介观压阻效应在微型传感器中的应用研究

对运用共振隧穿双势垒（DBRT）结构中的一种压阻效应原理——介观压阻效应,用GaAs/AlAs/InGaAs DBRT结构薄膜作为敏感元件,设计了一个周边固支平膜片结构的压力传感器.通过分析、模拟、计算和试验测试得到了它的参数,并对介观压阻灵敏度和压阻灵敏度的量级作出了比较,验证了介观压阻效应原理可以提高压力传感器的灵敏度的可行性,为制造出基于介观压阻效应的新型超敏感型传感器提供了一定的理论依据.     

载体驱动硅微机械陀螺的电学模型研究

本文针对载体驱动硅微机械陀螺的动力学特性，建立了基于微机械陀螺机械振动特性和电学特性的等效电路模型，利用电学模拟工具Pspice对模型进行了验证。模拟分析与实验结果表明，采用机电模拟方法建立的微机械陀螺电学模型可替代动力学模型，用于接口电路的设计与仿真， 利用该模型设计的电路能满足载体驱动硅微机械陀螺性能指标的要求。     

多层半导体结构的共振隧穿性质

应用转移矩阵方法，计算了多层半导体结构的电子透射系数，研究了三元准周期超晶格的电子共振隧穿性质，讨论了不同结构对隧穿性质的影响。结果表明：准周期超晶格结构的自相似性导致了电子透射率谱的自相似性；随着代数的增加，高透射率的区域越来越集中于某一小的能量范围；对应不同的排列结构，电子透射率随能量的分布也不相同，透射率较大的能量位置与系统中占多数的那种势阱的能级相对应。     

外加偏压情况下三元准周期超晶格的高能态电子隧穿性质

本文应用Airy函数和散射矩阵方法研究了外加偏压对三元准周期超晶格高能态电子隧穿性质的影响. 结果表明, 不同外加偏压下,高能态电子透射率谱在一定范围内有显著的变化. 随着偏压的增大,透射峰位置向低能量区域移动.     

外加偏压对三元准周期超晶格隧穿性质的影响

利用Ａｉｒｙ函数并应用转移矩阵方法,研究了三元准周期超晶格的电子共振隧穿着重讨论了不同外加偏压对隧穿性质的影响。结果表明,外加偏压对三元准周期超晶格的电子透射率有明显的影响。当偏压较小时,高透射峰出现在能量较高的区域;当偏压较大时,高透射率峰出现在能量较低的区域。     

双质量硅微机械陀螺固有频率温度特性研究

为提高双质量硅微机械陀螺温度特性,该文对陀螺固有频率进行了温度特性研究。分别对杨氏模量温度系数、热应力和材料的热膨胀系数三种因素导致的陀螺固有频率随温度变化特性进行了理论数值计算和有限元仿真分析。为避免由于电路、杂散电容和其他因素引入的测量误差,提出了基于振铃原理的硅微机械陀螺固有频率测量方法。采用该方法在高精度恒温箱中测量了不同环境温度下双质量硅微机械陀螺的固有频率,并计算了陀螺固有频率温度系数。误差分析表明该测量方法测量高品质因数陀螺的固有频率精确度高。实验数据验证了理论分析和仿真结果,杨氏模量温度系数是导致硅微机械陀螺固有频率随温度变化的最主要因素,并且硅微陀螺固有频率与温度近似成线性关系。研究结论为双质量硅微机械陀螺的温度优化设计提供了理论依据。     

三元准周期超晶格的共振隧穿

本文研究了三元准周期超晶格的电子共振隧穿性质。结果表明：准周期超晶格结构的自相似性导致了电子透射率谱的自相似性；随着代数的增加，高透射率的区域越来越集中于某一小的能量范围；电子透射率较大的能量对应着电子的扩展态，电子透射率较小的能量对应着电子的局域态，电子透射率介于两者之间时，对应着电子的临界态。     

基于子结构法的微机械陀螺性能解析

在微机械陀螺性能健壮性设计的研究中,为了解决微陀螺性能解析的高精度和计算时间的问题,以体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺结构为研究对象,提出了基于子结构法的微结构动态性能解析法.在实现了微陀螺的高精度解析和分析的基础上,进行了微陀螺弹性梁优化设计,得到了性能优良的微陀螺弹性梁结构.通过实例解析,不仅验证了基于子结构法的微结构动态性能解析法的有效性,而且证明了其在微机械陀螺性能设计中的潜在价值.     

基于视觉测量的微陀螺振动系统线性度测试研究

为了测试分析微陀螺驱动模态振动系统的线性度,使驱动模态在静电驱动信号激励下产生稳定的线性振动,采用计算机视觉测量方法,使用高速摄像机获取微陀螺驱动模态在频率固定的调幅驱动电压信号激励下的振动位移响应视频图像;通过对运动时序图像的处理、目标识别与运动参数测量,获得振动位移的时变曲线.进一步得到驱动电压幅值变化与振动位移幅值的变化关系,分析结果表明,该方法便于对微陀螺振动系统的线性度进行测试分析.     

