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基于改进EMD和ARMA的MEMS陀螺仪随机误差补偿方法 被引量:1
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作者 曾鑫 先苏杰 +2 位作者 王康 司鹏 吴志林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3297-3306,共10页
微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)陀螺仪的随机误差限制了其测量精度。为了降低MEMS陀螺仪的随机误差,提出一种基于改进的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和优化的自回归滑动平均(Autoregressive Movi... 微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)陀螺仪的随机误差限制了其测量精度。为了降低MEMS陀螺仪的随机误差,提出一种基于改进的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和优化的自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average,ARMA)模型的方法。该方法在传统EMD的基础上,结合Hausdorff距离和累积标准化模态均值以提取信号中的噪声和趋势项,对剩余信号进行ARMA建模和滤波。采用沙猫群优化算法优化建模的定阶过程,采用改进的自适应滤波补偿随机误差。试验结果表明:相较于传统EMD和传统ARMA方法,新方法在静态试验中得到的均方根误差分别降低52.5%和34.4%,在动态试验中得到的均方根误差分别降低50%和32.35%;新方法有效抑制了随机误差,提升了MEMS陀螺仪的使用精度。 展开更多
关键词 微机电系统 陀螺仪 改进经验模态分解 时间序列建模 HAUSDORFF距离 自适应滤波
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低g值MEMS惯性开关研究进展
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作者 熊壮 张凤田 +3 位作者 谢晋 张照云 杨杰 赵宝林 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第8期908-917,共10页
微机电系统(MEMS)惯性开关是集传感与执行为一体的无源电子器件,具有体积小、重量轻、易集成、加工一致性好、免装配等优势,在汽车工业、航空航天、武器装备等领域具有广阔的应用前景。低g值MEMS惯性开关的应用场景主要为飞行器加/减速... 微机电系统(MEMS)惯性开关是集传感与执行为一体的无源电子器件,具有体积小、重量轻、易集成、加工一致性好、免装配等优势,在汽车工业、航空航天、武器装备等领域具有广阔的应用前景。低g值MEMS惯性开关的应用场景主要为飞行器加/减速过程特定功能的触发,在设计时应保证弹簧刚度低,质量块体积大,在结构设计与加工工艺中存在一定难度。本文介绍了低g值MEMS惯性开关的基本物理模型和工作原理,对国内外研究现状进行了阐述,总结了现阶段迫切需要解决的关键问题,并提出相应解决思路,为后续研究提供有益参考。 展开更多
关键词 微机电系统 惯性开关 低g值 微纳加工
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基于微形变分析的电容式MEMS加速度计温漂误差精密估计方法
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作者 齐兵 程建华 +1 位作者 赵砚驰 汪籽粒 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2437-2445,共9页
针对传统的电容式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加速度计(capacitive MEMS accelerometers,CMA)温漂误差(temperature drift error,TDE)补偿方法存在非精准溯源TDE致使TDE估计精度低、反复尝试估计模型构型导致构... 针对传统的电容式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加速度计(capacitive MEMS accelerometers,CMA)温漂误差(temperature drift error,TDE)补偿方法存在非精准溯源TDE致使TDE估计精度低、反复尝试估计模型构型导致构建过程复杂繁琐的问题,提出基于微形变分析的CMA TDE精密补偿方法。首先,通过微形变分析内部结构精准溯源TDE,基于径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)构建改进型TDE精密估计模型;其次,基于专家经验和模糊理论提出Expert-Fuzzy辅助决策下TDE估计模型辨识方法,为改进模型提供有效的构型指导;然后,设计升温试验测试CMA,构建传统模型和改进模型并通过对比其输出偏置稳定性评估TDE估计性能。实验结果表明,改进模型构建过程大大简化,补偿后CMA偏置稳定性提升约35%。本方法能够更加精准地估计TDE,有效解耦硅基材料的温度依赖性并提升CMA的环境适应性。 展开更多
关键词 微机电系统 温漂误差估计 微形变分析 Expert-Fuzzy辅助决策 径向基函数神经网络
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基于改进LSTM网络的无人机MEMS-IMU零偏在线标定方法
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作者 程向红 吴昕怡 +1 位作者 刘丰宇 钟志伟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期213-218,共6页
