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基于粒子群优化的BP神经网络PID的加速度计组件温控算法 被引量:2
1
作者 魏国 朱旭 +3 位作者 高春峰 侯承志 程嘉奕 陈迈伦 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第4期359-366,共8页
在高精度惯性导航系统和惯性重力测量系统中,石英挠性加速度计的温变特性直接影响着系统的导航精度和重力测量系统精度,加速度的高精度信息测量对加速度计组件工作环境温度稳定性提出了更高要求。为进一步提高温控精度和抗扰动能力,提... 在高精度惯性导航系统和惯性重力测量系统中,石英挠性加速度计的温变特性直接影响着系统的导航精度和重力测量系统精度,加速度的高精度信息测量对加速度计组件工作环境温度稳定性提出了更高要求。为进一步提高温控精度和抗扰动能力,提出了基于PSO-BPNN-PID控制器,利用粒子群优化算法和反向传播算法对神经网络PID控制器进行离线和在线的连接权值整定,实现石英挠性加速度计组件一体化温度控制算法,满足加速度计组件的自适应智能控制需求。仿真和实验结果表明,所提算法能够显著提升系统的温度稳定性,可实现±0.002℃的温度稳定控制。同时,验证了系统具备快速响应温度变化的能力,能够在短时间内将温度调整至设定值附近,并有效抑制超调现象。此外,实验还模拟了外部扰动情况,验证了系统在面对扰动时能够迅速恢复稳定状态,表现出优越的抗扰动能力,可以满足多种温度环境下的加速度计组件高精度温控应用需求。 展开更多
关键词 石英挠性加速度计 温度控制 粒子群优化算法 BP神经网络
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面向MEMS谐振加速度计灵敏度提升的梯形微杠杆优化研究 被引量:1
2
作者 赵文胜 李挺 +2 位作者 李蓉 何江波 周吴 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第2期11-15,共5页
灵敏度影响微机电系统(MEMS)谐振加速度计精度。针对传统矩形微杠杆宽度较大会导致灵敏度损失的问题,提出并优化了一种梯形微杠杆。首先介绍了带有梯形微杠杆的MEMS谐振加速度计的工作原理和结构特点。再以灵敏度为目标函数,基于有限元... 灵敏度影响微机电系统(MEMS)谐振加速度计精度。针对传统矩形微杠杆宽度较大会导致灵敏度损失的问题,提出并优化了一种梯形微杠杆。首先介绍了带有梯形微杠杆的MEMS谐振加速度计的工作原理和结构特点。再以灵敏度为目标函数,基于有限元方法建立了梯形微杠杆的优化模型,包含2个步骤:第1步,建立了以支点梁位置及支点梁、输出梁和输入梁的长度为变量的灵敏度优化模型,优化结果使灵敏度达到272.9 Hz/g;第2步,以第1步得到的优化尺寸为基础,对杠杆臂的梯形形状进行优化,使灵敏度提高到302.4 Hz/g。优化得到的单位质量块面积对应的灵敏度达到42.7 Hz/(g·mm^(2)),因此通过梯形微杠杆优化可以在紧凑空间内实现高灵敏度。 展开更多
关键词 微机电系统 谐振加速度计 梯形微杠杆 灵敏度 结构优化
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微加速度计在冲击载荷作用下的失效分析 被引量:17
3
作者 王立森 胡宇群 +2 位作者 李志宏 余同希 赵亚溥 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期516-522,共7页
抗冲击性是加速度计的一个主要性能指标 ,跌落实验则是一种测试结构冲击作用的有效方式 ,本文利用跌落实验对一种折叠梁式微加速度计在冲击载荷作用下的失效模式进行了研究。实验发现在微加速度计中主要存在两种主要的失效模式 ,即微梁... 抗冲击性是加速度计的一个主要性能指标 ,跌落实验则是一种测试结构冲击作用的有效方式 ,本文利用跌落实验对一种折叠梁式微加速度计在冲击载荷作用下的失效模式进行了研究。实验发现在微加速度计中主要存在两种主要的失效模式 ,即微梁结构的整体破坏和微结构在横向之间的粘附。应用拟静态和能量方法给出微结构在冲击载荷下的响应。 展开更多
关键词 微加速度计 体硅加工工艺 冲击载荷 失效分析 粘附
