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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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Periodic Error Compensation for Quartz MEMS Gyroscope Drift of INS 被引量:14
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作者 Xu Jianmao Zhang Haipeng Sun Junzhong 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第6期539-545,共7页
In order to improve the navigation accuracy of an inertial navigation system (INS), composed of quartz gyroscopes, the existing real-time compensation methods for periodic errors in quartz gyroscope drift and the pe... In order to improve the navigation accuracy of an inertial navigation system (INS), composed of quartz gyroscopes, the existing real-time compensation methods for periodic errors in quartz gyroscope drift and the periodic error term relationship between sampled original data and smoothed data are reviewed. On the base of the results, a new compensation method called using former period characteristics to compensate latter smoothness data (UFCL for short) method is proposed considering the INS working characteristics. This new method uses the original data without smoothing to work out an error conversion formula at the INS initial alignment time and then compensate the smoothed data errors by way of the formula at the navigation time. Both theoretical analysis and experimental results demonstrate that this method is able to cut down on computational time and raise the accuracy which makes it a better real-time compensation approach for periodic error terms of quartz micro electronic mechanical system (MEMS) gyroscope's zero drift. 展开更多
关键词 real-time compensation quartz mems gyroscope periodic error period characteristic inertial navigation system (INS)
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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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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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电容式MEMS陀螺电极间隙标定方法研究
