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高精度硅微谐振加速度计频率测量输出电路被引量：2: 2014年; 硅微谐振加速度计是一种频率输出的MEMS仪表,针对其差动频率输出的特点和对静态与动态高精度测试精度的要求,设计并实现了一种高精度频率输出电路,实现了差动频率的实时相减和静态与动态频率信号输出。对电路及仪表的精度进行了测试,测试结果表明,该电路稳定性可达到1×10-9,全温范围内(-40^+70℃)非线性优于1×10-7,频率分辨率可达到1×10-5,测试精度满足仪表系统精度要求,使仪表更满足工程应用的条件。根据实际工程应用要求,还对该电路提出了抗干扰设计,进一步提高了该电路的工程应用可靠性。; 张玲王岩邢朝洋; 关键词：谐振式频率测量抗干扰

硅微谐振加速度计高精度相位闭环控制系统设计与实现被引量：7: 2014年; 硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。高精度相位闭环控制系统是决定硅微谐振加速度计精度水平的重要因素。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从闭环控制系统设计的角度,分析了相位闭环控制回路的原理,提出了一种可以消除匀加速误差的高精度三阶无静差相位闭环控制方案。给出了设计思路,研究了环路性能测试方法,讨论了闭环系统相位误差的来源与抑制方法。所设计的闭环回路在0.1 Hz处静态增益为170 dB,启动时间小于20 ms,实测带宽为432 Hz,全温范围内相位闭环回路相差变化0.84°,系统参数满足设计指标。; 王岩张玲邢朝洋; 关键词：误差分析

硅微谐振式加速度计结构设计与仿真优化被引量：10: 2016年; 硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出成为硅微传感器的研制热点之一。在分析硅微谐振式加速度计工作机理的基础上,采用一种新的基于双检测质量块和谐振音叉低附加质量的硅微谐振式加速度计结构形式。运用ANSYS对加速度计关键结构尺寸进行仿真优化,明确了关键结构尺寸的变化对加速度计性能的影响规律。结果表明:杠杆支撑梁长度、杠杆支撑梁宽度、杠杆支撑梁位置、音叉梁宽度、梳齿宽度和质量块支撑梁宽度对整体结构性能影响最大。所设计的加速度计谐振基频约为21kHz,标度因数为92Hz/g,在士30g加速度输入下非线性达到0.322‰。; 王超胡启方王岩张玲庄海涵; 关键词：结构优化有限元分析模态分析

硅微谐振加速度计交流检测信号解耦技术被引量：2: 2012年; 硅微谐振加速度计以高精度的频率信号输出及潜在的敏感结构与处理电路实现一次集成的优势,成为硅微传感器研制的热点之一。针对交流检测信号耦合效应对硅微谐振加速度计性能的重要影响,在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从结构和电路两方面研究了交流检测信号耦合效应的来源,分析了耦合效应对检测电路和闭环控制精度的影响。采用双质量块结构方案和电路优化设计所研制的硅微谐振加速度计,基频为15 kHz,标度因数为36 Hz/g,量程为±30 g。试验证明耦合效应对仪表性能的影响降低到0.3 mg以内。; 王巍王岩庄海涵邢朝洋; 关键词：闭环解耦

基于FPGA的高精度硅微谐振加速度计数据采集与参数补偿系统设计与实现被引量：6: 2015年; 硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。频率信号的高精度采集和系统参数补偿是提高硅微谐振加速度计性能的重要手段之一。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从双路差动频率信号的精确采集和系统误差参数补偿角度出发,分析了数据采集的原理,提出了一种高精度硅微谐振加速度计用数据采集与参数补偿方法。给出了设计思路和电路实现方法,讨论了误差来源与改进方法。所设计的数据采集系统针对中心频率18 k Hz.,标度因数400 Hz/g,量程±20g的加速度计,数据更新周期200 ms下频率分辨率为0.0005 Hz,等效加速度分辨率达到1.25μg。测试表明,补偿后的硅微谐振加速度计,在全温(-40^+70℃)内,K0温度系数从262μg/℃降低到29.9μg/℃,K1变化量从4.18%降低到2.04‰,全量程非线性从7.16‰降低到0.128‰,系统参数满足设计指标。; 王岩张玲邢朝洋曾青林; 关键词：FPGA 数据采集

