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提高载体驱动硅微陀螺灵敏度的方法
被引量:
1
1
作者
张增平
张福学
+1 位作者
乔晓华
张岚
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第6期786-792,共7页
载体驱动硅微陀螺是一种利用体微工艺制备的新型电容式振动MEMS陀螺,它安装于旋转飞行器上,利用载体的自旋作为驱动。当载体发生横向转动时,敏感质量受到周期性科氏力的作用,产生振动,从而敏感输入角速度。针对该种MEMS陀螺,首先介绍了...
载体驱动硅微陀螺是一种利用体微工艺制备的新型电容式振动MEMS陀螺,它安装于旋转飞行器上,利用载体的自旋作为驱动。当载体发生横向转动时,敏感质量受到周期性科氏力的作用,产生振动,从而敏感输入角速度。针对该种MEMS陀螺,首先介绍了陀螺的工作原理和电容式检测结构,然后详细分析了差分电容与敏感质量偏转角之间的关系,最后提出了一种通过调节电容拾取电路的脉冲信号的占空比,来提高陀螺灵敏度的方法。实验测试结果表明,当占空比由50%调整到75%时,相应输出电压峰峰值可由10.7 V提高到13.1 V,提高幅度达22.43%。理论分析和实验结果均表明,该方法可简便有效地提高陀螺灵敏度,具有实际应用价值。
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关键词
陀螺灵敏度
占空比
电容式检测结构
MEMS
陀螺
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职称材料
谱分裂对集成光学陀螺灵敏度影响
2
作者
张月红
王马华
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2010年第5期604-606,611,共4页
为寻求谐振式集成光学陀螺可实现灵敏度的优化,基于调频光谱原理,应用双频率组合调制的闭环控制结构,在对通过陀螺核心敏感器件谐振腔的结构参数优化、调制频率选择等措施实现决定于谐振腔谐振特性一阶微分最大值的最佳灵敏度情形的理...
为寻求谐振式集成光学陀螺可实现灵敏度的优化,基于调频光谱原理,应用双频率组合调制的闭环控制结构,在对通过陀螺核心敏感器件谐振腔的结构参数优化、调制频率选择等措施实现决定于谐振腔谐振特性一阶微分最大值的最佳灵敏度情形的理论分析基础上,研究了谐振峰分裂对陀螺灵敏度的影响。相关实验表明,对于给定结构的谐振式集成光学陀螺,理论上的最佳参数,并不能保证理论最佳灵敏度的实现。通过双频率组合调制下无源环形谐振腔谐振特性的测量,发现了谐振腔谐振峰分裂现象,分裂程度随腔长增加而趋明显;谐振峰的分裂,导致透射谱展宽;透射谱展宽后一阶微分谱最大值的下降,将使陀螺灵敏度随之劣化。为应对这种劣化,需要对系统调制频率进行相应调整,并控制腔长,以抑制峰分裂程度,进而控制对陀螺灵敏度的影响。
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关键词
谐振式光学
陀螺
谐振峰分裂
最佳
灵敏度
劣化
最佳调制频率
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职称材料
面向陀螺应用的硅基大尺寸楔角型谐振腔
被引量:
2
3
作者
闫树斌
马可贞
+5 位作者
李明慧
郭泽彬
骆亮
张安富
王任鑫
薛晨阳
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015年第2期747-751,共5页
针对集成光学陀螺中核心敏感单元难以同时实现集成化和高灵敏度问题,提出了硅基二氧化硅楔角型谐振腔的制作方案。通过理论分析得出,由光电探测器散弹噪声引起的陀螺极限灵敏度与谐振腔的直径和品质因数乘积(D×Q)成正比。运用MEMS...
针对集成光学陀螺中核心敏感单元难以同时实现集成化和高灵敏度问题,提出了硅基二氧化硅楔角型谐振腔的制作方案。通过理论分析得出,由光电探测器散弹噪声引起的陀螺极限灵敏度与谐振腔的直径和品质因数乘积(D×Q)成正比。运用MEMS工艺,制作出直径达1.5 cm、楔角22°的谐振腔;通过控制氧化硅腐蚀时掩膜层的参数,获得了不同楔角的谐振腔,并论述了腐蚀楔角跟掩膜层参数的关系。通过耦合测试,该谐振腔品质因数为2×106,理论上采用上述谐振腔研制的陀螺,其极限灵敏度可达6(°)/h。
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关键词
大尺寸楔型腔
集成光学
陀螺灵敏度
氧化硅腐蚀
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职称材料
基于隧道磁阻效应微陀螺双闭环驱动电路研究
被引量:
1
4
作者
金丽
郭春宏
+3 位作者
易进
张瑞
辛晨光
李孟委
《仪表技术与传感器》
CSCD
北大核心
2021年第7期21-25,共5页
由陀螺谐振频率变化引起的陀螺灵敏度漂移和测量稳定性下降是进一步提升微陀螺性能需要解决的问题,文中提出一种基于自动增益控制和锁相环的双闭环驱动回路方法。研究了隧道磁阻微陀螺的幅频和相频特性,并利用Simulink搭建了陀螺驱动模...