5
作者 刘高 侯占强 +2 位作者 邝云斌 肖定邦 吴学忠 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期499-503,共5页
该文以蝶翼式陀螺为研究对象,研究了电容式微机电系统(MEMS)陀螺电极间隙标定的方法。提出了一种基于谐振测量的电学标定方法,设计了基于调制解调技术的高精度微弱电容检测电路,并可以通过开关控制实现蝶翼式陀螺不同接口电容电极间隙... 该文以蝶翼式陀螺为研究对象,研究了电容式微机电系统(MEMS)陀螺电极间隙标定的方法。提出了一种基于谐振测量的电学标定方法,设计了基于调制解调技术的高精度微弱电容检测电路,并可以通过开关控制实现蝶翼式陀螺不同接口电容电极间隙的测量与标定。基于陀螺工作原理建立了电极间隙理论分析模型,推导了电容间隙与输出电压之间的关系,搭建了电极间隙测量与标定平台,测量了多个陀螺不同电极的间隙,并与采用电容-电压(CV)分析仪、台阶仪的测试结果进行了对比。与CV分析仪测试方法相比,该方法可有效地避免寄生电容的影响,在寄生电容未知的情况下可准确测量出有效电极间隙,同时具有更高的分辨率。与台阶仪测试方法相比,该方法可以准确反映实际电极位置的间隙大小。被测陀螺的电极间隙理论设计值为2μm,采用该文提出的方法测试值分布范围为1.92~2.2μm,采用CV分析仪测试结果为2.004μm(寄生电容已知),采用台阶仪平均测试值为2.11μm。 展开更多
关键词 电容式 微机电系统(mems)陀螺 谐振测量 电极间隙 标定方法
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应用于MEMS陀螺仪的SoC设计
6
作者 刘昊哲 任臣 +1 位作者 王晓 杨拥军 《计算机测量与控制》 2023年第4期295-300,共6页
为了解决微电子机械系统(MEMS)陀螺仪体积较大、冗余的计算资源浪费等问题,对Cortex-M3内核的数据处理能力及总线架构进行了研究,设计了一款应用于MEMS陀螺仪的智能化、小型化、低功耗的片上系统(SoC);通过分析温度对陀螺输出信号的影响... 为了解决微电子机械系统(MEMS)陀螺仪体积较大、冗余的计算资源浪费等问题,对Cortex-M3内核的数据处理能力及总线架构进行了研究,设计了一款应用于MEMS陀螺仪的智能化、小型化、低功耗的片上系统(SoC);通过分析温度对陀螺输出信号的影响,对MEMS陀螺温度误差的智能化补偿方式进行了研究,采用以Cortex-M3为核心与电容/电压转换电路、模数转换器(ADC)等模块进行集成化设计的方法,在实现同样功能的情况下减小了陀螺体积;结合MEMS陀螺仪对信号处理资源的要求对存储空间及通信接口进行配置,采用0.18μm BCD加工工艺对SoC进行设计制作;测试结果表明,针对MEMS陀螺仪进行匹配设计的SoC对陀螺输出信号进行温度补偿处理后,全温度区间(-40~85℃)零偏变化量由3.147°/s降低到0.035°/s,显著提升了MEMS陀螺仪的全温测量精度。 展开更多
关键词 微电子机械系统(mems) 陀螺 CORTEX-M3 集成化 片上系统(SoC)
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MEMS陀螺双通道数字接口系统设计
7
作者 吴奕铭 谭永海 +2 位作者 张欣 綦声波 李崇 《飞控与探测》 2023年第5期92-102,共11页
针对现有的MEMS陀螺接口系统只能对一个陀螺进行测控导致标定测控效率低下的问题,提出了一种新型的可同时对两个陀螺进行测控的MEMS陀螺双通道接口系统架构,并设计了一套与之对应的MEMS陀螺双通道测控电路,包括前端模拟电路、后端数字... 针对现有的MEMS陀螺接口系统只能对一个陀螺进行测控导致标定测控效率低下的问题,提出了一种新型的可同时对两个陀螺进行测控的MEMS陀螺双通道接口系统架构,并设计了一套与之对应的MEMS陀螺双通道测控电路,包括前端模拟电路、后端数字系统和人机交互终端。通过设计的人机交互系统对整个系统的全部功能进行了测试,其中扫频、锁相、稳幅、线性度和零偏稳定性等功能均能正常运行,在实际使用测试中相较于单通道接口系统测控效率提升到2倍以上。 展开更多
关键词 mems陀螺 接口系统 双通道 测控电路 FPGA+ARM架构
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变分模态分解组合广义形态滤波器的MEMS陀螺仪去噪方法
8
