音叉式硅微机械振动陀螺仪的粘滞阻尼研究

粘滞阻尼的研究对硅微机械振动陀螺仪的设计至关重要。而品质因数的大小反映了阻尼特性。本文首先理论分析了硅微型机构振动陀螺仪粘滞阻尼的耗能,然后根据耗能分析给出了驱动结构和敏感结构的品质因数。     

一种双端固定音叉式高精度电子天平设计

提出一种基于恒弹性合金双端固定谐振音叉式传感器的高精度电子天平软硬件解决方案。设计硬件电路实现对传感器的工作驱动与频率采集,讨论高精度电子天平软件设计的一般流程,针对不同场景下精度测量与抗干扰需要进行相应的滤波处理,并进行了电子天平的实现与测试,测试结果表明该天平有效测量精度可达10万分度以上。     

支承硅微谐振器的弹性系统分析

对支承硅微谐振器的两种弹性系统－－直脚型和蟹脚型结构进行了全面的力学分析,给出了应力、位移及弹性常数等力学参量的计算方法,对两种结构进行了比较,并对蟹脚型结构进行了优化设计,优化后的结构其应力位移比值σｍａｘ／Ｘ的最小值可达２．５９４ＭＰａ／μｍ,分析结果对硅微结构的设计具有一定的指导意义。     

双端石英音叉力敏传感器的原理与设计

对双端石英音叉横向弯曲振动的原理、力频特性、激励方式、电极的设置、制备方法及实验结果进行了深入的分析与讨论。用光刻、化学腐蚀、离子溅射和激光调频等技术在一个石英扯上要同时设计和生产出几十个甚至上百个超不型的双端石音叉。刻音叉作为力敏传感器，在压电数字线性加速度计和精密数字天平中有着广泛的应用。     

双端石英音叉力敏传感器的原理与设计

对双端石英音叉横向弯曲振动的原理、力频特性、激励方式、电极的设置、制备方法及实验结果进行了深入的分析与讨论 .用光刻、化学腐蚀、离子溅射和激光调频等技术在一个石英片上可同时设计和生产出几十个甚至上百个超小型的双端石英音叉 .该音叉作为力敏传感器 ,在压电数字线性加速度计和精密数字天平中有着广泛的应用     

浅谈DS3级微倾式水准仪i角误差的调修

为进一步提高DS3级微倾式水准仪的测量精度,降低由i角误差带来的测量误差,针对造成i角误差的主要来源,如脚螺旋故障、望远系统故障、望远镜筒与中轴基座连接故障、符合水准器影像故障等,提出了相应的调修、处理方法。该调修、处理方法为笔者多年从事调修和检定工作的经验总结,能有效缩短修理时间,提高检定工作的效率,对水准仪i角误差的调修、检定具有很高的实用价值。     

用于微石英陀螺质量修调的微电镀实验研究

为了消除微石英音叉陀螺中存在的机械耦合误差,采用了质量修调的方法. 运用微电镀工艺在音叉叉指上制作金质量块,通过正交实验,讨论了温度、电流和搅拌速度对电镀质量块粗糙度和厚度的影响,并分析了电镀层厚度与时间的关系,确定了工艺参数,其中温度控制在70 ℃、电流设定为5 mA、搅拌速度设定为900 r/min、所需电镀时间为130 min. 后经过初步激光修调,使得机械耦合误差由1.840 V减小到0.132 V,提高了陀螺性能.      

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。     

梳齿结构与振动梁复合的硅微谐振器的非线性分析

谐振式MEMS传感器的输出信号为频率信号,具有高精度和强抗干扰能力等优点,是微传感器的重要发展方向之一. 但是这类传感器振动具有的非线性会导致振动幅度噪声耦合到频率输出进而对器件的噪声性能产生不利影响,所以对谐振器非线性振动的特性进行分析显得十分重要. 以梳齿结构与振动梁复合的谐振器为研究对象,推导出谐振梁的力-位移方程、振动微分方程,并与实验结果比对,曲线具有很好的吻合度,证明了理论的正确性. 同时表明结构机械非线性主要受谐振梁厚度影响;非线性失稳的临界状态会使结构发生频率跳跃,增加结构阻尼能有效增大系统稳定响应的位移和输出电压信号,同时利用结构非线性失稳后的上跃频率设计器件具有良好的稳定性.      

