双框架式振动陀螺仪的系统研究

微机械振动陀螺仪是一类难度较大的微机电系统。本文详细介绍了双框架式振动陀螺仪结构及工作原理,讨论了其驱动方式,分析了其信号测试上的特殊性,提出了一种测试方案,对其中的关键问题进行了,提出了解决方法。     

姿态稳定用双轴陀螺仪

研究用于姿态稳定系统的双轴液体动力陀螺仪.介绍了陀螺仪的基本工作原理,由建立的陀螺仪力矩方程推导出陀螺仪的数学模型.用速率突停的方法测试陀螺仪的输出信号,并根据试验结果建立了简化的系统传递函数.由简化传递函数可以看出,陀螺仪的输出信号中既有载体的角度信息又有角速度信息,两分量的大小取决于时间常数的大小.     

具有零偏补偿功能的电容式微加速度计接口电路

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。     

陀螺角速度漂移数学模型识别

由于陀螺角速度漂移是长时间工作的惯性导航系统的主要误差源,因此,为了对长时间工作的惯性导航系统进行最佳设计,建立陀螺角速度漂移的数学模型是必要的。本文从认为陀螺角速度漂移是由白噪声通过线性系统形成的观点出发,采用《时间序列分析》的方法,通过模型识别、参数估计和检验等步骤,对某个三自由度陀螺仪以等时间间隔所测得的沿方位和水平方向的角速度漂移各631个数据,进行了数学分析,并分别建立了数学模型。分析结果表明:此陀螺角速度漂移是由平稳随机过程和非平稳的随机游动及滑落所组成。这个结果对于评定陀螺仪的性能和质量是有用的。但是为了真正满足惯性导航系统最佳设计的需要,要求建立长时间的陀螺角速度漂移的数学模型,为此,就需要对批量生产的陀螺仪进行长时间漂移的抽样测试,获得分析所需的样本数据。另外,如果有需要,还得把离散型的差分方程化为所需的连续型微分方程型。本文所采用的方法对相当广泛的一类工程问题也是适用的。     

球形流体转子陀螺仪动力学分析

球形流体转子陀螺仪是利用在球腔内旋转的流体作为惯性元件的新型陀螺仪,可作为双轴速率陀螺仪在航空及航天技术中量测载体的角速度或自旋卫星的章动角。本文系统地分析了这种陀螺仪的动力学原理,导出了计算公式,并建立各种设计参数与量测灵敏度和精度之间的关系,为新型陀螺仪的研制工作提供理论基础.     

新型微机械隧道陀螺仪的设计和工艺制备

介绍了一种新型微机械隧道振动陀螺仪的设计和工艺制备,该陀螺仪采用平行梳齿驱动和面外振动框架的方式分别作为质量块的振动和恒隧道电流的检测,对平行梳齿驱动的工作原理和隧道陀螺仪的设计进行了详细的阐述.由于采用了硅玻键合和DRIE的DDSOG体硅制备工艺,因而可以获得较大的敏感质量块,从而使得该陀螺仪具有较高的灵敏度.根据检测模态和驱动模态匹配的原则,利用有限元模型对隧道陀螺仪的结构尺寸进行了优化.仿真结果表明,该陀螺仪在常压下具有0.07 nm(°/s)的灵敏度.     

微机械音叉陀螺仪的研究

微机械音叉陀螺仪是一种用于测量角速度的微型惯性器件,在许多领域都有极其广泛的应用,是当今微米／纳米技术发展的一个主要方向。本文论述其结构组成,分析了其工作机理,探讨了其检测电极的最佳间距,并给出了提高其灵敏度的途径。     

混凝土湿喷台车臂架振动模态分析

以国内某公司喷浆台车SPTC25为研究对象,首先利用陀螺仪和加速度传感器在施工现场进行动力学测试,采集到关于臂架在实际施工时的角速度和加速度的时间历程曲线。然后通过数据处理和分析计算,得到臂架在仰俯工况下的振动频率和振幅,分别为1.18 Hz和0.092 m,回转工况下的振动频率和振幅分别为0.98 Hz和0.073 m。其次,对湿喷台车臂架建立了准确的有限元模型,并且进行了模态仿真分析,得到前三阶模态的固有频率和振型。结合隧道施工时的实际操作数据统计,最终得出结论,臂架在施工过程中长时间处于共振状态,使得振幅过大,这是臂架疲劳开裂的主要原因,也为后续湿喷台车臂架的研发和优化提供了新的分析思路。     

硅微型两自由度振动轮式陀螺仪原理分析

首次提出了２种两自由度振动轮式陀螺仪新结构。详细分析了陀螺仪工作原理，推导了陀螺仪动力学方程，介绍了电容信号器和力矩器的工作原理。     

捷联惯性测量组合快速位置标定

根据捷联惯性测量组合的测量误差数学模型,分析了在进行位置标定时地球自转角速度对惯性测量组合的陀螺仪和加速度计输出的影响.对惯性测量组合不同位置下的输出公式进行运算,抵消掉了含有方向的量,得出了捷联惯性测量组合的误差参数,从而提出了1种使用数据处理方法无需精确对北的快速位置标定法.实际标定实验表明:应用该方法可以缩短测试时间,降低测试成本.     