作者 芦竹茂 白洋 +2 位作者 黄纯德 关少平 孟晓凯 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期509-515,共7页
为了更加有效地消除MEMS陀螺仪输出信号存在大量不同类型噪声的同时保留有效信号特征,本文提出了一种变分模态分解(VMD)的多尺度自适应组合广义形态滤波器(CGMF)去噪方法.该方法首先采用VMD将MEMS陀螺仪原始输出信号分解为多个不同尺度... 为了更加有效地消除MEMS陀螺仪输出信号存在大量不同类型噪声的同时保留有效信号特征,本文提出了一种变分模态分解(VMD)的多尺度自适应组合广义形态滤波器(CGMF)去噪方法.该方法首先采用VMD将MEMS陀螺仪原始输出信号分解为多个不同尺度的具有特殊稀疏性的一高低频离散带限子信号内模函数(BLIMFs),然后通过选择CGMF中合适的结构元素(SEs)长度和几何结构对上述不同尺度BLIMFs进行自适应去噪处理,最后重建去噪后的BLIMFs获得去噪信号.通过实验验证并与现有的信号去噪方法相比,本方法的主要优点在于:1)解决了CGMF中SEs的长度和几何结构等关键参数的自适应选择问题;2)针对不同类型噪声均进行了有效的分离和去噪处理. 展开更多
关键词 变分模态分解 组合广义形态滤波 结构元素 mems陀螺仪 微机电系统 信号去噪
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基于GSA-SVR算法的MEMS温度漂移补偿方法
9
作者 梅方玉 顾生闯 仇海涛 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期629-634,共6页
针对微机电系统(MEMS)仪表零偏受温度变化影响较大的问题,该文提出了一种基于引力搜索算法-支持向量回归(GSA-SVR)的MEMS零偏温度漂移补偿方法。先通过小波变换对MEMS陀螺和MEMS加速度计输出信号进行预处理,再采用GSA-SVR算法对MEMS在... 针对微机电系统(MEMS)仪表零偏受温度变化影响较大的问题,该文提出了一种基于引力搜索算法-支持向量回归(GSA-SVR)的MEMS零偏温度漂移补偿方法。先通过小波变换对MEMS陀螺和MEMS加速度计输出信号进行预处理,再采用GSA-SVR算法对MEMS在不同工作状态下进行温度建模并补偿。实验结果表明,在稳定工作阶段,与补偿前相比,补偿后加速度计和陀螺的输出标准差分别降低了90%和85%。与传统SVR相比,该文方法准确性较高,实用性较好,GSA-SVR算法将加速度计和陀螺输出的标准差分别降低了6%和10%。 展开更多
关键词 微机电系统(mems) 引力搜索算法-支持向量回归(GSA-SVR) 温度漂移补偿 小波变换 陀螺 加速度计
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MEMS陀螺仪结构模型及系统仿真 被引量:18
10
作者 曹慧亮 李宏生 +2 位作者 王寿荣 杨波 黄丽斌 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期524-529,共6页
为了减小MEMS陀螺仪的正交误差,进一步提高陀螺精度,在Simulink环境中对陀螺结构和测控系统进行了建模和仿真。首先在理想状态的陀螺结构模型基础上建立了包含机械热噪声、模态间耦合等非理想因素的结构模型,并给出了陀螺结构的相关设... 为了减小MEMS陀螺仪的正交误差,进一步提高陀螺精度,在Simulink环境中对陀螺结构和测控系统进行了建模和仿真。首先在理想状态的陀螺结构模型基础上建立了包含机械热噪声、模态间耦合等非理想因素的结构模型,并给出了陀螺结构的相关设计参数。其次在陀螺结构模型上以自激振荡和AGC控制技术为基础设计了驱动回路,该回路可在短时间内将驱动幅度稳定在10μm,且驱动频率为4048 Hz(驱动模态的谐振频率)。然后分析了模态间耦合信号的作用方式并建立了正交校正和检测闭环力反馈回路,仿真结果显示,在全闭环状态下检测模态所受耦合力的幅度比未校正状态下降了5个数量级,等效输入角速度也从205(°)/s下降到了6.58(°)/h。最后对陀螺模型进行了整体测试,得到其标度因数和阈值分别为21.76 mV/(°)/s和0.002(°)/s。 展开更多
关键词 mems陀螺仪 结构模型 SIMULINK 系统仿真
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MEMS微陀螺仪研究进展 被引量:31
11
作者 成宇翔 张卫平 +3 位作者 陈文元 崔峰 刘武 吴校生 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2011年第5期277-285,共9页