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小型化硅微谐振式加速度计的实现与性能测试 被引量:12
4
作者 赵健 施芹 +3 位作者 夏国明 裘安萍 吴志强 苏岩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1927-1933,共7页
设计了一款由微机电系统和专用集成电路构成的小型化硅微谐振式加速度计。该加速度计采用80μm厚SOI工艺加工微机电系统(MEMS)结构,采取真空封装技术降低结构噪声。首先,采用振荡信号作为自动增益控制电路中斩波器的控制信号,降低了闪... 设计了一款由微机电系统和专用集成电路构成的小型化硅微谐振式加速度计。该加速度计采用80μm厚SOI工艺加工微机电系统(MEMS)结构,采取真空封装技术降低结构噪声。首先,采用振荡信号作为自动增益控制电路中斩波器的控制信号,降低了闪变噪声且不会引入额外的功耗。其次,使用线性区工作的乘法器取代传统的吉尔伯特单元,通过大幅降低系统总体供电电压来降低功耗。最后,采用复位计数器进行频率数字转换,在所关心的带宽内抑制量化噪声。实验显示:该加速度计在达到±30 g线性量程的前提下,实现了2.5μg/√Hz的分辨率和1μg的零偏不稳定度。此外,为了减小电路自身发热引起的温度漂移,该样机的功耗被控制在3.5mW以内,系统集成后的尺寸约为45mm×30mm×20mm。基于所述技术,系统在体积、功耗和性能方面均有较大的提升。 展开更多
关键词 硅微谐振式加速度计 专用集成电路 SOI工艺 真空封装 小型化 低功耗
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加速度传感器的动态特性软件补偿方法研究 被引量:27
5
作者 才海男 周兆英 +1 位作者 李勇 张文栋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期263-267,共5页
本文提出了一种加速度传感器动态测量误差的软件补偿方法,其基本原理是根据加速度传感器的输入输出传递函数,构造出一个软件的补偿算法,这个算法的传递函数的零极点分别与加速度传感器的传递函数的极零点相抵消,从而使加速度传感器... 本文提出了一种加速度传感器动态测量误差的软件补偿方法,其基本原理是根据加速度传感器的输入输出传递函数,构造出一个软件的补偿算法,这个算法的传递函数的零极点分别与加速度传感器的传递函数的极零点相抵消,从而使加速度传感器的输出信号经过运算后其动态误差得到补偿,扩展了加速度传感器的使用频带。 展开更多
关键词 加速度传感器 动态特性 软件误差补偿 传感器
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梳齿式微加速度计闭环系统性能的分析与优化 被引量:13
6
作者 吴天准 董景新 +1 位作者 刘云峰 赵长德 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期285-289,共5页
为定量研究梳齿式微加速度计闭环系统的性能和参数设计准则,通过静平衡方程得到闭环系统输出公式,由此公式推导出灵敏度、最大预载、最佳预载、量程、稳定性、线性度、分辨率等公式。分析了机械和电气参数变化对性能的影响,根据性能指... 为定量研究梳齿式微加速度计闭环系统的性能和参数设计准则,通过静平衡方程得到闭环系统输出公式,由此公式推导出灵敏度、最大预载、最佳预载、量程、稳定性、线性度、分辨率等公式。分析了机械和电气参数变化对性能的影响,根据性能指标提出参数的优化准则和设计公式。 展开更多
关键词 微机电系统 梳齿式微加速度计 性能分析 稳定性 线性度 分辨率 参数设计
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基于步态加速度的步态分析研究 被引量:22
7
作者 刘蓉 黄璐 +1 位作者 李少伟 刘毅 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期893-896,共4页