针对在卫星信号拒止、视觉系统退化场景中无人机MEMS-IMU零偏无法准确估计并补偿导致导航误差迅速发散的问题,提出一种基于改进长短时记忆(LSTM)网络的零偏在线标定方法。首先,为解决MEMS-IMU零偏数据非线性强、传统循环时间网络训练效... 针对在卫星信号拒止、视觉系统退化场景中无人机MEMS-IMU零偏无法准确估计并补偿导致导航误差迅速发散的问题,提出一种基于改进长短时记忆(LSTM)网络的零偏在线标定方法。首先,为解决MEMS-IMU零偏数据非线性强、传统循环时间网络训练效果差的问题,设计序列到序列的LSTM神经网络结构,引入教师强迫机制,提高了网络特征学习能力。然后,在导航过程中使用训练后的网络对MEMS-IMU零偏在线标定,补偿后的IMU量测与视觉信息联合优化,保证了导航定位精度。实验结果表明,在纯惯性导航实验中,所提方法的绝对位置误差比传统LSTM方法减小了6.5%;在EUROC数据集下进行的视觉惯性组合导航实验中,所提方法的平均绝对位置误差比传统LSTM方法减小了15%。 展开更多
关键词 无人机导航定位 微惯性测量单元 在线标定 长短时记忆神经网络
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金属氧化物半导体MEMS气体传感器研究进展 被引量:2
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作者 尹嘉琦 沈文锋 +3 位作者 吕大伍 赵京龙 胡鹏飞 宋伟杰 《材料导报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期30-43,共14页
随着物联网的快速发展,各领域对气体监测的需求越来越大,基于先进微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)技术的金属氧化物半导体(Metal oxide semiconductor, MOS)气体传感器在过去几十年里取得了很大发展。MEMS微热板的... 随着物联网的快速发展,各领域对气体监测的需求越来越大,基于先进微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)技术的金属氧化物半导体(Metal oxide semiconductor, MOS)气体传感器在过去几十年里取得了很大发展。MEMS微热板的多样化设计、MOSs纳米结构的多样化以及机器学习算法的出现为MEMS的传感性能以及智能传感系统的构建提供了很大助力。本文从MEMS气体传感器的分类、制备和应用以及传感器阵列的构建等方面综述了金属氧化物半导体MEMS气体传感器的最新研究进展,并对MEMS基气体传感器的发展前景进行了总结和展望。 展开更多
关键词 气体传感器 金属氧化物半导体 微机电系统 传感器阵列 智能传感系统
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高频压电MEMS微镜设计与仿真
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作者 张浩 汪洋 武震宇 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第2期76-80,共5页
阵列化微镜设计可以实现微镜的高频工作。本文采用将驱动器隐藏在六边形镜面下方的设计方案来实现微镜阵列单元的制备,减小了微镜尺寸。在镜面内部引入了柔性结构匀散应力,降低微镜应力断裂风险,提高了微镜的可靠性,采用六边形密排的方... 阵列化微镜设计可以实现微镜的高频工作。本文采用将驱动器隐藏在六边形镜面下方的设计方案来实现微镜阵列单元的制备,减小了微镜尺寸。在镜面内部引入了柔性结构匀散应力,降低微镜应力断裂风险,提高了微镜的可靠性,采用六边形密排的方式可以实现大于90%的占空比。所设计的微镜可以实现倾斜、偏转和活塞3种工作自由度,工作频率达到了23 000 Hz以上,共振偏转角度可以达到6.5°。对比传统的微镜阵列设计,本文设计提高了空间利用率和致动效率。 展开更多
关键词 微机电系统 压电驱动 微镜阵列 高频
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一种基于压电驱动的扭转式MEMS电场传感器设计与仿真优化
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作者 刘阳 饶宇飞 +6 位作者 李海峰 王誉铮 魏诗超 马斌 杨庆 柯锟 廖伟 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第28期12211-12219,共9页
电力传感技术是实现新型电力系统数字化转型的关键,其中电场参量是重要的监测对象之一。提出一种基于压电驱动的扭转式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器。该微机电系统电场传感器的通过驱动结构带动屏蔽电... 电力传感技术是实现新型电力系统数字化转型的关键,其中电场参量是重要的监测对象之一。提出一种基于压电驱动的扭转式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器。该微机电系统电场传感器的通过驱动结构带动屏蔽电极在感应电极表面周期性振动实现电场的调制测量。其压电驱动结构为4个对称分布的L型压电悬臂梁,屏蔽电极和感应电极为两对交错耦合的梳齿电极构成。接着通过COMSOL仿真软件建立了结构的固体力学-静电耦合模型,计算了敏感结构的谐振频率和振动幅值。结果显示:结构的工作模态下的谐振频率可达到25047 Hz,在3 V的交流驱动电压下屏蔽电极末端位移为85.06μm。进一步通过参数扫描方式对敏感结构的关键参数进行仿真分析。优化了梳齿电极的长度、宽度、间距、个数等参数以及感应电极长度、感应电极宽度、梳齿电极的个数和感应电极间距。最后完成了传感器的测试。测试结果表明:该传感器的灵敏度为3.24 mV/(kV/m),测量误差最大仅为3.75%。 展开更多
