磁流体动力学角速度传感器低频误差分析及校正方法研究 被引量：11

1

作者 张少强 李醒飞 +3 位作者 吴腾飞 纪越 徐梦洁 陈诚 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1634-1639,共6页

为了改善磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频性能,建立了传感器理论误差模型并设计了一种自适应卡尔曼算法。该方法根据被测角速度频率变化自动调整滤波器过程噪声和量测噪声参数,实现对传感器低频误差的动态补偿。对校正前后的传感... 为了改善磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频性能,建立了传感器理论误差模型并设计了一种自适应卡尔曼算法。该方法根据被测角速度频率变化自动调整滤波器过程噪声和量测噪声参数,实现对传感器低频误差的动态补偿。对校正前后的传感器性能进行了对比实验,实验结果表明校正后传感器在低频区(<1 Hz)的误差较之前降低了约90%。 展开更多

关键词 角速度传感器 误差校正 卡尔曼滤波 数据融合

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一种旋转载体用角速率传感器模型 被引量：5

2

作者 王宏伟 朱嘉林 +2 位作者 张伟 张朝民 张福学 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第3期56-58,63,共4页

提出了一种利用旋转载体自身的旋转作为驱动,从而敏感旋转载体横滚或俯仰的角速率传感器模型,并运用陀螺力学理论建立传感器的动力学方程、求得解析解,对传感器进行动力学误差分析。

关键词 旋转载体 角速率传感器模型 陀螺力学理论 动力学方程 误差分析

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压电射流角速度传感器的软件补偿技术 被引量：5

3

作者 朴林华 张伟 +1 位作者 林宇 张福学 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2002年第7期8-10,共3页

介绍了压电射流角速度传感器的软件补偿技术,给出了压电射流角速度传感器的温度补偿和线性补偿的原理和程序。通过合理选择单片机,利用数据插值和查表相结合的方法,实现了传感器的温度补偿和线性补偿,实验结果表明,经过软件补偿后传感... 介绍了压电射流角速度传感器的软件补偿技术,给出了压电射流角速度传感器的温度补偿和线性补偿的原理和程序。通过合理选择单片机,利用数据插值和查表相结合的方法,实现了传感器的温度补偿和线性补偿,实验结果表明,经过软件补偿后传感器的非线性度从2%减低到0.5%,工作温度范围从0～45℃拓宽到-40～+55℃。 此种补偿方法,简单易行,对于其他类型的传感器,只要其重复精度足够高,该技术具有普遍意义。 展开更多

关键词 软件补偿技术 压电射流角速度传感器 热电阻丝 温度被偿 线性补偿

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一种栅型结构微机械陀螺的研究 被引量：5

4

作者 熊斌 车录锋 王跃林 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期184-186,共3页

介绍了一种新型结构微机械陀螺的设计及制作。新型陀螺的驱动振动和敏感检测振动的阻尼均为滑膜阻尼 ,且几乎相同 ,惯性质量块为栅型结构 ,由弹性悬臂梁支撑 ;驱动固定电极和敏感检测固定电极位于惯性质量块下方。分析了新型陀螺的工作... 介绍了一种新型结构微机械陀螺的设计及制作。新型陀螺的驱动振动和敏感检测振动的阻尼均为滑膜阻尼 ,且几乎相同 ,惯性质量块为栅型结构 ,由弹性悬臂梁支撑 ;驱动固定电极和敏感检测固定电极位于惯性质量块下方。分析了新型陀螺的工作特性 ,说明了陀螺结构参数对陀螺灵敏度的影响。实验结果表明 ,在大气状态下 ,新型栅结构微机械陀螺的驱动和敏感检测品质因子 Q均可达到 展开更多

关键词 栅型结构 微机械陀螺 动力学方程 角速度传感器 微机械加工技术

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压电泵振动模态的有限元分析 被引量：6

5

作者 朴林华 栾桂冬 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2004年第6期503-505,共3页

采用有限元法,利用ANSYS软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算出压电射流角速度传感器压电泵的前3阶振动模态。结果表明,采用基频作为工作频率最理想,与实测值比较,有限元法计算值相对误差小于6.1%,优于能量法计算值。该方... 采用有限元法,利用ANSYS软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算出压电射流角速度传感器压电泵的前3阶振动模态。结果表明,采用基频作为工作频率最理想,与实测值比较,有限元法计算值相对误差小于6.1%,优于能量法计算值。该方法为压电射流角速度传感器压电泵的优化设计提供了重要的依据。 展开更多

关键词 压电射流角速度传感器 压电泵 有限元法 振动模态

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一种MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪组合测量系统信号融合的方法 被引量：9