气压变化对光纤陀螺仪零偏稳定性的影响及改进被引量：2: 2015年; 研究了气压变化对光纤陀螺仪零偏稳定性的影响,提出了降低光纤陀螺仪气压灵敏度的设计方法。理论分析并实际测量了气压变化对光纤陀螺仪零偏稳定性的影响,试验研究了光纤环浸胶固化和密封这两种降低光纤陀螺仪气压灵敏度设计方法的有效性。结果表明,变气压条件下光纤陀螺仪的零偏稳定性劣化1~2个量级,对光纤环浸胶固化后,光纤陀螺仪的气压灵敏度减小1倍,可以在一定程度上减小空气的扰动,改善气压变化对光纤陀螺仪的影响。而对光纤陀螺仪进行密封设计是一种更有效的措施。对光纤陀螺仪进行密封设计后,光纤陀螺仪的气压灵敏度为零,光纤陀螺仪零偏稳定性基本不受变气压环境的影响,解决了光纤陀螺仪受气压变化影响精度的问题。; 闾晓琴黄鑫岩高峰王学锋; 关键词：光纤陀螺仪零偏稳定性密封光纤环

高精度硅微谐振加速度计工程化设计与实现被引量：3: 2016年; 硅微谐振加速度计因具有小体积优势和高精度潜力,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。工程化设计是硅微谐振加速度计从原理样机向成熟产品转化过程中的关键步骤之一。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从工程实用化设计角度出发,提出了一种高精度硅微谐振加速度计工程化设计方法。分别从系统设计、结构设计、控制电路设计和测试与补偿技术等方面进行了分析和对比,讨论了误差来源与改进方法。测试表明,设计的高精度硅微谐振加速度计质量块基频大于3 k Hz,谐振音叉中心频率约18 k Hz,标度因数大于100 Hz/g,量程±40 g,死区小于0.67 mg,带宽大于200 Hz,振动整流误差0.344 mg,零位一次通电稳定性优于50μg,测试结果基本满足工程化应用指标。; 王岩赵克张玲邢朝洋; 关键词：工程化

硅微谐振加速度计的温度特性被引量：7: 2013年; 硅微谐振加速度计以其小体积、低成本和高精度的频率信号输出,成为硅微惯性传感器研制的热点之一。温度特性是影响硅微谐振加速度计精度水平的重要因素。在分析硅微谐振加速度计工作机理的基础上,从结构设计方法、工艺流程加工和闭环控制回路方面分析了温度对零位和标度因数的影响因素,同时给出了相应解决措施。研制的硅微谐振加速度计基频约为17 kHz,标度因数约220 Hz/g,在-40～+70℃范围内,谐振频率的温度系数为-71.5×10-6/℃,标度因数的温度系数为-610×10-6/℃,样机在常温下谐振频率的相对稳定性为0.313×10-6,1.5 h零偏稳定性达到42.5μg。; 王巍王岩庄海涵邢朝洋; 关键词：温度特性结构优化闭环控制

谐振式硅微加速度计闭环控制系统的分析与设计被引量：10: 2012年; 谐振式硅微加速度计以其准数字量输出和具有潜在高精度的特点,近年来成为硅微惯性仪表研制的热点之一。闭环控制是提高仪表精度水平的重要手段。以谐振式硅微加速度计的结构特性和电路特性为基础,分析了直流和交流两种幅值自动增益控制回路方案,比较了移相和锁相两种相位闭环控制方案。通过试验对比优选了交流幅值自动增益控制和锁相控制的双闭环系统控制方案。研制的谐振式硅微加速度计样机基频约为17 kHz,标度因数约为220 Hz/g,2 h零偏稳定性达到21.9μg.。; 王巍王岩庄海涵邢朝洋; 关键词：闭环控制

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国防基础科研计划(A0320110013)

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机构

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