浅析弹性元件式一般压力表的检定及调修

压力表是国家强制检定的计量器具之一,它广泛应用于环境保护、安全防护和医疗卫生监测之中,与人民群众的生活、生命财产息息相关。对压力表开展检定,首先是《计量法》明确规定,同时也是保证产品和科研成果的质量,为生产和科研过程提供安全保障的需要。该文就压力表概念、单位、压力表强制检定性、检定依据、工作原理、检定中常出现的问题及调修方法等方面与大家探讨。     

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。     

硅微机械悬臂梁谐振器的电热激励及光纤拾振技术的研究

用理论分析方法研究了硅微悬臂梁的电热激振机理，得到了微机械悬臂梁电热激励下的温度场分布，并推导出了镀膜双层硅微悬臂梁的电热激励热力矩。利用硅微机械加工工艺制作了双层结构硅微悬臂梁谐振器，通过在硅微悬臂梁上制作的热激励电阻，用电热方法对硅微谐振器实现了激振。设计了光纤传感检测系统用于硅微谐振器微弱谐振信号的拾取，并成功检测到了硅微谐振器的前3阶谐振信号。     

微石英音叉电学参数的有限元分析

以U形石英音叉为例，用耦合电压自由度的方式模拟电极，提出了石英音叉的静态集总电容模型，用有限元分析中的静态分析方法计算了静态电容参数．通过对电极作短路和开路处理，分别用模态分析和谐波响应分析方法计算了石英音叉的本征频率，两种分析计算结果相同．根据本征频率计算了石英音叉的动态等效电路参数，计算值在实测值的离散范围内．最后综合运用模态分析、谐波响应分析方法计算了石英音叉传感器的电压和电荷灵敏度；可为设计传感器放大电路提供必要的参考。     

微机械圆盘谐振器的结构分析

运用ANSYS对圆盘谐振器的结构进行有限元分析,并结合集总参数模型,确定了圆盘谐振器锚点尺寸与位置对圆盘谐振器性能的影响,包括谐振频率,振幅与品质因子(Q).在此基础上,提出了一种在圆盘谐振器高阶模式的节点环处做锚点的方案,不仅可以使圆盘谐振器工作在更高的谐振频率,同时也降低了微加工精度的要求.     

微石英音叉陀螺激励与检测电极的研究

根据弹性力学和静电理论建立压电梁弯曲振动时晶体内电场分布的泊松方程,研究微石英音叉陀螺不同形式的激励与检测电极的性能,对泊松方程求解,得出了几种典型电极形式下压电梁内电场的分布表达式,计算驱动电极的等效体力和检测电极的压电电流。根据等效体力和压电电流的大小确定出了最佳驱动电极和检测电极的形式,给出了微石英音叉陀螺电极性能的研究方法。     

SiGe-OI微环谐振器的滤波特性分析

SiGe-OI微环谐振器是一种新型半导体材料的谐振器。本文根据传输矩阵法得到微环谐振器的传递函数,研究了上下载滤波器和上、下载端口的性能,分析了SiGe-OI微环谐振器的滤波特性,以及耦合特性对滤波特性的影响。通过模拟软件建立SiGe-OI微环谐振器模型,主要对其结构参数、耦合系数、3dB带宽和消光比等参数进行了分析,仿真了波导宽度、耦合间距、波长与耦合系数的关系,以及耦合系数对3dB带宽和消光比的影响。最终给出了耦合系数的范围以及不同耦合系数下的滤波特性,为SiGe-OI微环谐振器的研究提供了理论参考。     

微石英音叉陀螺角速度信号提取方法的研究

研究微石英音叉陀螺的工作原理和微弱角速度信号的提取方法．从石英音叉陀螺敏感振动的近似动力学方程出发，推导了由哥氏惯性力引起的稳态和暂态振动信号以及陀螺检测输入角速度的灵敏度，并分析了材料各向异性与加工误差引起的正交误差信号特点，在此基础上分析了包含角速度信息的稳态信号与暂态信号、正交误差信号的差异，指出利用相关检测技术可在强背景噪声条件下提取出角速度信号，并通过数字仿真验证了角速度提取方案的可行性．     

硅微谐振式加速度计2种谐振结构比较

硅微谐振式加速度计多采用双端固定音叉(DETF)作为谐振结构,而传统的单根振梁结构也具有其独特优势。该文通过理论分析、有限元仿真和实验验证,给出了2种谐振结构的比较结果:单根振梁结构的标度因数约为DETF的1.76倍;随着工作环境气压的增大,DETF结构的机械品质因数Q从单根振梁结构的1.95倍(气压为0.01 Pa)减小至1.12倍(气压为86.8 Pa)。此外,由于国内现有微加工工艺限制,加工得到的DETF结构2根振梁的谐振频率存在一定误差,给外围电路的设计造成了一定困难。     

高gn值悬臂梁式硅微加速度传感器的结构设计

针对高冲击加速度测量,分别就硅微加速度传感器等载面和变载面悬臂枯不同结构尺寸下的应力状及固有频率进行了有限元数值模拟;对等截面和变截面悬臂梁结构的灵敏度进行了分析比较和数值计算,结果都说明了采用变截面悬臂梁结构,灵敏度可提高近30％;对选择的变截面悬臂梁结构的加速度传感器其量程为10000gn,有足够的抗过载能力,且横向灵敏度足够小。     

谈谈压力表的游丝的调修问题

在压力表的检定过程中,经常出现轻敲表壳指针位移的现象,主要是因为游丝没有足够盘紧、张大或游丝两端紧固不良等因此,对压力表的游丝安装、拆卸要格外的小心。那么,怎样安装、拆卸及调修压力表的游丝呢?笔者认为,首先要知道游丝的作用、性及技术要求。