6

作者 李醒飞 周新力 +1 位作者 吴腾飞 纪越 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期159-166,共8页

为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频误差,提出了通过混叠滤波器融合MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪信号的方法.该方法根据传感器的复频域模型,设计相应的相位补偿高通滤波器与低通滤波器组成的混叠滤波器,融合两者的信号.对融... 为了补偿磁流体动力学(MHD)角速度传感器的低频误差,提出了通过混叠滤波器融合MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪信号的方法.该方法根据传感器的复频域模型,设计相应的相位补偿高通滤波器与低通滤波器组成的混叠滤波器,融合两者的信号.对融合前后传感器的输出进行实验对比,结果表明,融合后的输出与MHD角速度传感器相比,低频(0~2,Hz)范围内幅值最大相对误差从99.98%,下降到0.80%,以下,相位最大绝对误差从90°下降到1°以内,同时保证了MHD角速度传感器原有的高频特性,输出幅值在整个工作频段的波动性控制在1%,以内.验证了该种混叠滤波器算法有效性,满足卫星千赫兹带宽的测量要求. 展开更多

关键词 补偿 信号融合 MHD角速度传感器 混叠滤波器

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新型反相位驱动双解耦微机械陀螺设计 被引量：4

7

作者 郝燕玲 刘博 史宏洋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期105-110,共6页

为抑制在微机械陀螺中广泛存在的共模干扰问题,提出一种新型振动微机械陀螺结构设计.陀螺结构采用对称设计,将二自由度振荡系统同时引入到驱动模态和敏感模态中.通过在两个驱动质量块上施加反相位驱动力使驱动模态下质量块始终反向振动... 为抑制在微机械陀螺中广泛存在的共模干扰问题,提出一种新型振动微机械陀螺结构设计.陀螺结构采用对称设计,将二自由度振荡系统同时引入到驱动模态和敏感模态中.通过在两个驱动质量块上施加反相位驱动力使驱动模态下质量块始终反向振动.通过左右两个完全相同的框架结构设计,最大限度消除外界振动导致的共模干扰.为消除多自由度驱动模态和敏感模态的耦合,将驱动方向的弹性悬梁引入敏感模态,使微机械陀螺具备双解耦结构.设计出的微机械陀螺,敏感模态增益较驱动模态提高约30 dB.驱动模态和敏感模态的带宽分别为250 Hz和310 Hz.在操作频率区域内可以提供稳定的增益和相位.并且达到有效消除共模干扰的目的. 展开更多

关键词 角速度传感器 双解耦结构 微机械陀螺 反相驱动

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旋转载体用角速率传感器 被引量：3

8

作者 王宏伟 朱嘉林 +1 位作者 张伟 张福学 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第9期47-49,55,共4页

设计制作了一种旋转载体用角速率传感器,该传感器利用旋转载体自身的旋转作为驱动从而敏感旋转载体横滚或俯仰角速率。建立传感器的动力学方程并求得解析解,得到输出电压和传感器敏感质量摆角的关系。实验表明,利用该传感器可以敏感旋... 设计制作了一种旋转载体用角速率传感器,该传感器利用旋转载体自身的旋转作为驱动从而敏感旋转载体横滚或俯仰角速率。建立传感器的动力学方程并求得解析解,得到输出电压和传感器敏感质量摆角的关系。实验表明,利用该传感器可以敏感旋转载体的横滚或俯仰角速率。 展开更多

关键词 旋转载体 电容 角速率传感器 俯仰角速率 动力学方程

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MHD角速度传感器在航天任务中的应用 被引量：18

9

作者 霍红庆 马勉军 +1 位作者 李云鹏 邱家稳 《真空与低温》 2011年第2期114-120,共7页

MHD角速度传感器具有质量轻、体积小,高频宽带测量等特点,是空间应用的理想惯性传感器。首先介绍了MHD角速度传感器的原理,以及其在航天卫星平台振动测量方面的成熟应用;其次分析了MHD角速度传感器需要解决的关键技术;最后展望了我国对... MHD角速度传感器具有质量轻、体积小,高频宽带测量等特点,是空间应用的理想惯性传感器。首先介绍了MHD角速度传感器的原理,以及其在航天卫星平台振动测量方面的成熟应用;其次分析了MHD角速度传感器需要解决的关键技术;最后展望了我国对其在航天任务中的应用前景,以期望推动我国在微角振动测量传感器研究方面的发展。 展开更多