电容式微机械陀螺闭环驱动系统研究

主要研究了电容式微机械陀螺闭环驱动系统,首先对无自动增益控制闭环驱动系统和自动增益控制闭环驱动系统进行比较分析,然后深入分析三种自动增益控制闭环驱动系统,最后提出了电容式微机械陀螺直流自动增益控制闭环驱动系统.     

微机械加速度计的分析与测试

概述了力反馈型微机械加速度计的基本结构和工作原理，对其在重力场静态翻滚试验的输出特性作了数据分析，并对这种微机械加速度计的性能特点进行了综合评价。     

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.     

微机械隧道陀螺仪中微弱信号的检测技术

针对微机械隧道陀螺仪输出信号的特点,设计出陀螺仪隧道电流的检测及校准电路.同时从理论上对电路进行误差分析,并对电路的实际安装技术进行了讨论.最后通过实际电路验证了该设计的可行性.     

扇形梳齿驱动式微机械隧道陀螺仪的初步研究

设计了一种扇形梳齿驱动式隧道陀螺仪,意在取代现有的平板驱动方式,以此来提高陀螺仪的灵敏度.从扇形梳齿驱动的工作原理出发,推导了该型陀螺仪的运动方程,分析了结构参数与其灵敏度的内在联系.在此基础上,对陀螺仪设计中与陀螺仪性能相关的机械耦合、静电驱动频率和敏感方向刚度等问题进行了有益的探讨,揭示了静电驱动频率的选择与敏感方向品质因子和驱动方向品质因子大小之间的内在联系,为陀螺仪的尺寸优化设计奠定了理论基础.     

基于嵌入式的光纤陀螺自动检测系统研究

介绍一种基于嵌入式系统的光纤陀螺测试系统方案,给出了系统的体系结构设计设计思想,软、硬件系统设计方案。该系统可实现多路陀螺同时测试,提高了光纤陀螺的测试效率,为光纤陀螺工程化服务。     

光纤激光陀螺环形腔的优化设计

分析了有源环形谐振腔组成的光纤激光陀螺的精度与谐振腔特征参数的关系,采用单向泵浦光纤复合谐振腔结构的光学系统设计方案.在此结构上,对影响光纤激光陀螺理论精度的结构参数进行计算机数值仿真,详细讨论了系统参数的变化趋势对光纤激光陀螺理论精度的影响.初步仿真结果表明:选取合适掺铒光纤长度及泵浦功率可以有效提高理论精度,提高输入信号光强及选择合适的输出耦合器的耦合比,可进一步提高陀螺的理论精度.     

谐振式光学陀螺的两种相位调制波形比较研究

调相谱技术在谐振式光学陀螺信号检测过程非常重要,其中调相波形的选择在抑制光电噪声、实现高精度锁频尤为关键。理论分析了正弦波与三角波信号的调制及光电检测机理。设计并搭建光学平台,对双路谐振式光学陀螺分别采用这两种信号进行调制,得到了两路信号的锁频精度及输出精度。最后分析对比了采用正弦波与三角波信号调制的实验结果:采用正弦波调制的效果优于三角波一倍以上,可以有效解决三角波调制过程存在的瞬态响应噪声;为谐振式光学陀螺进一步调相集成提供理论及实验支撑。     

双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究

为提高双H型石英音叉陀螺驱动信号的稳定性,基于DSP设计了一种数字化闭环控制电路,依据双H型石英音叉陀螺在串联谐振频率点处工作时驱动叉指振动的幅度随频率变化的影响最小,通过相位控制实现了驱动信号频率的跟踪,并利用希尔伯特变换产生了一对正交的参考信号用作相位检测.实验结果表明,双H型石英音叉陀螺工作稳定后,驱动信号频率跟踪算法的相位标准差为4mrad,精度达到0.003 4Hz.     

双环谐振型光纤陀螺的特性分析

提出了一种完全不同于传统单谐振环结构的双谐振环光纤陀螺结构。对照传统单谐振环结构分析了该结构方案所具有的显著特点和重要价值,同时通过详尽的公式推导和计算,给出了带焊接点谐振环和不带焊接点谐振环各自的谐振条件和谐振输出特性。     

融合双轴加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法

实时高精度滚转角信息对提高高速旋转弹药制导精度尤为重要。由于弹体纵轴存在高速旋转,若纵轴采用大量程陀螺,则会带来较大的输出噪声,同时不可避免地存在累积误差,导致滚转角测量精度不高。为解决这个问题,提出了一种融合双轴正交加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法,纵轴采用大量程陀螺进行滚转角测量,双轴正交加速度计测量横轴和竖轴上的加速度,利用低通滤波提取重力投影测量滚转角,由加速度计得到的滚转角作为观测量,基于卡尔曼滤波（KF）融合两种方式得到滚转角信息,利用加速度计修正陀螺仪从而提高滚转角测量精度。为验证算法的有效性,进行了弹道仿真实验,实验结果表明：在6.68秒的外弹道飞行过程中,单独使用加速度计测量滚转角精度为（RMSE标准）15.58°,单独使用陀螺测量滚转角精度为1.36°,融合算法精度为0.57°,且不存在累积误差。实验表明,该算法具有重要的工程应用价值