微机械气流式水平姿态传感器建模技巧及计算

阐述了微机械气流式水平姿态传感器的三维建模技巧及仿真。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建立三维实体模型、划分网格、加载和求解等途径,进行了有限元仿真。为了使分析更为简便可行,提出了合理的模型建立方案,采用了截取部分体积建模的方法,节省了大量的计算时间;而多次网格划分及关键线偶数段划分的技巧,提高了仿真结果的准确性和计算进度。这种三维建模方法提高了微机械水平姿态传感器敏感机理研究的精确性。

微机械气流式全方位姿态传感器的建模及计算

为了提高传感器的性能,利用ANSYS软件给出了微机械气流式全方位水平姿态传感器的三维有限元建模方法并进行了计算。结果表明:①利用敏感元件结构的对称性,采用先建立一个半模型的方法,可以在建模和观察计算结果时带来方便;②在流体梯度大的地方,网格划分得较密一些,这样有助于节约计算时间和提高计算精度。与以往的二维建模相比较,三维建模得到的计算结果更加全面和准确,为今后传感器性能的研究提供了可靠的依据。

气流式水平姿态传感器的三维建模及计算

利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,采用有限元方法,通过建立气流式水平姿态传感器敏感元件的三维实体模型、划分网格、加载和求解等途径,进行了有限元仿真,计算了敏感元件内部的流场,并采用了按实际尺寸比例大小建立整体模型的方法。结果表明:三维实体建模与二位平面建模相比较,这种全尺寸的三维实体建模方法可以使得计算结果更加全面准确,为气流式水平姿态传感器的实用化研究提供更加可靠完备的理论依据。

北京地区的雷电物理特征

为加深对北京地区雷电特征的认识,并为北京地区的防雷设计提供依据,利用2008-2009年快、慢天线雷电电场变化仪得到的资料对北京地区的雷电物理特征进行了统计分析。结果表明,每次地闪回击数频率分布和回击间的时间间隔都呈现出明显的正态分布特征。单次回击地闪的比例高达45%,平均地闪回击为3次,观测到的最大回击数为15次。相邻两次回击间隔时间在40 ms和110 ms出现峰值,观测到的最短回击间隔为2.2 ms,回击间隔分布在40～100 ms之间的高达60%以上。373例继后回击与首次回击强度之比平均为0.65,13%的地闪过程中至少有1次比首次回击强的继后回击。继后回击幅度较强,通常会伴随较短的先导持续时间和较长的回击间隔。

加速度对三维密闭腔体的温度场和流场影响的有限元分析

利用Ansys软件,通过分析加速度对三维密闭腔体的温度场和流场的影响,对气流式加速度传感器的优化设计进行探讨。采用有限元方法,通过建立三维实体模型、划分网格、加载和求解等途径,进行有限元仿真。结果表明:在流体梯度大的地方,网格划分得密一些,有助于节约计算时间和提高计算精度;利用Ansys软件的切片功能,观察不同加速度下三维密闭腔体内部的温度场和对流场的分布,与二维建模相比较,三维建模得到的计算结果更加全面和准确,为气流式加速度传感器的优化设计提供可靠的依据。

ECCVD法制备单壁碳纳米管

采用催化化学气相沉积法,以乙醇作为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,高纯度的N2和3%H2/Ar为载气,在反应温度850℃下,制备出了高质量的单壁碳纳米管。采用该方法制备单壁碳纳米管,具有反应温度相对较低以及碳源(液态乙醇)丰富、廉价的优点。分别采用SEM,TEM和喇曼光谱等手段对制备出的样品进行了微观结构表征,并对表征结果进行分析计算。结果表明单壁碳纳米管集结成束状,直径约为1.2nm,其直径分布范围较窄,缺陷较少,产量相对丰富。