回顾了MEMS微陀螺仪的研究进展,简单介绍了MEMS微陀螺仪的市场应用。微陀螺仪是MEMS器件中非常重要的一类器件。它的运用已经从单纯的航空领域逐渐转向汽车、消费电子行业等低端市场,这意味着微陀螺仪除了传统意义上的高精度高稳定性的... 回顾了MEMS微陀螺仪的研究进展,简单介绍了MEMS微陀螺仪的市场应用。微陀螺仪是MEMS器件中非常重要的一类器件。它的运用已经从单纯的航空领域逐渐转向汽车、消费电子行业等低端市场,这意味着微陀螺仪除了传统意义上的高精度高稳定性的要求,也可以向低精度商品化发展。传统的振动式陀螺,由于原理的局限性和加工技术的限制,很难达到战术级和惯性级的要求。导航级集成微陀螺(NGIMG)项目建议使用其他途径,以减少器件的可移动部件和降低工艺难度,从而提高其精度和抗干扰能力。各种设计方法近年来层出不穷,其中悬浮转子式微陀螺是目前精度最高的陀螺仪,微集成光学式陀螺也将在未来一段时间拥有巨大的研究潜力和发展空间。 展开更多
关键词 微电子机械系统(mems) 惯性传感器 微陀螺仪 零偏漂移 角随机游走 悬浮转子式微陀螺
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基于单片机的GPS/MEMS陀螺仪航向角实时测量系统 被引量:17
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作者 蒋窍 李杰 +1 位作者 刘俊 杜英 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期919-922,共4页
针对陀螺仪测量误差随时间累积,GPS在动态环境中可靠性差等问题,提出并设计了一种基于单片机的GPS/MEMS陀螺仪航向角实时测量系统。该系统以C8051F021单片机为核心处理器,GPS与MEMS陀螺仪相组合,将GPS接收机中IPPS脉冲信号作为同步标签... 针对陀螺仪测量误差随时间累积,GPS在动态环境中可靠性差等问题,提出并设计了一种基于单片机的GPS/MEMS陀螺仪航向角实时测量系统。该系统以C8051F021单片机为核心处理器,GPS与MEMS陀螺仪相组合,将GPS接收机中IPPS脉冲信号作为同步标签,实现GPS对陀螺仪航向角解算的实时修正,从而获得高精度和高可靠性的航向角信息。试验结果表明该系统可以正确、可靠地完成对运动载体航向角信息的实时测量,航向角实际应用误差控制在±1°以内,具有较高的实际应用价值和广阔的研究前景。 展开更多
关键词 mems陀螺仪 GPS 航向角 坐标系统一
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MEMS陀螺随机误差补偿在提高姿态参照系统精度中的应用 被引量:12
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作者 袁广民 李晓莹 +1 位作者 常洪龙 苑伟政 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期777-781,共5页
为提高航姿系统姿态角测量精度,论文对MEMS陀螺随机误差的测试和补偿进行了研究。运用Allan方差方法分析了MEMS陀螺各项随机误差的特性,建立了针对MEMS陀螺的随机误差补偿模型。采用Allan方差辨识算法完成对各项随机误差的分离,获取速... 为提高航姿系统姿态角测量精度,论文对MEMS陀螺随机误差的测试和补偿进行了研究。运用Allan方差方法分析了MEMS陀螺各项随机误差的特性,建立了针对MEMS陀螺的随机误差补偿模型。采用Allan方差辨识算法完成对各项随机误差的分离,获取速率随机游走(RRW)和角度随机游走(ARW)噪声方差值。通过设计的卡尔曼滤波器对MEMS陀螺随机误差进行实时估计补偿,利用姿态解算算法得到随机误差补偿前和补偿后各3个方向的姿态角。实验结果表明经误差补偿后系统的静态偏航角测量精度提高了3倍、横滚角提高了4倍、俯仰角提高了12倍。 展开更多
关键词 mems 陀螺 测试 误差补偿 ALLAN方差 姿态测量
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MEMS陀螺随机误差模型研究 被引量:19
14
作者 傅建国 王孝通 +2 位作者 李博 金良安 马野 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第3期75-77,共3页