由陀螺谐振频率变化引起的陀螺灵敏度漂移和测量稳定性下降是进一步提升微陀螺性能需要解决的问题,文中提出一种基于自动增益控制和锁相环的双闭环驱动回路方法。研究了隧道磁阻微陀螺的幅频和相频特性,并利用Simulink搭建了陀螺驱动模态以及自动增益控制和锁相环双闭环控制系统模型。结果表明,当驱动模态的幅值和微陀螺的固有频率发生变化时,采用双闭环驱动电路系统可以实现恒幅控制和频率的实时跟踪,达到稳态的振荡时间在ms量级,远小于传统闭环驱动电路的响应时间,这一方法将对进一步提高微陀螺测量稳定性和高灵敏度起到关键性的作用。
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关键词
双闭环驱动电路
自动增益控制
锁相环
微
陀螺
隧道磁阻效应
陀螺灵敏度
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职称材料
光子晶体光纤陀螺的谐振腔设计
被引量:
2
5
作者
冯丽爽
邢济武
+2 位作者
于怀勇
刘惠兰
潘在友
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第5期1136-1140,共5页
提出了一种新颖的基于光子晶体光纤和空间光学元件的光学谐振腔结构,利用MATLAB软件进行了谐振腔谐振特性的计算与分析,并在此基础上完成了谐振腔设计.设计的分析结果表明,当谐振腔输入镜M1和输出镜M2的反射率等于0.99时,谐振清晰度可...
提出了一种新颖的基于光子晶体光纤和空间光学元件的光学谐振腔结构,利用MATLAB软件进行了谐振腔谐振特性的计算与分析,并在此基础上完成了谐振腔设计.设计的分析结果表明,当谐振腔输入镜M1和输出镜M2的反射率等于0.99时,谐振清晰度可以达到43.5,谐振腔谐振深度可以达到0.9987,陀螺极限灵敏度可以达到0.5°/h.
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关键词
光子晶体
光纤
陀螺
谐振腔
陀螺
极限
灵敏度
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职称材料
题名
提高载体驱动硅微陀螺灵敏度的方法
被引量:
1
1
作者
张增平
张福学
乔晓华
张岚
机构
内蒙古财经大学计算机信息管理学院
北京信息科技大学传感技术研究中心
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第6期786-792,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(61563038)
内蒙古自治区高等学校创新团队发展计划支持(NMGIRT-A1609)
文摘
载体驱动硅微陀螺是一种利用体微工艺制备的新型电容式振动MEMS陀螺,它安装于旋转飞行器上,利用载体的自旋作为驱动。当载体发生横向转动时,敏感质量受到周期性科氏力的作用,产生振动,从而敏感输入角速度。针对该种MEMS陀螺,首先介绍了陀螺的工作原理和电容式检测结构,然后详细分析了差分电容与敏感质量偏转角之间的关系,最后提出了一种通过调节电容拾取电路的脉冲信号的占空比,来提高陀螺灵敏度的方法。实验测试结果表明,当占空比由50%调整到75%时,相应输出电压峰峰值可由10.7 V提高到13.1 V,提高幅度达22.43%。理论分析和实验结果均表明,该方法可简便有效地提高陀螺灵敏度,具有实际应用价值。
关键词
陀螺灵敏度
占空比
电容式检测结构
MEMS
陀螺
Keywords
gyro sensitivity
duty ratio
capacitive detective structure
MEMS gyro
分类号
U666.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
谱分裂对集成光学陀螺灵敏度影响
2
作者
张月红
王马华
机构
淮阴工学院电信系
东南大学先进光子学中心
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2010年第5期604-606,611,共4页
基金
教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-05-0465)
文摘
为寻求谐振式集成光学陀螺可实现灵敏度的优化,基于调频光谱原理,应用双频率组合调制的闭环控制结构,在对通过陀螺核心敏感器件谐振腔的结构参数优化、调制频率选择等措施实现决定于谐振腔谐振特性一阶微分最大值的最佳灵敏度情形的理论分析基础上,研究了谐振峰分裂对陀螺灵敏度的影响。相关实验表明,对于给定结构的谐振式集成光学陀螺,理论上的最佳参数,并不能保证理论最佳灵敏度的实现。通过双频率组合调制下无源环形谐振腔谐振特性的测量,发现了谐振腔谐振峰分裂现象,分裂程度随腔长增加而趋明显;谐振峰的分裂,导致透射谱展宽;透射谱展宽后一阶微分谱最大值的下降,将使陀螺灵敏度随之劣化。为应对这种劣化,需要对系统调制频率进行相应调整,并控制腔长,以抑制峰分裂程度,进而控制对陀螺灵敏度的影响。
关键词
谐振式光学
陀螺
谐振峰分裂
最佳
灵敏度
劣化
最佳调制频率
Keywords
resonant optic gyroscope
splitting phenomenon of resonant peaks
deterioration of optimum sensitivity
optimal modulation frequency
分类号
U666.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