关键词 微机电系统(mems) 电场传感器 压电驱动 COMSOL
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具有阈值可调功能的磁自锁MEMS惯性开关
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作者 王欣玥 李严军 +1 位作者 屈明山 熊壮 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第10期1161-1167,共7页
设计了一种阈值为5g的低g值磁自锁微机电系统(MEMS)惯性开关,具有阈值可调和自回复功能。该惯性开关的惯性敏感单元由1个方形质量块、1块固定在质量块下的方形棋盘状磁铁和4根支撑它的方形阿基米德螺旋梁组成。磁铁和4块位于移动电极下... 设计了一种阈值为5g的低g值磁自锁微机电系统(MEMS)惯性开关,具有阈值可调和自回复功能。该惯性开关的惯性敏感单元由1个方形质量块、1块固定在质量块下的方形棋盘状磁铁和4根支撑它的方形阿基米德螺旋梁组成。磁铁和4块位于移动电极下方的铁磁性固定电极、双层平面线圈一起共同实现磁自锁和阈值调节功能。通过有限元仿真软件ANSYS对其进行仿真分析,利用激光加工和PCB工艺制造样片机,并通过离心机对样品进行性能测试。测试结果显示,制作的MEMS惯性开关在垂直敏感方向上的阈值加速度为5.27g,通过施加−0.5~0.5 A范围的电流,阈值的调整范围为6g~3.75g。结果表明此结构能够在实现闭锁功能的同时,在无外力作用的情况下实现自回复,且在一定范围内阈值可调。 展开更多
关键词 微惯性开关 低g值开关 阈值可调 电磁执行器
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MEMS传感器及其在引信高动态环境中的应用
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作者 相干 黄赜 +1 位作者 高宗 龙小武 《导弹与航天运载技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第4期95-100,共6页
当前在引信环境力敏感中,常使用高动态环境下过载作为一级动作要素,通常以惯性模块在过载加速度下的运动行程来作为一级动作使用,惯性模块受限于机械运动,在电气系统中不易集成、可测试性较差。针对以上问题提出并设计了一种基于微机电... 当前在引信环境力敏感中,常使用高动态环境下过载作为一级动作要素,通常以惯性模块在过载加速度下的运动行程来作为一级动作使用,惯性模块受限于机械运动,在电气系统中不易集成、可测试性较差。针对以上问题提出并设计了一种基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)传感器技术,实现引信高动态环境下的动作,介绍了MEMS过载识别系统原理、组成及功能、软件工作流程及地面试验验证情况。试验结果表明,该环境力识别方式适用范围广,可以显著提升引信系统设计灵活性,易于系统集成。 展开更多
关键词 引信 高动态 mems 滤波电路 过载
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基于螺旋弹簧的引信用低g值MEMS惯性开关
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作者 秦浩 蒋小华 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第4期459-466,共8页
微机电系统(MEMS)惯性开关在引信领域有广阔的应用前景,但可用于引信工作环境的低g值型MEMS惯性开关较少。对此,为低发射过载的弹药引信提出一种低闭合阈值的MEMS惯性开关设计方案,满足引信识别低g值冲击信号的功能需求,实现稳定接通引... 微机电系统(MEMS)惯性开关在引信领域有广阔的应用前景,但可用于引信工作环境的低g值型MEMS惯性开关较少。对此,为低发射过载的弹药引信提出一种低闭合阈值的MEMS惯性开关设计方案,满足引信识别低g值冲击信号的功能需求,实现稳定接通引信电源的功能,同时具备抵抗引信工作环境中高过载的能力,提高引信可靠性。依据触发信号特征和引信工作环境提出设计要求,对惯性开关的振荡模型进行理论分析,阐明惯性开关结构尺寸对开关性能的影响规律,给出开关整体设计方案,并应用ANSYS有限元软件对设计结果进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的惯性开关能够监测幅值为20g、脉宽为1 ms的冲击信号,开关响应时间小于1 ms,电极接触时间长于30μs,抗过载性能达到12 000g,满足性能指标要求。 展开更多
关键词 低g值 微机电系统 惯性开关 螺旋弹簧
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集成差分电容式MEMS微型电场传感器设计与研制
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作者 黄国平 陈锦荣 +1 位作者 王跃强 廖峰 《电子器件》 CAS 2024年第1期79-83,共5页
在继电保护实际运行中,屏柜内部一些隐性故障将造成压板投退失效,严重威胁着电网的安全可靠运行。为了能够可靠、有效地监测出口压板的带电状态或电气导通性,设计了一种SOI差分电容式MEMS电场传感器。所设计的传感器以微机械元件物理设... 在继电保护实际运行中,屏柜内部一些隐性故障将造成压板投退失效,严重威胁着电网的安全可靠运行。为了能够可靠、有效地监测出口压板的带电状态或电气导通性,设计了一种SOI差分电容式MEMS电场传感器。所设计的传感器以微机械元件物理设计为基础,构造出可靠的运行结构,并且依靠一个低噪声、高动态范围的接口IC来完成操作。所设计的接口集成电路在应对脉冲式的间歇性操作的同时,组织互补设备阵列以感应各种不同的测量信号。通过COMSOL Multiphysics仿真实验可以看出,所设计的传感器能够很好地满足压板状态监测的需求。 展开更多
