高冲击环境下MEMS大量程加速度传感器结构的失效分析

对设计的大量程加速度传感器进行冲击测试,分析该种传感器结构在高冲击环境下的输出信号及可靠性。加速度传感器结构采用四端全固支结构,通过在梁的端部和根部设计倒角结构以分散应力。测试结果表明该传感器在232,119.4 gn下可以测试到有效输出信号。同时,对测试中失效传感器进行了分析,总结出大量程加速度传感器的在高冲击环境下的失效模式主要为键合引线的脱落、微梁的断裂和封装失效。

高g值加速度计和压电式力传感器的动态校准

本文提出一种高g值加速度计的动态校准方法和装置 ,其最大加速度峰值超过 1 0 0 0 0 0g。这套装置还可以对压电式力传感器进行动态校准。文中给出两个加速度计加速度峰值的二十余次实验结果 ,以及加速度计与力传感器的冲击响应实验曲线。同时 ,还求出它们的动态数学模型 (包括差分模型、传递函数、频率特性 )和动态性能指标。此外 ,还讨论了本文的 4个创新点。

超低频动圈换能伺服加速度计的研究

动圈换能有源伺服式加速度拾振器是利用伺服放大和速度反馈的原理来提高弹簧质量系统的阻尼,它可以实现无源电动式速度摆加速度拾振器无法达到的超大阻尼,从而实现动圈换能的超低频加速度测量。介绍了一种利用此种方法实现的低频下限达到0.01Hz的2005型加速度计。阐述了其原理和标定方法,并介绍了其主要技术性能及试验结果和分析。试验结果表明:伺服加速度计在其频带内频率误差小于0.1%,线性度为0.15%。

一种有源伺服式超低频转动加速度计研究

为了满足地震转动和工程结构扭转振动测量的需要,研制了一种超低频有源伺服式转动加速度计,本文阐述了该转动加速度计的基本原理,给出了其频率特性及灵敏度的表达式以及其主要技术指标。转动加速度计采用了惯性式旋转弹簧系统,有效提高了转动加速度计抵抗水平振动干扰的能力;转动加速度计采用了动圈闭环伺服式双摆结构,拓展了转动加速度计低频特性,且不需要调零。采用调理和合成电路,可方便的调整灵敏度并进一步提高抗水平振动干扰的能力。自校准测试和角振动台校准结果验证了理论推导结果的正确性,可实现超低频转动分量的测量,该仪器已在海洋平台上获得应用。

石英挠性加速度计在超低频振动国家基准研制中的应用研究

介绍了超低频振动国家基准装置。采用改进型石英挠性加速度计SA704和研发的适配器MSA—I组成的振动套组，作为超低频振动台负反馈控制的拾振器和装置性能测试的标准器，有效地降低了振动台台面输出加速度波形的失真度，抑制了环境振动的影响，实现了0．002Hz以上加速度失真度小于1％；解决了1Hz以下超低频段无测量传感器的问题。该套组可作为低频和超低频振动基标准装置量值传递的标准器和核查标准。

几种传感器动态校准方法特点分析研究

对5种传感器(100000g加速度传感器、超高压传感器、快速响应温度传感器、超高温传感器和超低温传感器)动态校准方法的特点做了分析研究,除简单说明它们的动态校准方法的原理之外,主要是分析它们的特点,即创新点或独到之处。

基于异质双周期结构光子晶体加速度计的设计

对于异质双周期结构的光子晶体而言,不需要掺杂即可形成多条透射谱。理论结果显示,在实际应用范围内,透射率与光子晶体所受的轴向应力呈简单的线性关系。据此,设计了一种单悬臂梁结构的多量程、超灵敏的宽频带加速度计。在单悬臂梁根部所受应力最大处,用异质双周期光子晶体替代以往的压敏电阻,只需检测出透射光强与入射光强的比值,即可测出加速度。ANSYS软件仿真结果表明,当透射光强改变万分之一时,该加速度计可以感知0.01gn的加速度变化,测量量程可达100gn。从模态分析图中可以看到该加速度计可以稳定地工作,可用在自控、车辆、测试等领域。

无拖曳控制技术研究及在我国空间引力波探测中的应用

无拖曳控制技术通过控制微推力器产生的推力来抵消航天器受到的非保守力,其是获得超静超稳空间实验平台的关键技术之一。首先总结了无拖曳控制技术的研究现状与发展趋势,系统地总结了国外历次无拖曳航天器控制系统的详细设计方案以及国内的研究进展,随后分析了无拖曳控制技术的特点以及所面临的挑战,并概括了无拖曳控制所涉及到的关键技术。最后针对我国空间引力波探测对无拖曳控制技术的需求做了详细的分析与展望。

0.3 ng/Hz1/2超高灵敏度MEMS加速度计研究进展

采用微纳加工工艺制备了硅基微机电(MEMS)超高灵敏度加速度计,并针对超高灵敏度MEMS加速度计进行了结构设计及仿真。通过独特自主的体硅一体化刻穿工艺加工出MEMS加速度计敏感结构,测得MEMS加速度计噪声谱密度在1 Hz处为0.3 ng/Hz1/2,46 h偏值稳定性为740 ng,量程1 mg,带宽10 Hz,抗随机振动可达8 g(RMS),抗冲击过载1000 g。相比于传统的高精度加速度计,本文提出的基于微纳加工工艺的硅基超高灵敏度MEMS加速度计体积小、重量轻、环境适应性强,具有可批量化生产和成本低的优势,有望用于对灵敏度有较高要求的微震测量、微重力环境应用、空间探测等领域。

超高灵敏度加速度计温度模型测试方案与实验

超高灵敏度加速度计广泛应用于空间探测和地球重力场测量等领域,评估温度对其的影响并将之扣除,对提高加速度计的精度有着重要意义。针对此类加速度计零偏和标度因数的温度模型测试方案,详细分析了测试过程中可能产生的误差项及作用机制,确认了重力场升降温测试中对称位置法依然可以有效消除温度变化相关的安装面变形误差,从而提升了测试精度。基于此分析,利用带温箱的二轴转台进行了小角度倾斜多位置旋转实验,验证了分析的正确性以及方法的有效性。对自研的ng分辨率MEMS加速度计的测试结果表明,零偏的温度系数测试不确定度达0.5μg/℃(95%置信区间),标度因数的温度系数测试不确定度达4 ppm/℃(95%置信区间);此外,对星载试验的实测数据,经地面所测模型补偿后可将温度效应降低至补偿前的3.5%。

基于加速度传感器的低功耗冲击记录仪的实现

本文根据机械冲击记录仪功能缺欠,提出基于加速度传感器的冲击记录仪设计项目。该项目采用双CPU结构,提高了系统的数据处理能力,通过对实时数据的计算和存储,实现了全程运动(既运输)过程受冲击情况监测。