数约为102倍.这一设计方案极大地提高了微加速度计的灵敏度.     

硅微静电悬浮加速度计实验研究

硅微静电加速度计将静电悬浮技术与微机械加工工艺相结合,在空间微重力环境下通过降低量程可实现极高的分辨率。设计了一种玻璃—硅—玻璃三明治结构、平行六面体状检测质量、体硅加工工艺、低量程的三轴硅微静电加速度计,分析了加速度计的力平衡回路特性。采用基于DSP的数字控制器,实现了检测质量的六自由度稳定悬浮。在大气环境下测试了静电加速度计的性能。测试结果表明:加速度计x轴的带宽为88.1 Hz,量程为0.220 g n;y轴的带宽为118.2 Hz,量程为0.313 g n;z轴的带宽为10.7 Hz,量程为3.53 g n。     

一种电容式微机械加速度计的设计

介绍了一种新型基于滑膜阻尼的电容式微机械加速度计.该加速度计根据差分电容极板间正对面积的改变来检测加速度大小,保证了输出电压与加速度之间的线性度.对加速度计进行了结构设计和分析.给出了加速度计的制作工艺流程,研究了解决深反应离子刻蚀过程中的过刻蚀现象的方法.初步测试结果表明,该加速度计的灵敏度比较理想,谐振频率与理论计算相吻合.     

一种沟槽结构四臂压电式加速度计的仿真设计

介绍了现有四臂压电式加速度计的工作原理及ANSYS软件在压电式加速度计方面的应用。将传统的四臂压电式加速度的悬臂梁改用沟槽式结构。并使用ANSYS软件进行仿真分析,发现沟槽结构的加速度计的灵敏度可以高达0.633 5mV/gn,远高于平坦基体表面结构式加速度计的灵敏度(0.281 95mV/gn)。     

非硅MEMS电容式微加速度计的测控电路设计

为了提高MEMS微加速度计的量程和抗过载能力,设计了基于UV-LIGA技术的非硅MEMS电容式微加速度计。针对该加速度计,设计了基于相敏解调的差分电容测控电路。检测通道主要由前置级电荷积分放大电路、带通滤波电路、相敏解调器、低通滤波以及电平转换电路组成,反馈通道由低通滤波和加法电路组成。完成了微加速度计测控电路的调试和检测通道的标定实验,实验表明:检测通道的量程约为±6 pF,灵敏度为89.3 mV/pF,线性度为2.59%,满足加速度计检测通道的要求。     

硅基谐振式微机械加速度计的设计与仿真计算

分析了硅基谐振式微机械加速度计的工作机理,提出了一种新颖的结构形式,进行了结构的优化设计和仿真计算.用MATLAB软件分析了结构参数对性能指标的影响,用ISIGHT优化软件优化出结构参数,用ANSYS仿真软件对结构进行了静态分析和模态分析,验证了所提出结构的设计思想和优化参数的可行性.     

基于微机械加速度计的振速水听器的设计与分析

对基于惯性传感器的同振球型振速水听器的工作原理进行了说明.采用多端口组件网络方法建立了用于振速水听器的梳齿式硅微机械加速度计的系统级模型.对内置加速度计,外部采用弹性连接的振速水听器在平面声波作用下的响应进行了仿真分析.分析结果表明,振速水听器不失真测量的工作带宽取决于其与水介质的密度比、波尺寸、与弹性连接构成振动系统以及加速度计自身振动系统的特性参数.多端口组件网络方法能够有效地实现振速水听器的建模与仿真.     

谐振式微机械加速度计设计的关键技术

谐振式微机械加速度计直接输出频率信号,具有稳定性好、精度高的特点.分析了谐振式微机械加速度计的工作机理,建立了第一级敏感结构、杠杆机构和第二级敏感结构的数学模型,指出了实现高灵敏度加速度测量的关键技术在于支撑梁、质量块、谐振器和杠杆机构的设计.提出了一种谐振式微机械加速度计结构,进行了结构的优化设计和仿真计算,得出的性能指标:谐振频率98 858 Hz,Q值673.9,灵敏度24.52 Hz/gn.     