关键词 继电保护 电场传感器 mems 硬压板
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基于MEMS工艺的微热加速度计和微热陀螺仪的制备
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作者 吴嘉琦 赖丽燕 李以贵 《微纳电子技术》 CAS 2024年第7期110-119,共10页
微热加速度计和微热陀螺仪两者传感芯片结构相似,并且制备工艺完全兼容,在同一块绝缘体上硅(SOI)基板上运用同一工艺流程同时制备出了微热陀螺仪传感芯片和微热加速度计传感芯片。为了准确地创建微尺度的图案和结构,设计了四块光刻掩模... 微热加速度计和微热陀螺仪两者传感芯片结构相似,并且制备工艺完全兼容,在同一块绝缘体上硅(SOI)基板上运用同一工艺流程同时制备出了微热陀螺仪传感芯片和微热加速度计传感芯片。为了准确地创建微尺度的图案和结构,设计了四块光刻掩模版来制作该微热加速度计芯片和微热陀螺仪芯片,分别对应于接触孔开口、热敏电阻、互连布线和背面空腔。轻掺杂硅热敏电阻的可控电阻温度系数(TCR)大于传统金属丝,因此选择p型硅作为热敏电阻材料。TCR由硅片的掺杂浓度决定,使用了三种不同掺杂浓度的硅片进行对比实验,从而选定硅片的掺杂浓度为1×10^(17)cm^(-3),对应的TCR为3500×10^(-6)/℃。选择SOI作为衬底材料,显著增强了微热陀螺仪和微热加速度计的耐高温性,并且提高了其灵敏度。在电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)和氢氟酸(HF)蒸气工艺过程中,通过光刻胶和聚酰亚胺层成功保护了非常薄和易碎的热敏电阻,在4英寸(1英寸=2.54 cm)SOI基板上一次最多可以成功制备出180个微热陀螺仪传感芯片和108个微热加速度计传感芯片,制备的微热加速度计传感芯片尺寸为2 mm×2 mm×0.4 mm,微热陀螺仪传感芯片尺寸为5.8 mm×5.8 mm×0.4 mm。分别对制备的微热加速度计和微热陀螺仪进行了测试,微热陀螺仪x轴灵敏度为0.107 mV/(°/s),y轴灵敏度为0.102 mV/(°/s),微热加速度计灵敏度为13 mV/g。通过一次工艺流程制备出两种热流体惯性传感器,极大地缩短了制备时间,降低了制备成本,成功实现了高精度的批量生产。 展开更多
关键词 微电子机械系统(mems) 微热加速度计 微热陀螺仪 绝缘体上硅(SOI)基板 热对流
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采用菱形辐条的高对称MEMS蜘蛛网状盘式谐振陀螺仪
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作者 许杨 王琮琛 +2 位作者 杨军营 陈建霖 王诗男 《微纳电子技术》 CAS 2024年第11期91-97,共7页
微电子机械系统(MEMS)陀螺仪因抵抗制造误差能力差和品质因数低等问题限制了其在高端领域的应用。通过对MEMS陀螺仪的理论分析和有限元仿真,基于绝缘体上硅(SOI)工艺设计并制备出了一种由多个同心嵌套的蜘蛛网环和菱形辐条组成的新型MEM... 微电子机械系统(MEMS)陀螺仪因抵抗制造误差能力差和品质因数低等问题限制了其在高端领域的应用。通过对MEMS陀螺仪的理论分析和有限元仿真,基于绝缘体上硅(SOI)工艺设计并制备出了一种由多个同心嵌套的蜘蛛网环和菱形辐条组成的新型MEMS盘式谐振陀螺仪。实验结果表明,该陀螺仪的驱动谐振频率为42.749 kHz,感应谐振频率为42.798 kHz,频率失配为1.145×10^(-3),实测谐振频率与仿真结果差异为8.5%,优于采用相同工艺制作的环形盘式谐振陀螺仪。该MEMS陀螺仪不仅性能优异、工艺流程简单,而且由于采用全线性结构,所以对制造误差也相对不敏感,适合批量生产,具有较高的产业价值。 展开更多
关键词 微电子机械系统(mems) 陀螺仪 绝缘衬底上硅(SOI) 蜘蛛网环 菱形辐条
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基于数字声音重建的静电MEMS扬声器设计
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作者 季旭 许高斌 +2 位作者 尹盛华 王峰 孙百川 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期941-949,共9页
针对目前基于数字声音重建技术的扬声器再现声音动态范围窄、失真严重的问题,设计了一种响应速度快、声学输出可线性相加的静电MEMS扬声器。该扬声器采用了包括双背板、悬臂梁和缓冲锥的复合式振膜结构,显著降低了扬声器的振膜刚度和提... 针对目前基于数字声音重建技术的扬声器再现声音动态范围窄、失真严重的问题,设计了一种响应速度快、声学输出可线性相加的静电MEMS扬声器。该扬声器采用了包括双背板、悬臂梁和缓冲锥的复合式振膜结构,显著降低了扬声器的振膜刚度和提高了振动自由度,从而优化了扬声器的工作效率并减少了响应时间。利用Comsol Multiphysics软件对扬声器进行几何结构参数优化和性能仿真,确定当扬声器的振膜厚度为1μm,振膜半径为110μm,电极/振膜比为40%,空腔高度为6μm时综合性能最优,结果证明该扬声器的声学响应时间低于23μs且声学输出满足线性相加,这表明该扬声器具有良好的声学响应,为实现数字声音重建提供良好技术支持。最后,基于MEMS加工工艺设计了静电MEMS扬声器的工艺流程。 展开更多
关键词 静电驱动 微机电系统 数字扬声器 数字声音重建 有限元建模
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MEMS阵列数据融合及标定方法研究
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作者 阮卫 黄海 +1 位作者 洪剑英 秦斌 《水下无人系统学报》 2024年第5期884-890,共7页