对MEMS陀螺随机误差进行了实验测试及研究,选取状态方程模型,基于近年来发展起来的随机系统子空间辨识方法,对MEMS陀螺随机误差进行建模,结果与Allan方差方法分析的噪声特性相符合,经与ARMA等模型比较,在同等性能下,所建模型具有阶次低... 对MEMS陀螺随机误差进行了实验测试及研究,选取状态方程模型,基于近年来发展起来的随机系统子空间辨识方法,对MEMS陀螺随机误差进行建模,结果与Allan方差方法分析的噪声特性相符合,经与ARMA等模型比较,在同等性能下,所建模型具有阶次低的优点,更加适合于实时在线优化估计器。所提方法可以不加修改直接应用于对多轴陀螺的处理。 展开更多
关键词 mems陀螺 ALLAN方差 误差模型 子空间辨识 随机系统
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基于压缩感知理论的MEMS陀螺仪信号降噪研究 被引量:12
15
作者 程承 潘泉 +1 位作者 王申龙 程咏梅 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期769-773,共5页
通过分析传统小波阈值滤波的局限性,将基于压缩感知的小波滤波方法应用于低精度MEMS(micro electro mechanicalsystem)陀螺仪信号降噪中,并与小波阈值滤波方法进行了实验对比,实验结果表明:基于压缩感知的小波滤波方法可以有效地去除MEM... 通过分析传统小波阈值滤波的局限性,将基于压缩感知的小波滤波方法应用于低精度MEMS(micro electro mechanicalsystem)陀螺仪信号降噪中,并与小波阈值滤波方法进行了实验对比,实验结果表明:基于压缩感知的小波滤波方法可以有效地去除MEMS陀螺仪输出信号中的噪声,并且在压缩比较大时基于压缩感知的滤波方法去噪效果优于小波阈值滤波方法,改善了低精度MEMS陀螺仪零偏稳定性,为工程中解决低精度MEMS陀螺仪降噪问题提供了新思路。 展开更多
关键词 mems陀螺仪 小波滤波 压缩感知 信号噪声
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MEMS陀螺标度因数误差分析及分段插值补偿 被引量:10
16
作者 李建利 房建成 盛蔚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1064-1067,1081,共5页
动态条件下,标度因数引起的误差是MEMS(Micro Electromechanical System)陀螺主要误差源之一.为了提高陀螺精度,基于内框驱动式硅MEMS陀螺误差机理,分析了标度因数常值误差、非线性误差以及不对称误差的物理起因,构建了标度因数误差数... 动态条件下,标度因数引起的误差是MEMS(Micro Electromechanical System)陀螺主要误差源之一.为了提高陀螺精度,基于内框驱动式硅MEMS陀螺误差机理,分析了标度因数常值误差、非线性误差以及不对称误差的物理起因,构建了标度因数误差数学模型,提出了对陀螺标度因数按照角速度大小分段插值的补偿方法,消除了转速引起的陀螺标度因数误差.试验结果表明:MEMS陀螺标度因数误差高达4053.2(°)/h(1σ),采用分段插值法补偿后陀螺误差减小到79.0(°)/h(1σ),补偿精度比一次拟合及分段法分别提高了15.4倍和7.5倍,验证了MEMS陀螺标度因数误差模型的正确性,证明了标度因数实时分段插值补偿方法的准确性和适用性. 展开更多
关键词 微机电系统 陀螺 标度因数 非线性误差 分段插值法 误差补偿
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双质量块调谐输出式硅MEMS陀螺仪的理论计算及仿真 被引量:12
17
作者 李建利 房建成 +1 位作者 盛蔚 董海峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期484-491,共8页
提出了一种双质量块调谐输出式硅MEMS陀螺仪。采用两块反相、同频、等幅振动质量块作为敏感单元,通过测量谐振器谐振频率变化来计算转速的大小。推导了哥氏力与输入转速的传递函数,用瑞利-里茨法求得在轴向力作用下梁的固有频率方程,利... 提出了一种双质量块调谐输出式硅MEMS陀螺仪。采用两块反相、同频、等幅振动质量块作为敏感单元,通过测量谐振器谐振频率变化来计算转速的大小。推导了哥氏力与输入转速的传递函数,用瑞利-里茨法求得在轴向力作用下梁的固有频率方程,利用马蒂厄方程分析了双端音叉谐振器的运动数学表达式及陀螺仪标度因数方程。ANSYS分析表明:谐振器固有谐振频率为4.0431×106Hz;在谐振器端部施加1×106Pa预载荷后,谐振频率偏移量为20.7 kHz。仿真结果验证了理论推导的正确性。该陀螺仪减少了振动噪声及能量损耗,消除了外界共模加速度引起的误差。 展开更多