一种新型微热流陀螺仪的结构参数研究

提出了一种基于双向流体检测角速度的微热流陀螺仪.不同于射流偏转工作方式,它采用对称分流通道结构,利用哥式力引起对称分流通道的流量不同,导致流体与布置于分流通道内的热敏器件对流传热不同,通过检测热敏器件的温差获得角速度.采用计算流体动力学(CFD)模型计算并分析了不同结构参数(主通道长、宽、高,主通道张角,两分流通道角度,拐角的过渡圆弧,分叉尖角的圆弧倒角)对检测灵敏度的影响.结果表明使流体速度充分偏转和减小分流通道流动阻力有利于提高检测灵敏度.     

一种用于MEMS陀螺仪的隔振平台及其结构设计

为隔离外部环境振动对MEMS陀螺仪性能造成的不利影响,文章设计了一种用于MEMS陀螺仪隔振的单层及双层隔振平台,通过理论分析隔振平台结构参数对隔振性能以及集成隔振平台对MEMS陀螺仪性能的影响,确立隔振平台的设计准则;设计了一种用于MEMS陀螺仪的单层及双层隔振结构及其制备工艺流程,通过ANSYS仿真分析隔振平台结构设计的可靠性及合理性。对1个示例MEMS陀螺仪进行分析,结果表明所设计的单层及双层隔振平台结构合理可靠且均可隔离外界环境振动,通过增大第1层隔振平台质量不仅可以提高隔振效果还可有效降低集成隔振平台对MEMS陀螺仪性能的影响。采用设计的隔振平台结构与工艺流程可实现陀螺仪与隔振平台的圆片级封装,并可采用MEMS的加工工艺大批量生产,降低隔振成本。     

振动速度传感器的动态性能改进的软件方法

以磁电式振动速度传感器的模型为基础,分析了传感器的动态性能,提出了一种利用现有磁电式振动速度传感器实现超低频振动测量的动态性能改进的软件补偿方法.其基本原理是基于零极点配置法构造出一个软件的补偿算法,并用数字滤波器实现,从而使磁电式振动速度传感器的输出信号经过运算后其动态性能得到改善,扩展了磁电式振动速度传感器的使用频带,这些在工程测试领域有重要的实用价值.     

基于微机电系统洛伦兹平台角速度估计

针对洛伦兹惯性稳定平台对高带宽和高精度角速率需求,提出了基于微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)组合传感器的最优速度估计算法.MEMS组合传感器由陀螺仪和加速度计组成,MEMS陀螺仪由于自身特性在速度估计中提供低频速度信息,而加速度计则提供高频信息.最优估计器通过将低频信号与高频信息融合,采用最优控制与估计算法进行速度解算与估计.实验表明,频率在20 Hz内,运动角度在±60°内,MEMS组合传感器速度拟合周期不超过5％,稳定拟合误差不超过7.5％,可以满足平台稳定偏转控制需求.最优状态估计器能在时域与频域上提供无差、高性能的角速度信号.     

嵌入式汽车动态性能测试系统的设计

为改善汽车的操作稳定性、平顺性和制动性以及为后续的底盘调校提供理论依据,设计了一套以惯性导航技术为基础、能实时采集汽车动态参数并绘制出动态参数图像的车载式测试系统。系统中组合微惯性传感器将采集的x、y、z三轴线加速度和三轴角速度的数字信号通过蓝牙模块传输到嵌入式设备,由编译的嵌入式软件对角速度和加速度进行姿态解算、积分处理;然后保存三轴线加速度、三轴角速度、三轴角度数据;并在嵌入式设备上绘制出汽车动态性能曲线图。蛇形道路试验结果显示,本测试系统测量出车辆行驶速度为17.5 km/h,横摆角速度在-25°/s~25°/s之间波动,侧倾角在-2.0°~2.5°之间波动。对比现行测试系统试验结果,本测试系统的侧倾角均方根误差为0.068 3°,横摆角速度均方根误差为1.294 0°/s,充分说明本测试系统所测量的的姿态角、角速度、速度是稳定可靠的,同时其操作过程简单、便于携带、集成度高,因此本系统具有较好的应用前景。     

被动行走测试系统的建立与实验研究

本文针对平面直腿的被动行走模型,建立了被动行走的测试系统．主要测试的参数为两腿的摆动角速度、角度和足底接触的法向作用力,利用陀螺仪和薄膜力传感器等实验设备可以实现这些参数的测量．同时利用建立的实验系统,可以对被动行走的动力学过程进行研究,得到了被动行走过程中足与地面的接触过程．     

相关滤波及其在振动测试中的应用

本文介绍了振动测试中常用的相关滤波的原理及超低频频率特性测试仪在机械阻抗测试中的应用,可做为机械振动研究工作及机械阻抗测试教学的参考。     

一种光纤陀螺仪的开发

介绍了应用前苏联Fizoptika公司生产的 94 1 3AM光纤陀螺传感器 ,利用单片机最小系统开发了角速度测量和旋转角度测量仪 ,可测量旋转物体的角度和角速度 .给出了光纤陀螺仪的硬件组成、软件设计思想及标定方法     

DTG阻力矩实验测试方法研究

用一种简便的实验方法测试分析了动力调谐陀螺仪的阻力矩，进行了理论近似计算验证，所得结果比较相近，该方法对于陀螺阻力矩分析特别是了陀螺仪应用单位进行了阻力矩分析具有较大的实用性。     

载荷预估在火控稳像系统中的应用

研究火控稳像系统实际产品的振动故障，应用载荷预估原理提出了一种控制陀螺仪振动的新方法，证实了其有效性与技术的上的可行性，为元件的筛选提供了依据。