国防科学技术预先研究基金(51308050208)
- 作品数：12 被引量：63H指数：5
- 相关作者：董景新刘云峰李童杰胡淏曹宇更多>>
- 相关机构：清华大学西安现代控制技术研究所更多>>
- 发文基金：国防科技技术预先研究基金更多>>
- 相关领域：机械工程交通运输工程航空宇航科学技术更多>>
- 硅微谐振式加速度计固有谐振频率的提高方法研究
- 提高硅微谐振式加速度计的固有谐振频率,有利于提高加速度计的分辨率和稳定性、实现硅微谐振式加速度计的高精度。增大硅微谐振式加速度计的振梁宽度、或对振梁施加适当的轴向预载荷,均有利于提高其固有谐振频率。然而上述两种方法均将造...
- 曹宇董景新胡淏
- 关键词：微机电系统谐振频率
- 文献传递
- 微机械杠杆力放大效果的计算和提高被引量：10
- 2011年
- 硅微谐振式加速度计是一种高精度的惯性传感器,它通过谐振梁刚度随惯性力的变化检测输入加速度的大小。为了得到较高的标度因数,国内外的研究机构普遍使用微机械杠杆机构来放大惯性力,但实验中微机械杠杆往往达不到理想的放大倍数,尤其是多级杠杆对力的放大作用非常有限。结合国内加工条件,微机械杠杆力放大机构的模型被合理简化,使用有限元分析运动模态的方法,分别计算微机械杠杆、检测质量支撑梁以及谐振梁的刚度,并按此仿真计算结果估算微机械杠杆的力放大倍数。通过理论推导、ANSYS仿真和对微机械杠杆实验的结果验证了这种方法的正确性。为分析微机械杠杆实际的力放大效果提供了一种实用方法,并基于此方法提出通过提高输出刚度来提高微机械杠杆力放大倍数的方法。通过对杠杆结构的优化,可将原有3.9倍的杠杆放大倍数提高到7.0倍。
- 胡淏董景新刘云峰曹宇
- 关键词：微机电系统微机械加速度计谐振梁有限元分析
- 具有零偏补偿功能的电容式微加速度计接口电路被引量：5
- 2010年
- 为了实现了电容式传感器和其他信号处理电路之间的接口,提出了一种电容式传感器接口电路。该接口电路基于开关电容技术,采用采样电荷结构,并在其前端读出电路采用采样开关噪声消除技术,在0.35μm 2P-4 M CMOS标准工艺下设计并流片实现,且特别适用于开环或力平衡闭环电容式微加速度计和振动角速度陀螺仪应用。测试结果表明:在1 MHz的采样时钟下,该接口电路取得了约5.35 aF的电容分辨率和约0.173 aF.Hz-1/2的噪声基底。
- 刘民杰池保勇刘云峰董景新赵长德
- 关键词：微加速度计接口电路开关电容
- 力反馈式微机械加速度计刚度的自适应调整被引量：2
- 2010年
- 为了提高模拟力平衡式电容微机械加速度计的鲁棒性和分辨率,对系统的非线性进行了研究。通过分析系统的数学模型,认为力发生器的非线性会引入一个可变负刚度。在传统方案中,为保证加速度计满量程时总刚度大于0,预载电压要小于失稳预载的0.707,这就造成在加速度输入较小时其总刚度较大,从而影响其阈值以及小输入时的分辨率。为弥补传统方案中力矩器非线性对系统分辨力的影响,本文应用自适应理论,提出一种基于总刚度不变的变预载自适应调整方法来提高闭环系统的鲁棒性和分辨率。设计了一种基于DSP的数字式微机械加速度计并进行了试验。试验结果表明,采用自适应调整方案后,加速度计在0g附近的分辨率由43.2μg提高到11.3μg,1g附近的分辨率由36.4μg提高到12.1μg,这些数据验证了自适应调整方案对系统性能的改进。
- 李童杰刘云峰董景新范达
- 关键词：微机械加速度计刚度
- 微加速度计温度特性及敏感元件自恒温方案被引量：9
- 2010年
- 温度是影响微加速度计精度的一个相当重要的因素。该文首先分析了微加速度计闭环系统各部分的温度特性对系统的影响;接着,设计实验分别测试各个部分的温度特性,确定出敏感元件的温度特性是系统温漂的主要来源;最后,设计了敏感元件芯片自恒温系统,并进行温度补偿。该方案在增加少量加热功率的基础上大大提高了系统的温度特性。实验结果表明:温控后,在增加760 mW加热功率的情况下,能保证微加速度计零偏温漂和二次补偿后零偏稳定性,分别从2.061 mgn/℃和2.269 mgn提高到0.199 mgn/℃和0.129 mgn。