关键词 MHD角传感器 感生电势 卫星平台 角振动测量

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梳齿式微机械陀螺支撑系统的结构仿真与分析 被引量：3

10

作者 李林 李锦明 张文栋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期1144-1147,共4页

微机械陀螺是利用哥氏(wriolis)效应测量角速度的一种角速率传感器。提出一种梳齿式微机械陀螺结构,并且使用有限元仿真软件ANSYS对陀螺中的关键部件———支承梁进行结构仿真,在仿真过程中分别采用了整体建模和简化建模的方法对支撑梁... 微机械陀螺是利用哥氏(wriolis)效应测量角速度的一种角速率传感器。提出一种梳齿式微机械陀螺结构,并且使用有限元仿真软件ANSYS对陀螺中的关键部件———支承梁进行结构仿真,在仿真过程中分别采用了整体建模和简化建模的方法对支撑梁的弹性系数进行了分析比较,最终得出可以采用简化模型代替整体模型对微机械陀螺中的支撑梁进行分析的结论,为陀螺支撑系统的仿真和分析提出了新的思路。 展开更多

关键词 角速率传感器 微机械陀螺 梳齿式 有限元分析 弹性系数

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一种基于卡尔曼滤波的姿态信息融合方法 被引量：4

11

作者 金钊 高晶敏 +1 位作者 杨鸿波 张科备 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2015年第1期85-89,94,共6页

针对卫星平台上存在的由高频微角颤振引起的载荷光轴指向精度降低,提出了一种基于卡尔曼滤波的姿态信息融合方法,提高姿态确定指向精度。建立基于星敏感器与陀螺的低频带姿态确定系统和MHD-ARS(magneto-hydro-dynamics,MHD,angular-rate... 针对卫星平台上存在的由高频微角颤振引起的载荷光轴指向精度降低,提出了一种基于卡尔曼滤波的姿态信息融合方法,提高姿态确定指向精度。建立基于星敏感器与陀螺的低频带姿态确定系统和MHD-ARS(magneto-hydro-dynamics,MHD,angular-rate-sensor,ARS)高频姿态信息测量系统的数学模型,采用卡尔曼滤波进行宽带宽的姿态信息融合。仿真结果分析表明当存在高频微角颤振时,采用卡尔曼滤波的姿态信息融合方法的估计精度要优于传统的低频带姿态确定系统,且在频域上能够实现扩展姿态测量带宽的目的,验证了姿态信息融合方法的有效性和精确性。 展开更多

关键词 高频微角颤振 卡尔曼滤波 姿态信息融合 MHD-ARS(magneto-hydro-dynamics angular-rate-sensor)

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MHD角速度传感器磁场设计研究 被引量：14

12

作者 霍红庆 周海佳 +1 位作者 马勉军 邱家稳 《真空与低温》 2011年第3期151-155,共5页

MHD角速度传感器是在轨进行高精度角颤振测量的关键器件。通过对2种MHD角速度传感器进行对比研究,确定径向磁场方式的传感器为更适宜我国当前空间发展需要的MHD角速度传感器。并设计了其径向磁场结构,获得在导电流体间隙处需要的磁感应... MHD角速度传感器是在轨进行高精度角颤振测量的关键器件。通过对2种MHD角速度传感器进行对比研究,确定径向磁场方式的传感器为更适宜我国当前空间发展需要的MHD角速度传感器。并设计了其径向磁场结构,获得在导电流体间隙处需要的磁感应强度,测试结果与模拟设计结果一致,为MHD角速度传感器研制奠定了一定的基础。 展开更多

关键词 MHD角速度传感器 磁场 研究

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自然对流对气流式角速度传感器的影响 被引量：4

13

作者 朴林华 丁霞 +1 位作者 李言杰 张福学 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第2期182-185,共4页

解释了自然对流对气流式角速度传感器的影响机理。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时气流式角速度敏感元件内的流场。结果表明,由于自然对流的存在,无角速度输入时两热电阻丝... 解释了自然对流对气流式角速度传感器的影响机理。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时气流式角速度敏感元件内的流场。结果表明,由于自然对流的存在,无角速度输入时两热电阻丝处的气流速度之差Δv随倾斜角的不同发生改变,检测电桥输出一个零位电压ΔU,平均绝对偏差为16 mV,在传感器灵敏度为40 mV.[(°)/s]-1时,误差达到0.4(°)/s,导致零位重复性变差;由于自然对流的存在,有角速度输入时两热电阻丝处的气流速度之差Δv也随倾斜角的不同发生,不同角速度情况下,不同倾斜角引起的检测电桥电压ΔU平均相对偏差为2.4%,误差达到0.03(°)/s,引起灵敏度不稳定;自然对流对气流式角速度传感器的零位重复性的影响较大,对灵敏度的稳定性影响较小。该文为消除自然对流对气流式角速度传感器的影响,提高传感器的零位重复性和灵敏度的稳定性提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 自然对流 角速度 流场 传感器