介绍了基于加速度传感器的便携式步态数据采集模块的设计方案。重点分析了步态加速度信号的特征,以及利用步态加速度的无偏自相关特性提取步态参数方法,并通过分析、对比人单步(左、右脚步)与步态周期间的相关系数,实现了步态对称性的... 介绍了基于加速度传感器的便携式步态数据采集模块的设计方案。重点分析了步态加速度信号的特征,以及利用步态加速度的无偏自相关特性提取步态参数方法,并通过分析、对比人单步(左、右脚步)与步态周期间的相关系数,实现了步态对称性的评估。 展开更多
关键词 加速度传感器 步态分析 自相关 步态对称性
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微机械惯性传感器的技术现状及展望 被引量:35
8
作者 刘危 解旭辉 李圣怡 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第5期425-431,共7页
对微机械惯性传感器—微加速度计和微陀螺的技术现状进行了评述。根据其不同的技术实现,诸如制造过程、工作原理、控制系统、接口技术等对其进行了分类描述。这些微传感器的用途很广,而且相对于其传统器件来说有低成本、小尺寸、低功耗... 对微机械惯性传感器—微加速度计和微陀螺的技术现状进行了评述。根据其不同的技术实现,诸如制造过程、工作原理、控制系统、接口技术等对其进行了分类描述。这些微传感器的用途很广,而且相对于其传统器件来说有低成本、小尺寸、低功耗等特点,正在全世界范围内被广泛研究。最后,对微机械传感器领域的一些新的进展进行了讨论,并提出了展望。 展开更多
关键词 微机械 惯性传感器 微加速度计 微陀螺 技术现状
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基于加速度计和磁强计的定向钻进姿态测量及方位校正 被引量:28
9
作者 罗武胜 徐涛 杜列波 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期106-110,共5页
描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头倾斜角、工具面向角和方位角的方法,给出了具体的系统结构和详细的姿态解算。针对由于钻具铁磁性材料引入干扰磁场对方位测量的误差,提出了利用当地地磁场进行方位角校正的方法,并给出仿... 描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头倾斜角、工具面向角和方位角的方法,给出了具体的系统结构和详细的姿态解算。针对由于钻具铁磁性材料引入干扰磁场对方位测量的误差,提出了利用当地地磁场进行方位角校正的方法,并给出仿真结果。结果表明,这种校正方法能够在不更换钻具即测量装置仍放在一段无磁钻铤内部的情况下,获得准确的方位角,因此可以大大减少无磁钻铤的长度,节省钻进成本。 展开更多
关键词 定向钻进 姿态测量 方位角 方位校正 磁强计
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帕金森患者步行运动的定量分析 被引量:13
10
作者 汪丰 邹亚 +3 位作者 乔子晏 高帅锋 刘春风 毛成洁 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期266-269,共4页
为了分析PD患者步行运动的变化特征,评价其运动功能,设计了一套基于穿戴式无线传感器网络的运动功能评价系统.该系统采集步行过程中的加速度和角速度数据,计算人体上下肢和躯干的时空参数,包括摆臂幅度、频率等5个上肢运动学参数,步长... 为了分析PD患者步行运动的变化特征,评价其运动功能,设计了一套基于穿戴式无线传感器网络的运动功能评价系统.该系统采集步行过程中的加速度和角速度数据,计算人体上下肢和躯干的时空参数,包括摆臂幅度、频率等5个上肢运动学参数,步长、步速等7个下肢运动学参数以及转弯时间、角度等3个躯干运动学参数,以评价运动的协调性和对称性.针对13例PD患者和15例相同年龄段健康老人的实验结果表明,在行走过程中,PD患者的步长与手臂摆动幅度均小于健康老人,但波动性较大,上肢和下肢的对称性和协调性均较差.据此可知,该方法能反映PD患者步行运动的变化特征,有效评价其运动功能. 展开更多
关键词 帕金森病 加速度 角速度 运动功能 无线传感器网络