针对微电子机械系统(MEMS)陀螺随机噪声大及零偏重复性差的特点,对MEMS随机误差采用Allan方差分析其角度随机游走,以Allan方差辨识值和加权最小二乘法设计阵列陀螺信息融合处理算法,可有效降低角度随机游走,且在静态和动态条件下均能实... 针对微电子机械系统(MEMS)陀螺随机噪声大及零偏重复性差的特点,对MEMS随机误差采用Allan方差分析其角度随机游走,以Allan方差辨识值和加权最小二乘法设计阵列陀螺信息融合处理算法,可有效降低角度随机游走,且在静态和动态条件下均能实时响应真实角速率。对MEMS陀螺常值漂移,结合惯性导航系统误差的可观测性设计两位置标定方案,完成常值漂移的系统级标定。仿真结果表明,文中所提方法可有效降低MEMS陀螺角度随机游走和陀螺常值漂移,显著提升MEMS惯性测量精度。 展开更多
关键词 微电子机械系统 阵列 ALLAN方差 系统级标定 信息融合
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基于MEMS电场传感器的电压反演方法研究
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作者 崔凤庆 栗晓政 +4 位作者 樊彦国 梁纲 宋晓燕 廖伟 杨庆 《电气自动化》 2024年第5期72-75,共4页
针对电场逆问题的电压反演方法涉及复杂的矩阵逆运算问题,提出了一种基于微机电系统电场传感器的电压反演测量方法。首先介绍电场积分法反演电压原理,其次建立仿真模型获取空间电场分布规律;然后利用电场积分法进行计算分析;最后通过模... 针对电场逆问题的电压反演方法涉及复杂的矩阵逆运算问题,提出了一种基于微机电系统电场传感器的电压反演测量方法。首先介绍电场积分法反演电压原理,其次建立仿真模型获取空间电场分布规律;然后利用电场积分法进行计算分析;最后通过模拟架空线路测试平台对电场积分法进行验证。结果表明:仿真显示比例系数k=0.9时,3点高斯-切比雪夫积分法可实现三相电压的准确反演,最大误差为2.55%;k=0.7时,测试得到的反演电压幅值误差为5.75%。通过仿真与试验结果验证了所提反演方法的有效性,其研究结果可为架空线路非侵入电压反演测量提供理论方法指导。 展开更多
关键词 微机电系统电场传感器 电场积分法 高斯-切比雪夫算法 电压反演 架空线路
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Design and Fabrication of MEMS Gyroscopes on the Silicon-on-insulator Substrate with Decoupled Oscillation Modes 被引量:1
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作者 XIE Jianbing YUAN Weizheng CHANG Honglong 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第1期16-20,共5页
The mode coupling is a major factor to affect the precision of the micro electromechanical systems(MEMS) gyroscope. Currently, many MEMS gyroscopes with separate oscillation modes for drive and detection have been d... The mode coupling is a major factor to affect the precision of the micro electromechanical systems(MEMS) gyroscope. Currently, many MEMS gyroscopes with separate oscillation modes for drive and detection have been developed to decrease the mode coupling, but the gyroscope accuracy can not satisfy the high-precision demand well. Therefore, high performance decoupled MEMS gyroscopes is still a hot topic at present. An innovative design scheme for a MEMS gyroscope is designed, and in this design, the inertial mass is divided into three parts including the inner mass, the outer mass and the main frame mass. The masses are supported and separated by a set of mutually orthogonal beams to decouple their movements. Moreover, the design is modelled by multi-port-element network(MuPEN) method and the simulation results show that the mode coupling of the gyroscope between driving and sensing mode was eliminated effectively. Furthermore, we proposed a new silicon-on-insulator(SOI) process to fabricate the gyroscope. The scale factor of