高频响小体积三轴加速度计设计与实现

设计了一种基于微机电系统(MEMS)技术的高频响三轴加速度计,内部集成滤波电路和放大电路,实现了传感器与变换器的一体化.电路设计简单可靠,功耗低,稳定性好.电路板的结构采用刚挠结合印制板的设计,保证了传感器输出的高精度和低噪声特性.整机结构体积小巧,刚性好,3个方向的频率响应均可以达到5 kHz,实现了一个测点3个方向高频加速度参数的测量.通过性能指标校验和实验验证,证明传感器具有测量精度高、热灵敏度漂移小、横向效应低等优点,可应用于航空航天等领域.     

电容式微机械加速度计测量范围上限设计

测量范围上限设计一直是高gn值微惯性引信研制的一个难题,对差动电容式微加速度计各参数对量程的本质影响及其相互关系进行了研究,理论分析和计算机仿真结果表明:按同一比例尽量减小封装间隙和电极面积,使得受限于临界偏压的外加偏压取值刚好能提供需要的量程,同时使用质量块减薄和打孔并用的方法来提高最大量程,所设计出的加速度计可具有70gn以上量程。     

一种扭摆式硅微机械加速度传感器

介绍了一种基于体硅微机电系统(MEMS)工艺制作的扭摆式硅微机械加速度传感器,对制作过程的一些工艺问题进行探讨,并提出相应的解决办法,主要涉及到硅-玻璃阳极键合、结构释放等关键工艺。对测试结果进行了初步分析,分辨力可以达到1mgn,测试±1gn范围内线性度可以达到99.99%。     

硅微机械二维加速度计的结构设计

提出了一种新型的双轴电容式微机械加速度计的结构形式。采用1个质量块敏感2个正交方向的加速度,设计的弹性支撑结构巧妙地实现了正交方向的解耦,且结构稳定性好。详细讨论了该加速度计的工作原理,并利用有限元软件对敏感结构进行了静态和模态分析,从理论上验证了所提出的双轴电容式微机械加速度计整体结构的可行性。     

电容式加速度计自动校零技术的研究

阐述了采用静电力自动调整微机械(MEMS)电容式加速度计零点的基本原理,设计了数字电位器MAX4502与单片机接口的自动校零电路,并给出了自动校零的程序流程图.实验表明:零点可以伺服稳定在30μV以内,调零快、调零效果较好.     

微机械电容式加速度计读出电路研究与设计

为了提高电容式MEMS加速度计测量精度,设计了一种应用于MEMS加速度计微弱信号读出电路。读出电路由T型阻容网络放大电路、模拟开关解调电路和四阶带通滤波电路组成,通过Multisim软件仿真分析各模块电路原理并确定影响读出电路的主要因素,进一步优化确定元器件最佳参数,最后制作出PCB电路板并开展实验测试,实验结果表明微弱信号检测准确率达90%以上,能很好满足电容式MEMS加速度计微弱信号检测要求,同时该读出电路具有尺寸小、易调节、易于ASIC集成等特点,在微机械仪表的微小电容检测中有较高的实用价值。     

高精度电容式MEMS加速度计系统设计

在传统Σ-Δ架构基础上,引入了低精度高速模/数转换器(ADC),将前置放大器输出的模拟电压信号转换为数字信号,有利于简化电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计系统模拟接口电路设计.在嵌入ADC的MEMS加速度系统中,采用过采样平均数字算法对信号进行估计,有效降低系统对前置放大器噪声性能的需求,利于实现低功耗和高精度的设计目标.仿真结果表明:与未采用过采样平均技术相比,当前置放大器输出等效噪声大于1μV/Hz时,系统的信噪比(SNR)提高了约10dB.     

基于MXT9030的微电容加速度计系统搭建

阐述了三明治式电容微加速度计的工作原理,并在此基础上介绍了一种具体的三明治式微加速度计的设计:采用一种通用的电容读取电路MXT9030实现对电容式微加速度传感器的信号检测,通过微控制器的控制,调节MXT9030电路的内部参数,使加速度计系统具有良好的线性度及灵敏度。实验结果表明,该设计可满足较大范围内的电容差分信号输入,并具有良好的检测灵敏度和线性度。     

基于MEMS加速度计的管道位移检测系统设计

为了解决复杂地形下的矿浆输送管道线小位移引起的安全问题,提出了一种基于MEMS加速度计和单片机、无线通信结合的管道小位移检测系统。该系统主要包括太阳能供电模块、位移数据采集模块、无线数据收发模块、数据存储和显示模块,并通过串口将位移数据送PC显示,供管道运行中控室作为判断运行安全与否的依据。实验表明:当管道位移达到阈值时,可以有效报警。系统结构简单,工作稳定,可以有效预测管道位移。