无驱动结构MEMS陀螺自旋频率补偿

无驱动结构MEMS陀螺的结构简单、自身没有驱动结构,依靠载体自旋为其提供驱动力。该类MEMS陀螺在工作过程中易受自旋频率影响,使输出信号与输入角速度之间产生非线性误差。针对自旋频率影响陀螺输出信号的问题,文中提出一种非线性补偿方法。通过软件程序与硬件电路相结合,对陀螺在不同自旋频率与输入角速度下的输出信号进行分析,并对输出信号进行非线性补偿,以此来实现陀螺的自旋频率补偿。通过将补偿前后的输出信号进行对比,得出所提方法可以有效地消除陀螺输出信号与输入角速度之间存在的非线性误差。实验结果表明,补偿后的陀螺输出信号准确性提高97.0%,稳定性提高90.8%,在一定程度上可以消除自旋频率对陀螺输出信号的影响,提高陀螺性能。

差分电容式MEMS加速度计的结构设计及仿真

为了扩大加速度计的测量范围、提高其灵敏度并且控制成本,提出一种差分电容式MEMS加速度计,并介绍了其敏感机理,即输入加速度时硅质量块产生相应位移,与钯银电极形成差分电容。通过建立输入加速度、电容差及输出电压三者之间的关系,即可检测z轴加速度。使用有限元分析,设置加速度为±100g范围内,对该加速度计支撑梁厚度变化时其应力、位移变化情况进行计算和分析。结果表明,差分电容式MEMS加速度计具有加速度计效应,加速度在±100g范围内线性度良好。加速度计在梁厚为0.058 mm时,输入加速度和位移的最佳比例系数为10-7m/g,其机械灵敏度、位移灵敏度和电容灵敏度较梁厚为0.075 mm时分别提高了10%、38%和37.9%。该研究为后续结构改进、性能优化奠定了理论基础。

一种高精度宽量程MEMS组合加速度计设计与优化

为了实现大温差宽量程范围内高精度测量载体的加速度、并稳定输出模拟信号与数字信号,文中设计改进一种车载MEMS加速度计。首先通过分析两种加速度计在0g附近的测量精度,然后比对两种电源稳压芯片在大温差范围内的稳定性和两种数/模转换器的分辨率和精度,找出高低温变化时零位温度偏移过大的原因,最后设计多组对照实验进行验证。解决了高低温情况下零位输出温度偏移过大的问题。最终实现了-45~85℃全温范围内零偏变化小于5 mg,改进后的高低温相对常温的零位最大偏差均方差提高了21.42倍,满足了项目要求。