静电悬浮微机械加速度计设计

设计了一种基于静电悬浮原理的微机械加速度计。它采用三明治结构的微敏感元件,电容式位移检测方案及静电力悬浮控制方案。着重对敏感元件的主要结构设计、参数的选取、支承静电力的计算以及量程极限、精度极限等问题进行了分析,表明在目前技术条件下,可以实现量程约5g,精度为10-5g的悬浮微加速度计。设计并加工出一种圆环形结构的敏感元件,已实现了Z轴方向的静电悬浮及加速度测量,证明设计方案是可行的,进一步研究可实现三轴悬浮加速度计。     

厚膜混合集成MEMS电容式加速度计

设计了电容式加速度计的信号检测电路。与电容式加速度计表头进行了联调和测试。并进行了标定。为减小体积。提高电容式加速度计的检测精度，采用了厚膜混合集成技术．将检测电路和电容式加速度计集成于一体。最后进行了电路测试和性能测试。     

电测法测量梳齿式微机械加速度计的机械参数

为测量梳齿式微机械加速度计敏感元件的机械参数,提出一种静态电测法。在施力电极上加载直流电压,产生与摆片重力相当的静电引力,根据静电力与重力平衡的关系式,求解出敏感元件的实际机械参数。进行了检测电路的放大性能实验、加速度计重力场静态翻滚实验和摆片的静电吸引实验。实验结果表明,该方法能准确地估算敏感元件的实际机械参数及静态性能。与其他方法相比,静态电测法能较为全面地评估加工工艺对系统性能的影响,不需要特殊的测量环境和仪器设备,能在制造现场使用。     

叉指式硅微加速度计的结构设计

为了满足对中等精度的微机械加速度计的需求,讨论了一种硅片溶解法制造的平面叉指式加速度计,其敏感轴平行于检测质量平面。为了分析该种加速度计的分辨率和固有频率,分析了其机械模型和数值解,并且用有限元方法对几种设计尺寸进行了仿真。着重研究了几个关键尺寸,如检测质量厚度和梁的宽度的改变对分辨率和固有频率的影响,并且给出了此种结构在当前条件下的所能得到的测量分辨率极限。最后,给出了两种尺寸的设计,其大小约为１．５ｍｍ×１．５ｍｍ,检测质量厚１０μｍ和１５μｍ,相对于当地重力加速度,分辨率分别为５×１０－３和３×１０－３。     

基于多周期同步测量法的微位移检测电路设计

在机械产品微位移高精度检测中,目前广泛采用的微位移检测电路是通过电感式位移传感器将被测位移量转换成输出电压幅度,该方法的测量精度受调理电路的限制.为进一步提高测量精度,提出一种多周期同步测量法,并设计了基于单片机控制的微位移检测电路.实际应用表明,该系统在电感式位移传感器检测量程为2mm时,系统检测精度可达0.01um.并且系统在提高计数频率时可以达到更高的测量精度.     

光纤摆式加速度计摆幅检测灵敏度的研究

在摆式光纤加速度计中,采用四象限探测器检测光纤摆的末端位移,其检测灵敏度是影响加速度计精度的重要因素。为了提高四象限探测器对光斑位移的灵敏度,先由光纤出射光强分布的特点,将光斑等效成两个平均分布光强光源的叠加。然后,结合探测器光电转换的规律,计算了在光纤摆动的情况下各象限光电二极管的输出电压。最后,对四象限探测器光电流信号的两种处理方案进行了比较计算,得到了四象限探测器检测灵敏度和光源及后续处理电路各种参数关系的计算公式。实验结果表明：当光纤摆与四象限探测器的距离为1mm时,检测灵敏度可达63mV/μm。全文详细分析了各种影响四象限探测器检测灵敏度的因素,通过合理的参数配置,可得到优化的灵敏度数值。     

电涡流传感器温度稳定性研究

为了提高磁悬浮轴承高频电主轴控制系统中电涡流传感器的温度稳定性,针对恒频调幅式电涡流位移振动传感器,分析了电涡流传感器的基本结构和工作原理,建立了检测电路数学模型,找出了影响其温度稳定性的主要原因,并提出了对激励信号进行稳频、稳幅,尽量减小检测线圈等效损耗电阻以及差动补偿等提高温度稳定性的措施。作者在此基础上研制出的精密差动式电涡流位移振动传感器,在实际运行中温度系数达到２×１０－ ４℃－ １ 以上,长期稳定性优于０．５％ 。     

一种高性能的非接触式传感器

阐述了一种用于测试机床主轴回转运动精度新型传感器的原理和内装电路的特点．并对其精度指标、应用特点等进行了分析．这种传感器结构新颖、实用．且灵敏度高，并具有对检测微位移时的宽频动态信号处理功能．可应用于各类机床主轴回转精度的测量，对其它位移动态信号的检测也具有普遍适用的意义．     

微加速度计温度特性及敏感元件自恒温方案

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。     

微型光纤加速度计系统研究

光纤加速度计作为新型光纤传感器的一种,在高精度测量领域中有着不可替代的作用.实现光纤加速度计信号的解调,对于进一步提高传感器测量精度以及实用化都有着重要的意义.光源调频相位生成载波技术(PGC)常用于干涉型光纤传感器的信号解调,为了实现整个光纤传感系统的小型化,提高数据处理速度和解调精度,设计制作了应用于盘式光纤加速度计数字解调系统,系统以DSP和FPGA数字系统作为解调硬件电路的核心,实现对微型盘式光纤Michelson干涉仪相位信号检测.实验结果表明,微型盘式光纤加速度测量系统对微小振动信号检测有着很高的灵敏度,是高精度测量领域中的一个重要研究方向.