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旋转弹用三轴加速度计安装位置误差标定补偿技术 被引量:14
11
作者 范成叶 李杰 +2 位作者 景增增 张晓明 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1352-1356,共5页
针对旋转弹用捷联惯性导航系统中三轴加速度计在高转速下,由于安装位置误差使得3个加速度计对比力的测量对应于不同的点位置。在角运动环境下姿态解算时产生动态误差的问题,提出了一种标定补偿三轴加速度计安装位置误差的方法。分析了... 针对旋转弹用捷联惯性导航系统中三轴加速度计在高转速下,由于安装位置误差使得3个加速度计对比力的测量对应于不同的点位置。在角运动环境下姿态解算时产生动态误差的问题,提出了一种标定补偿三轴加速度计安装位置误差的方法。分析了动态误差产生的原因,在常规静态标定的基础上推导了动态标定的模型,高转速下的转台试验表明本方法能够很好的补偿三轴加速度计在高转速下产生的误差,有效地提高惯性测量单元姿态测量的精度,具有很好的工程应用性。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 三轴加速度计 动态误差 标定补偿
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高精度空间加速度计及其应用 被引量:14
12
作者 白彦峥 田蔚 +2 位作者 周泽兵 吴书朝 涂海波 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期601-606,共6页
高精度空间加速度计不仅可以用来测量航天器受到的非引力,例如航天器受到地球的热辐射压力、太阳辐射压力、大气阻力等,而且还可以作为惯性参考用来改善航天器的微重力水平,即对航天器进行无拖曳控制.通过对开环加速度计基本工作原理的... 高精度空间加速度计不仅可以用来测量航天器受到的非引力,例如航天器受到地球的热辐射压力、太阳辐射压力、大气阻力等,而且还可以作为惯性参考用来改善航天器的微重力水平,即对航天器进行无拖曳控制.通过对开环加速度计基本工作原理的研究,概述了高精度空间加速度计的发展趋势和现状,介绍了几种不同类型的高精度空间加速度计,重点讨论了其在地球科学和空间基础物理研究中的应用. 展开更多
关键词 空间加速度计 惯性传感器 卫星重力测量 空间引力实验
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单片集成的高性能压阻式三轴高g加速度计的设计、制造和测试 被引量:8
13
作者 董培涛 李昕欣 +3 位作者 张鲲 吴学忠 李圣怡 封松林 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1482-1487,共6页
设计、制造并测试了一种单片集成的压阻式高性能三轴高g加速度计,量程可达105g.x和y轴单元均采用一种带微梁的三梁-质量块结构,z轴单元采用三梁-双岛结构.与传统的单悬臂梁结构或者悬臂梁-质量块结构相比,这两种结构均同时具有高灵敏度... 设计、制造并测试了一种单片集成的压阻式高性能三轴高g加速度计,量程可达105g.x和y轴单元均采用一种带微梁的三梁-质量块结构,z轴单元采用三梁-双岛结构.与传统的单悬臂梁结构或者悬臂梁-质量块结构相比,这两种结构均同时具有高灵敏度和高谐振频率的优点.采用ANSYS软件进行了结构分析和优化设计.中间结构层主要制作工艺包括压阻集成工艺和双面DeepICP刻蚀,并与玻璃衬底阳极键合和上层盖板BCB键合形成可以塑封的三层结构,从而提高加速度计的可靠性.封装以后的加速度计采用落杆方法进行测试,三轴灵敏度分别为2.28,2.36和2.52μV/g,谐振频率分别为309,302和156kHz.利用东菱冲击试验台,采用比较校准法测得y轴和z轴加速度计的非线性度分别为1.4%和1.8%. 展开更多
关键词 硅微机械加工技术 三轴加速度计 压阻 高g 塑封
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压电加速度计本底噪声研究 被引量:12
14