- 李童杰刘云峰董景新刘继奎
- 关键词：微加速度计温度补偿
- 两端固定音叉的力-频率关系及其非线性被引量：5
- 2008年
- 两端固定音叉结构常被用作石英或硅振梁加速度计的敏感结构。论文的目的是建立两端固定音叉结构的固有频率与受力之间,及差动音叉结构频率差与受力之间的精确关系,研究差动音叉结构量程与非线性之间的联系。以梁的弯曲振动微分方程为基础,推导了在轴向力作用下两端固定的梁的固有振动角频率与轴向力之间的关系,并用多项式拟合;进一步得到差动音叉结构传感器的角频率差与轴向力之间的拟合多项式。梁的力-频率关系和差动音叉结构的力-频率差关系的5次多项式拟合误差分别低于0.0056%和0.0015%,并给出了敏感结构量程与输出非线性度之间的近似公式。这些公式可以为传感器的设计提供依据。
- 陈志勇周斌张嵘郭美凤
- 关键词：振梁加速度计量程非线性
- 基于蒙特卡罗法的弹道导弹落点密集度验前估计被引量：10
- 2011年
- 为获得弹道导弹落点密集度的验前估计,应用蒙特卡罗法设计了一种基于制导工具误差的模拟打靶试验统计方法。建立了由制导工具误差到导弹飞行主动段终点偏差的误差传递方程,推导出18项参数的环境函数矩阵,然后利用椭圆弹道理论将主动段终点偏差折算落点偏差,完成了由靶场验前测试数据到落点密集度的统计试验估计模型。实现了伪随机数的产生和抽样,并对其进行了参数检验、均匀性检验和随机性检验。利用某型弹道导弹靶场单元测试数据进行模拟打靶试验,统计试验结果得到落点CEP和密集度的估计值和置信区间。飞行试验结果证实了该方法的可行性。
- 郑小兵董景新张志国孟令晶
- 关键词：弹道导弹蒙特卡罗法制导工具误差
- 温度、预载电压对MEMS加速度计输出的影响(英文)被引量：4
- 2009年
- 梳齿式微机械加速度计的微机械结构在工作中受到预载电压、温度等多种因素的影响,输出具有非线性,研究指出这种非线性度和微机械结构的闭环位置相关。为了明确非线性度的来源,将从其系统模型入手分析,给出闭环状态和输出非线性度的定量关系。此外,环境因素也会通过加力电路间接的影响闭环系统的输出造成非线性度,文中将着重研究预载电压对称性和环境温度这两个重要的环境因素通过检测电路影响输出线性度的情况,并给出了实验验证。
- 胡淏董景新刘云峰
- 关键词：微机械加速度计非线性度温度
- 力反馈式加速度计动态特性分析及重要参数选择被引量：4
- 2009年
- 力反馈式微机械加速度计闭环系统的静电反馈力可以等效成一个与反馈电压成正比的负反馈力和一个与其平方成正比的负刚度,这使得加速度输入不同时,可以等效成不同参数的线性系统。首先,通过系统的等效开环数学模型的分析,提出静电反馈力的负刚度给整个系统带来的影响;然后在保证系统稳定性和其它性能的同时,以满足整个量程内的动态性能指标为目的,提出校正方案以及机械刚度的取值;接着对校验方案以及所选取参数进行了稳定性仿真和动态特性仿真;最后通过不同刚度和校正参数的两个加速度计的对比实验证明:适当提高系统机械刚度并合理选择校正参数能够在几乎不影响系统阈值的情况下提高系统的动态特性和稳定性。
- 李童杰刘云峰董景新
- 关键词：微机械加速度计动态特性刚度
- 梳齿式微机械加速度计的研制被引量：5
- 2009年
- 微机械加速度计作为微机电系统(MEMS)的一个重要产品,目前已经得到了广泛应用。本文首先从整体上提出了微机械加速度计的工作原理和数学模型,并着重讨论了各个部分之间的关系;然后根据敏感元件的特性,对伺服回路的几个关键参数,即预载电压、PID校正参数和反馈增益,进行了分析;本文最后给出了一种加速度计整体性能的测试结果,结果表明:微机械加速度计的量程为±15gn,非线性度为0.041 9%,阈值为0.15 mgn,2 h稳定性误差为0.084 5 mgn,逐次启动重复性误差为0.156 mgn。
- 李童杰董景新刘云峰
- 关键词：MEMS微机械加速度计