关键词 微机电系统 陀螺仪 双质量块 双端音叉谐振器 频率输出
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梳状音叉MEMS陀螺非随机误差分析 被引量:4
18
作者 李荣冰 刘建业 +2 位作者 林雪原 华冰 刘瑞华 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期928-931,共4页
研究了一种典型结构的梳状音叉MEMS陀螺的非随机性误差特性。综合考虑梳状音叉MEMS陀螺质心偏移、硅的非等弹性等因素,分析该陀螺中的非随机性干扰力矩;从二阶欠阻尼控制系统的角度,讨论了干扰力矩在陀螺内调制、解调环节下对输出的影响... 研究了一种典型结构的梳状音叉MEMS陀螺的非随机性误差特性。综合考虑梳状音叉MEMS陀螺质心偏移、硅的非等弹性等因素,分析该陀螺中的非随机性干扰力矩;从二阶欠阻尼控制系统的角度,讨论了干扰力矩在陀螺内调制、解调环节下对输出的影响;推导出开环灵敏度随温度、比力和角速度的变化关系。在一定近似条件下,得到梳状音叉MEMS陀螺非随机性误差模型的形式。 展开更多
关键词 mems陀螺 非随机性误差 微电子机械系统 惯性导航
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MEMS陀螺仪芯片级温控系统的设计 被引量:5
19
作者 曹慧亮 杨波 +2 位作者 徐露 李宏生 王寿荣 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期55-59,共5页
为了提高MEMS陀螺仪的温度性能,基于东南大学自主设计的TC10号温控陀螺表头,设计了一种芯片级温控系统.首先,研究了微加热丝和微热敏电阻的材料、结构以及表头的加工工艺,分析了温控系统的工作原理.然后,建立了表头内部的温度模型,利用Z... 为了提高MEMS陀螺仪的温度性能,基于东南大学自主设计的TC10号温控陀螺表头,设计了一种芯片级温控系统.首先,研究了微加热丝和微热敏电阻的材料、结构以及表头的加工工艺,分析了温控系统的工作原理.然后,建立了表头内部的温度模型,利用Ziegler-Nichols经验参数法,确定了PID参数并进行系统仿真,验证了控制系统的快速性和稳定性.最后,结合模型和仿真参数设计了温控电路,并通过温度实验得到了微热敏电阻的温度特性曲线.结果显示:温控系统可将表头内温度控制在设定温度点附近;表头腔内温度和驱动模态谐振频率在-20~60℃范围内的变化量分别由温控前的78.453℃和3.76 Hz下降到温控后的4.949℃和0.48 Hz,由此验证了芯片级温控技术的可行性. 展开更多
关键词 芯片级温控 mems陀螺仪 温度模型 谐振频率
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MEMS陀螺随机误差的建模与分析 被引量:27
20
作者 王新龙 李娜 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期170-174,共5页
为了更全面地了解微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical Systems)陀螺仪的随机漂移误差随时间变化的特性,利用动态Allan方差分析法对MEMS陀螺仪输出信号特性进行了全面分析.首先介绍了Allan方差和动态Allan方差分析法原理,然后分... 为了更全面地了解微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical Systems)陀螺仪的随机漂移误差随时间变化的特性,利用动态Allan方差分析法对MEMS陀螺仪输出信号特性进行了全面分析.首先介绍了Allan方差和动态Allan方差分析法原理,然后分别利用Allan方差分析法和动态Allan方差分析法对MEMS陀螺仪的实测数据进行了特性研究与性能分析.研究结果表明:速率斜坡、量化噪声和速率随机游走是MEMS陀螺的主要随机噪声,并且MEMS陀螺的随机漂移具有随时间变化的不稳定性.动态Allan方差不仅可以分离和辨识出MEMS陀螺的主要随机误差源,而且可以跟踪和描述信号随时间变化的稳定性,因此动态Allan方差较经典Allan方差分析法能够更全面地表征MEMS陀螺仪的性能. 展开更多
关键词 mems陀螺 漂移误差 ALLAN方差 动态Allan方差
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