作者 陈毅强 王玉田 +2 位作者 李泓锦 唐旭晖 严冰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期951-960,共10页
针对压电加速度计的本底噪声,以压电变换器和电荷放大器为研究对象,建立压电变换器单自由度弹簧-质量-阻尼机械谐振系统力学模型和压电元件的电学模型,以结型场效应管(JFET)为核心元件,研究电路中的主要噪声源,建立各自的噪声模型。利用... 针对压电加速度计的本底噪声,以压电变换器和电荷放大器为研究对象,建立压电变换器单自由度弹簧-质量-阻尼机械谐振系统力学模型和压电元件的电学模型,以结型场效应管(JFET)为核心元件,研究电路中的主要噪声源,建立各自的噪声模型。利用En-In噪声模型构建方法将电路内部噪声源等效到输入端,同时将Y-Δ变换原理引入T型偏置网络的噪声分析中。利用噪声模型推导出压电加速度计噪声谱密度表达式,将获得的实验数据与利用表达式得到的理论计算值进行对比,验证表达式的有效性与正确性。通过此表达式分析影响加速度计噪声的关键因素,总结出加速度计低噪声设计原则,为提高加速度计的信噪比提供理论基础。 展开更多
关键词 压电加速度计 噪声源 噪声建模 谱密度表达式
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纳米精度外差式激光干涉仪非线性误差修正方法研究 被引量:10
15
作者 黎永前 李晓莹 朱名铨 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期542-546,共5页
提出一种外差干涉非线性误差修正方法,采用混频技术将光频信号降低到通用数据采集系统频率响应范围内;采用高速数据采集板实现外差干涉测量信号和参考信号双通道同步实时采集;对采集数据进行光滑处理,滤除高阶非线性误差;解出位移量对... 提出一种外差干涉非线性误差修正方法,采用混频技术将光频信号降低到通用数据采集系统频率响应范围内;采用高速数据采集板实现外差干涉测量信号和参考信号双通道同步实时采集;对采集数据进行光滑处理,滤除高阶非线性误差;解出位移量对应的相位差。试验结果表明,所提出的修正方法可以较好地修正双频激光干涉仪中存在的非线性误差,使外差干涉仪测量不确定度由原来的20nm降低到10nm。 展开更多
关键词 误差修正方法 外差式 双频激光干涉仪 非线性误差 精度 纳米 数据采集系统 测量不确定度 数据采集板 外差干涉仪 频率响应 混频技术 实时采集 参考信号 测量信号 光滑处理 采集数据 试验结果 双通道 相位差 位移量
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MEMS高g加速度传感器封装热应力的研究 被引量:11
16
作者 李平 石云波 +2 位作者 郭涛 刘俊 张晓明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1695-1699,共5页
封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在... 封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在不同的贴片工艺中受到的热应力及影响热应力的因素。结果显示,在封装中,与直接贴片到管壳底部相比,MEMS高g加速度传感器芯片底面键合高硼硅玻璃后再贴片到管壳底部时,封装热应力可从135MPa降低到33MPa;在贴片工艺中,基板的热膨胀系数和贴片胶的弹性模量、热膨胀系数及厚度是影响封装热应力的主要因素;在健合工艺中,基板和键合温度主要影响到热应力的大小。 展开更多
关键词 封装 MEMS高g加速度传感器 热应力 贴片工艺 热膨胀系数
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一种新结构硅微机械压阻加速度计 被引量:12
17
作者 陈雪萌 李昕欣 +4 位作者 宋朝晖 王跃林 黄晖 黄树森 张鲲 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期500-503,共4页
