复合量程微加速度计的研究

在同一个物理过程中往往存在相差上数十倍甚至上万倍的多个加速度值需要测量,例如,分析弹体在发射和飞行过程中的受力情况,既需要测试发射过程中上万个g的加速度,也需要测试飞行过程中几个g的加速度.在这些场合用同一个加速度计很难满足整个过程的测试要求.针对类似的需求,介绍了一种由四个压阻式微加速度计组成的复合量程微加速度计,四个微加速度计量程分别为100g、500g、1000g和2000g.除了主要介绍微加速度计阵列的设计、制造和测试外,还着重介绍了低量程传感器在高过载环境下的结构防护问题.线性测试结果表明该复合量程微加速度计具有较好的线性度,因而可以同时在测量四个不同的量程的加速度值.

复合量程微加速度计中阻尼的分析与设计

为了避免微加速度计在工作过程中因为共振导致结构损坏,需要在结构中合理设计阻尼.设计了一个复合量程压阻式微加速度计,为了使结构中各个传感器具有较好的阻尼参数,通过静电键合在硅结构层下制作一玻璃层.根据Reynolds方程,可知当硅-玻璃静电键合间距d=2.25μm时,复合量程微加速度计中各个传感器可得到较好的阻尼比.

复合量程MEMS加速度计抗高过载的优化设计

在航空航天及武器系统中,传感器承受很大的冲击,这就要求传感器具有很高的抗高过载能力。文中在原有基础上对复合量程微加速度计中的高低量程模块进行抗高过载设计的优化。试验测得优化后的结构能够抗20000g,能够有效地满足高过载高冲击环境的要求。

一种压阻式硅微复合量程加速度计

针对常规弹药制导化应用中对大动态范围变化加速度参数测试的需求,以及空间尺寸的限制,采用多个不同量程加速度计进行测量所带来的极大不便和误差问题。文中设计了一种具有10g、100g、500g和10000g四种量程的硅微压阻式复合量程加速度计,并对其作了静、动力学仿真分析,在此基础上对所加工和封装好的复合量程加速度计进行了静、动态特性标定,标定结果表明该复合量程加速度计具有良好的静、动态特性,可以完成四个覆盖高低量程加速度值的测量。

复合量程加速度计抗过载技术的研究

介绍了复合量程加速度计的设计原理,对加速度计的抗高过载能力进行理论分析和实践证明。从复合量程加速度计的内部结构设计到外部封装设计两个方面考虑提高抗高过载能力。应用ANSYS软件对结构进行仿真,并应用到实际的过载试验。试验中,复合量程加速度计在经过高过载之后,能有效的测得炮弹膛内初始过载和外弹道轴向过载,而且加速度计没有被损坏。结果证明,这种抗过载设计方案具有很高的可靠性。

复合量程加速度计阳极键合残余应力研究

复合量程加速度计阳极键合过程中产生的残余热应力会引起加速度计的零位失调,也是导致加速度计失效的原因之一。对键合过程中产生的残余热应力进行了研究,仿真并分析了残余热应力与键合温度、玻璃基底厚度和框架键合宽度的影响,确定了适合复合量程加速度计的最佳键合宽度和玻璃基底厚度。

复合量程微加速度计封装的设计仿真与测试

针对复合量程微加速度计的封装设计与测试的理论、仿真分析和具体试验测试三个方面进行了详细论述,最终确定出最佳的封装方案。理论分析主要通过对几种典型MEMS封装类型特点的比较,确定了最优的封装类型为陶瓷封装。仿真分析主要通过ANSYS软件进行复合量程加速度计热应力仿真,确定了复合量程加速度计的陶瓷封装管壳的厚度。通过静态特性测试及动态特性测试等进一步验证了该封装结构具有抗过载能力。

基于复合量程加速度计的无线传感器网络设计

针对传统的有线测试方法安装麻烦、线路复杂、受干扰较多等缺点,会造成信号噪声过大、信号失真,甚至会出现采集到的信号无效的问题,提出了一种基于复合量程加速度计的无线传感器网络,并对其进行了性能测试。测试结果表明:设计的无线传感器网络可以无损耗地传输复合量程加速度计输出信号,完成对覆盖区域加速度信号的测量。

复合量程加速度计在炮射导弹中的研究及应用

针对炮射导弹在发射、飞行时的特殊环境,安装多个传感器所产生的测量信号位置误差等问题,设计研究了复合量程微加速度计。对其内部结构及外围的温度补偿电路进行分析。通过仿真得出复合量程微加速度计的外壳结构可以承受20 000 g的冲击,并用实验验证复合量程微加速度计适合测量炮射导弹发射时的冲击测量。在炮射导弹上具有良好的应用价值。

复合量程微加速度计封装热应力的研究

贴片胶的选择和贴片工艺对MEMS封装器件的可靠性和有效性影响很大。针对贴片胶固化时热效应的影响,分析复合量程微加速度计封装热应力产生的机理。从贴片胶的材料特性出发,分析贴片胶的厚度、杨式模量及热膨胀系数对硅芯片所受到封装热应力的影响。并通过有限元仿真分析,确定了适合复合量程加速度计封装的贴片胶材料及使用厚度,并用拉曼光谱仪对封装后的应力进行了测试,结果显示应力较小,封装效果良好。

冷原子干涉加速度测量技术研究现状与发展动态分析

高精度加速度测量在惯性导航与重力场测量等领域有着广阔的应用前景。基于冷原子干涉的加速度测量传感器能够充分发挥原子物质波波长短、演化时间长和频率响应精确等特点,比传统加速度计和重力仪等惯性传感器具有更高的测量灵敏度、精度和长期稳定性,为现有加速度测量技术带来重大变革。从冷原子干涉加速度测量的基本原理出发,综述了30多年来国内外冷原子干涉加速度测量技术的研究进展,结合惯性导航对加速度测量的技术需求,分析总结了冷原子干涉加速度测量技术的发展动态与重点发展方向是系统的集成化与小型化、重复频率和测量带宽的提高、与经典加速度计的复合以及多轴加速度测量等,旨在提升和完善冷原子干涉加速度传感器的整体性能,以推动冷原子干涉加速度传感器向工程应用迈进,为满足高精度惯性测量的国防战略需求提供有力支撑。

复合量程微加速度计动态特性分析

介绍一种复合量程微加速度计,并分析其加速度计的阻尼比、幅频特性和相频特性,计算出其工作的频响范围。对加速度计的动态特性进行测试,对比分析理论计算结果与测试结果,验证该复合量程加速度计满足设计要求,可以有效地工作在4个量程范围内。