the fabricated gyroscope is 8.9 mV/((~)os) and the quality factor(Q-factor) is as high as 600 at atmosphere pressure, and then, the resonant frequency, scale factor and bias drift has been test. Process and test results show that the proposed MEMS gyroscope are effective for decrease mode coupling, furthermore, it can achieve a high performance at atmosphere pressure. Furthermore, the MEMS gyroscope can achieve a high performance at atmosphere pressure. The research can be taken as good advice for the design and fabrication of MEMS gyroscope, meanwhile, it also provides technical support for speeding up of MEMS gyroscope industrialization. 展开更多
关键词 micro electromechanical systems(mems gyroscope SILICON-ON-INSULATOR decoupled oscillation modes
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Suppressing the mechanical quadrature error of a quartz double-H gyroscope through laser trimming 被引量:2
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作者 赵克 冯立辉 +4 位作者 王茜蒨 刘明智 王本国 崔芳 孙雨南 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第11期622-628,共7页
In this paper, we introduce a z-axis quartz gyroscope using a double-H tuning fork, which has a high sensitivity. However, it also causes a large mechanical quadrature error. The laser trimming method is used to suppr... In this paper, we introduce a z-axis quartz gyroscope using a double-H tuning fork, which has a high sensitivity. However, it also causes a large mechanical quadrature error. The laser trimming method is used to suppress this error at quartz level. The trimming law is obtained through the finite element method (FEM). A femtosecond laser processing system is used to trim the gold balancing masses on the beams, and experimental results are basically consistent with the simulated ones. The mechanical quadrature error is suppressed by 96%, from 26.3° s-1 to 1.1° s-1. Nonlinearity changes from 1.48% to 0.30%, angular random walk (ARW) is reduced from 2.19° h-1/2 to 1.42° h-1/2, and bias instability is improved by a factor of 7.7, from 197.6° h-1 to 25.4° h-1. 展开更多
关键词 femtosecond laser trimming micro-electro-mechanical system (mems gyroscope finite elementmethod (FEM) simulation
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Noise estimation and filtering method of MEMS gyroscope based on EMMAP 被引量:1
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作者 CHEN Guangwu YU Yue +1 位作者 LI Wenyuan LIU Hao 《Journal of Measurement Science and Instrumentation》 CAS CSCD 2021年第2期170-176,共7页