设计、制造并测试了一种新结构硅微机械压阻加速度计。器件结构是悬臂梁-质量块结构的一种变形。比较硬的主悬臂梁提供了一定的机械强度,并且提供了高谐振频率。微梁很细,检测时微梁沿轴向直拉直压。力敏电阻就扩散在微梁上,质量块很小... 设计、制造并测试了一种新结构硅微机械压阻加速度计。器件结构是悬臂梁-质量块结构的一种变形。比较硬的主悬臂梁提供了一定的机械强度,并且提供了高谐振频率。微梁很细,检测时微梁沿轴向直拉直压。力敏电阻就扩散在微梁上,质量块很小的挠动就能在微梁上产生很大的应力,输出很大的信号。5 V条件下,灵敏度为14.80 mV/g,谐振频率为994Hz,分别是传统结构压阻加速度计的2.487倍和2.485倍。加速度计用普通的N型硅片制造,为了刻蚀高深宽比的结构,使用了深反应离子刻蚀(DRIE)工艺。 展开更多
关键词 微机械 加速度计 压阻 深反应离子刻蚀
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激光干涉法一次冲击加速度计动态特性校准 被引量:24
18
作者 梁志国 李新良 +1 位作者 孙璟宇 连大鸿 《测试技术学报》 EI 2004年第2期133-138,共6页
 介绍利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度动态特性校准的一种方法.将冲击加速度直接绝对溯源于基本量和单位(时间和长度);说明差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理...  介绍利用激光光栅干涉技术进行冲击加速度动态特性校准的一种方法.将冲击加速度直接绝对溯源于基本量和单位(时间和长度);说明差动式光栅激光干涉冲击校准装置的原理,介绍了使用调频信号的数字化解调方法和模式识别方法实现数据处理的基本过程;最终给出了被校准的加速度计的频率特性曲线和传递函数实验结果;使用本文方法可以进行加速度计动态特性的校准测试. 展开更多
关键词 激光干涉 冲击加速度 加速度计 传递函数 校准 动态特性
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高g值加速度传感器校准系统的研究 被引量:45
19
作者 李玉龙 郭伟国 +1 位作者 贾德新 徐绯 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期90-96,共7页
描述了利用Hopkinson压杆技术产生压缩应力波,对于5×10~5g~2×10~5g加速度传感器进行校准的技术及研制的校准系统,给出了加速度传感器灵敏度系数的校准公式及数据处理方法。与美国Endevco 2270M8标准传递传感器及国产988A-60... 描述了利用Hopkinson压杆技术产生压缩应力波,对于5×10~5g~2×10~5g加速度传感器进行校准的技术及研制的校准系统,给出了加速度传感器灵敏度系数的校准公式及数据处理方法。与美国Endevco 2270M8标准传递传感器及国产988A-60型传感器对比试验结果表明,在10~5g以下时,系统的不确定度为6%,系统的校准能力可以达到2×10~5g。 展开更多
关键词 加速度传感器 校准 加速度计
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用Hopkinson杆冲击加载研究高量程微加速度计芯片的抗过载能力 被引量:14
20
作者 郇勇 张泰华 +1 位作者 杨业敏 曾昭君 《传感技术学报》 CAS CSCD 2003年第2期128-131,共4页
采用体硅微机械加工技术制作田字形结构的高量程微加速度计芯片。为了研究芯片的抗过载能力 ,使用Hopkinson杆对其施加冲击载荷 ,以一维应力波理论估计芯片受到的加速度。结果显示 ,芯片破坏的临界载荷为 2 0 0kgn。裂纹和断裂主要发生... 采用体硅微机械加工技术制作田字形结构的高量程微加速度计芯片。为了研究芯片的抗过载能力 ,使用Hopkinson杆对其施加冲击载荷 ,以一维应力波理论估计芯片受到的加速度。结果显示 ,芯片破坏的临界载荷为 2 0 0kgn。裂纹和断裂主要发生在十字架中心、边框的 4个角以及十字梁和边框的连接部位。 展开更多
关键词 HOPKINSON杆 冲击加载 微加速度计 抗过载能力
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