基于AdaBoost和ASM算法的人眼定位

针对人脸识别中眼睛定位不准的问题,提出了一种有效的人眼定位方法。该方法首先计算图像的积分图,然后利用基于Haar-like特征的AdaBoost级联分类器检测出图像中人脸的位置,最后再利用主动形状模型(ASM)算法精确定位出人眼。该方法在JAFFE人脸库和自建人脸库上表现出良好的性能,定位准确率达99%以上。实验结果表明,该方法对人眼的定位准确、快速。

关于旋转载体用硅微机械陀螺信号研究

在硅微机械陀螺研究中,利用硅微机械陀螺信号来获取旋转载体的偏转方向和偏转角度是两个很重要的问题。首先介绍利用相位法获取旋转载体的偏转方向理论,然后详细讨论利用包络积分的方法来获取偏转角度大小的思想。相位法确定偏转方向是利用重力加速度计作为参考信号,利用陀螺与重力加速度计信号的相位差判断载体的偏转方向。积分法确定偏转角度大小,主要是用单片机采样代表载体偏转角速度大小的陀螺信号的峰值点,然后再对时间积分,求出偏转角度的大小。

旋转载体用硅微机械陀螺的相位研究

介绍了利用旋转载体自旋作为驱动力的硅微机械陀螺的结构和原理,通过对陀螺相位的处理来判断载体的偏转极性。用重力加速度计信号反映载体自旋信号作为基准,通过比较陀螺信号和加速度计信号的相位,再除去两者相位差中所含的滞后值,进而可以判断载体在空间中实际偏转方向。

一种新型水声发射换能器的结构设计

换能器的结构参数和各部件的材料决定了换能器的性能。为了改善换能器的指向性,设计了一种新型结构的发射换能器。根据换能器的工作频率要求,利用换能器振子的共振频率公式计算了换能器的尺寸,使用有限元法对设计结构进行了仿真分析,并将振子的谐振频率与实际测量值进行了比较。结果表明,实测结果与理论估算及仿真值符合的较好,为换能器的结构设计提供了参考。

无驱动结构硅微机械陀螺的信号处理

由于无驱动结构硅微机械陀螺输出信号较为特殊,应用这种特殊陀螺存在较大难度,为解决这一问题,从无驱动结构硅微机械陀螺的信号分析出发,根据其信号的特征提出用加速度计信号反映载体自转信号为基准,并以其作为参考信号解调陀螺信号的处理方法。软件上采用峰值检测和相位比较解调的算法,利用单片机实现该算法。同时设计相应的外围硬件电路,最终得到了一个能实时解调出陀螺信号得出陀螺的偏航和俯仰角速度值的信号处理系统。该系统由于引进了加速度计波形被调制带来的误差,其精度有待进一步改善。

硅微机械陀螺信号非线性补偿算法的研究

由于无驱动结构硅微机械陀螺的特殊性,其输出信号受自转频率的影响很大,为非线性的,这种动态特性使陀螺无法实用化,因此提出了一种适合该陀螺信号非线性补偿的新算法,通过补偿理论分析,软件程序编写和调试,硬件电路的构建,实际测试的陀螺仪输出信号和补偿后陀螺仪输出信号的对比,论证了该非线性补偿算法的可行性,并且由实际数据验证了该算法的补偿误差较小,精确性很高。证实该算法可以消除由载体自转引起的陀螺信号的误差,最终使陀螺仪输出信号的幅值只与输入角速度之间呈线性关系,稳定性得到增强。从而完善了硅微机械陀螺信号处理系统,使陀螺实用化。

抗加速度干扰气流式倾斜仪的信号处理

为克服传统倾斜仪受加速度干扰比较严重的缺陷,采用热敏电阻作为热源和敏感元件,在密闭腔中使气体产生自然对流,利用硬件电路和软件补偿技术将运动载体的姿态信号提取并进行处理,研制出能够抑制外界加速度干扰的气流式传感器。根据气流式倾角敏感元件的输出特点建立了抗加速度干扰数学模型,设计了抗加速度干扰程序,实现软件滤波抑制扰动加速度干扰,传感器抗加速度干扰能力在90%以上。