Aiming at the problems of low measurement accuracy,uncertainty and nonlinearity of random noise of the micro electro mechanical system(MEMS)gyroscope,a gyroscope noise estimation and filtering method is proposed,which... Aiming at the problems of low measurement accuracy,uncertainty and nonlinearity of random noise of the micro electro mechanical system(MEMS)gyroscope,a gyroscope noise estimation and filtering method is proposed,which combines expectation maximum(EM)with maximum a posterior(MAP)to form an adpative unscented Kalman filter(UKF),called EMMAP-UKF.According to the MAP estimation principle,a suboptimal unbiased MAP noise statistical estimation model is constructed.Then,EM algorithm is introduced to transform the noise estimation problem into the mathematical expectation maximization problem,which can dynamically adjust the variance of the observed noise.Finally,the estimation and filtering of gyroscope random drift error can be realized.The performance of the gyro noise filtering method is evaluated by Allan variance,and the effectiveness of the method is verified by hardware-in-the-loop simulation. 展开更多
关键词 micro electro mechanical system(mems)gyroscope expectation maximization(EM)algorithm noise estimation unscented Kalman filter(UKF)
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Novel On-Line North-Seeking Method Based on a Three-Axis MEMS Gyroscope 被引量:1
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作者 Yu Liu Gaojun Xiang +1 位作者 Junqi Guo Min Zhou and Hongzhi Liu 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2018年第4期623-629,共7页
A novel on-line north-seeking method based on a three-axis micro-electro-mechanical system(MEMS)gyroscope is designed.This system processes data by using a Kalman filter to calibrate the installation error of the thre... A novel on-line north-seeking method based on a three-axis micro-electro-mechanical system(MEMS)gyroscope is designed.This system processes data by using a Kalman filter to calibrate the installation error of the three-axis MEMS gyroscope in complex environment.The attitude angle updating for quaternion,based on which the attitude instrument will be rotated in real-time and the true north will be found.Our experimental platform constitutes the dual-axis electric rotary table and the attitude instrument,which is developed independently by our scientific research team.The experimental results show that the accuracy of north-seeking is higher than 1°,while the maximum root mean square error and the maximum mean absolute error are 0.906 7 and 0.910 0,respectively.The accuracy of north-seeking is much higher than the traditional method. 展开更多
关键词 micro-electro-mechanical system(mems)gyroscope QUATERNION rotating system in realtime NORTH-SEEKING
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