面向陀螺应用的硅基大尺寸楔角型谐振腔
被引量:
2
3
作者
闫树斌
马可贞
李明慧
郭泽彬
骆亮
张安富
王任鑫
薛晨阳
机构
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015年第2期747-751,共5页
基金
国家自然科学基金(91123036
61275166
61178058)
文摘
针对集成光学陀螺中核心敏感单元难以同时实现集成化和高灵敏度问题,提出了硅基二氧化硅楔角型谐振腔的制作方案。通过理论分析得出,由光电探测器散弹噪声引起的陀螺极限灵敏度与谐振腔的直径和品质因数乘积(D×Q)成正比。运用MEMS工艺,制作出直径达1.5 cm、楔角22°的谐振腔;通过控制氧化硅腐蚀时掩膜层的参数,获得了不同楔角的谐振腔,并论述了腐蚀楔角跟掩膜层参数的关系。通过耦合测试,该谐振腔品质因数为2×106,理论上采用上述谐振腔研制的陀螺,其极限灵敏度可达6(°)/h。
关键词
大尺寸楔型腔
集成光学
陀螺灵敏度
氧化硅腐蚀
Keywords
large dimension wedge-resonator
integrated optics
sensitivity of gyroscope
silica corrosion
分类号
TN214 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
基于隧道磁阻效应微陀螺双闭环驱动电路研究
被引量:
1
4
作者
金丽
郭春宏
易进
张瑞
辛晨光
李孟委
机构
中北大学仪器与电子学院
中北大学前沿交叉科学研究院
中北大学
中北大学信息与通信工程学院
出处
《仪表技术与传感器》
CSCD
北大核心
2021年第7期21-25,共5页
基金
山西省青年科技研究基金(201901D211277)
中北大学科学研究基金(XJJ201901)。
文摘
由陀螺谐振频率变化引起的陀螺灵敏度漂移和测量稳定性下降是进一步提升微陀螺性能需要解决的问题,文中提出一种基于自动增益控制和锁相环的双闭环驱动回路方法。研究了隧道磁阻微陀螺的幅频和相频特性,并利用Simulink搭建了陀螺驱动模态以及自动增益控制和锁相环双闭环控制系统模型。结果表明,当驱动模态的幅值和微陀螺的固有频率发生变化时,采用双闭环驱动电路系统可以实现恒幅控制和频率的实时跟踪,达到稳态的振荡时间在ms量级,远小于传统闭环驱动电路的响应时间,这一方法将对进一步提高微陀螺测量稳定性和高灵敏度起到关键性的作用。
关键词
双闭环驱动电路
自动增益控制
锁相环
微
陀螺
隧道磁阻效应
陀螺灵敏度
Keywords
double closed-loop driven circuit
automatic gain control
phase-locked loop
micro-gyroscope
tunnel magneto-resistance effect
sensitivity of micro-gyroscope
分类号
TP212 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
光子晶体光纤陀螺的谐振腔设计
被引量:
2
5
作者
冯丽爽
邢济武
于怀勇
刘惠兰
潘在友
机构
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第5期1136-1140,共5页
文摘
提出了一种新颖的基于光子晶体光纤和空间光学元件的光学谐振腔结构,利用MATLAB软件进行了谐振腔谐振特性的计算与分析,并在此基础上完成了谐振腔设计.设计的分析结果表明,当谐振腔输入镜M1和输出镜M2的反射率等于0.99时,谐振清晰度可以达到43.5,谐振腔谐振深度可以达到0.9987,陀螺极限灵敏度可以达到0.5°/h.
关键词
光子晶体
光纤
陀螺
谐振腔
陀螺
极限
灵敏度
Keywords
Fiber optical gyroscope
Photonic crystal fiber
Resonator
分类号
V241.5 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
提高载体驱动硅微陀螺灵敏度的方法
张增平
张福学
乔晓华
张岚
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2016
1
下载PDF
职称材料
2
谱分裂对集成光学陀螺灵敏度影响
张月红
王马华
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2010
0
下载PDF
职称材料
3
面向陀螺应用的硅基大尺寸楔角型谐振腔
闫树斌
马可贞
李明慧
郭泽彬
骆亮
张安富
王任鑫
薛晨阳
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015
2
下载PDF
职称材料
4
基于隧道磁阻效应微陀螺双闭环驱动电路研究
金丽
郭春宏
易进
张瑞
辛晨光
李孟委
《仪表技术与传感器》
CSCD
北大核心
2021
1
下载PDF
职称材料
5
光子晶体光纤陀螺的谐振腔设计
冯丽爽
邢济武
于怀勇
刘惠兰
潘在友
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009
2
下载PDF
职称材料
已选择
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参考文献
引证文献
统计分析
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