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栅结构微机械陀螺运动特性的研究 被引量：2

14

作者 熊斌 车录锋 王跃林 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期527-530,共4页

对一种新型微机械振动陀螺原型的运动特性进行了理论分析。采用差分电容信号调制解调方法测量了微机械陀螺驱动和检测模态的幅频特性。理论计算和实验结果表明 ,在大气状态下 ,该微机械陀螺驱动模态和检测模态的品质因子具有相近数值 ,... 对一种新型微机械振动陀螺原型的运动特性进行了理论分析。采用差分电容信号调制解调方法测量了微机械陀螺驱动和检测模态的幅频特性。理论计算和实验结果表明 ,在大气状态下 ,该微机械陀螺驱动模态和检测模态的品质因子具有相近数值 ,在 10 0左右。测量了驱动模态静电激励驱动下 ,微机械陀螺检测模态的幅频特性 ,实验结果表明 ,在无角速度输入的情况下 ,微机械陀螺在驱动模态和检测模态的谐振频率处发生谐振。 展开更多

关键词 微电子机械系统 角速度传感器 微机械陀螺 运动特性

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一种新型的角速率传感器——声表面波陀螺 被引量：2

15

作者 李良儿 陈智军 施文康 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第3期250-253,共4页

声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强,灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展;着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理;指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的... 声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强,灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展;着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理;指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的参考振动速度,而使其省掉悬浮振动机构成为简单的单平面结构;提出了亟待研究解决的几个问题。 展开更多

关键词 SAW 角速率传感器 陀螺 哥氏力

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伺服电机转速测量显示与调控系统设计 被引量：2

16

作者 张松 李杰 +2 位作者 祝敬德 刘俊 刘喆 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2014年第5期53-57,76,共6页

提出了一种集精确测量电机转速、上位机实时显示转速及数据存储的综合设计方案。该方案采用角速率传感器测量转速,将FPGA作为微控制器控制模数转换并将传感器的输出值存储并处理,提高了整个系统的处理速度。经试验验证,该系统能实时地... 提出了一种集精确测量电机转速、上位机实时显示转速及数据存储的综合设计方案。该方案采用角速率传感器测量转速,将FPGA作为微控制器控制模数转换并将传感器的输出值存储并处理,提高了整个系统的处理速度。经试验验证,该系统能实时地显示电机的转速,有很好的稳定性和可操作性。 展开更多

关键词 无刷直流电机 角速率传感器 精确测量 实时显示

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一种振动轮式微机械陀螺仪的特性研究 被引量：2

17

作者 董煜茜 高钟毓 张嵘 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1999年第2期39-45,共7页

微机械惯性仪表具有成本低、可靠性高、体积小、重量轻等优点，国际上已有许多报导［１］－［５］。我们研制了一种振动轮式微机械陀螺仪［６］。本文主要针对这种微机械陀螺仪的特性进行研究：设计和研究了陀螺的检测系统、检测轴固有... 微机械惯性仪表具有成本低、可靠性高、体积小、重量轻等优点，国际上已有许多报导［１］－［５］。我们研制了一种振动轮式微机械陀螺仪［６］。本文主要针对这种微机械陀螺仪的特性进行研究：设计和研究了陀螺的检测系统、检测轴固有频率补偿回路，推导出了此类陀螺检测输入角速度的灵敏度、开环和闭环传递函数、交流反馈控制提取同相分量和抑制正交分量的原理，以及闭环控制改善动态测量频带的方法。本文的最后给出了该陀螺原理样机的初步试验结果。 展开更多

关键词 微机械陀螺仪 振动轮式速率陀螺 空间角速度传感器 静电力再平衡回路

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基于Allan方差解耦自适应滤波的MHD/MEMS信号融合方法 被引量：12

18

作者 李醒飞 韩佳辰 刘帆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期237-241,共5页

为满足卫星平台对宽频带角速率测量需求,补偿磁流体动力学(MHD)微角振动传感器低频误差,提出了一种基于Allan方差的解耦自适应Kalman滤波方法,实现了MHD微角振动传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。该方法使用Allan方差计算量测噪声的方差,... 为满足卫星平台对宽频带角速率测量需求,补偿磁流体动力学(MHD)微角振动传感器低频误差,提出了一种基于Allan方差的解耦自适应Kalman滤波方法,实现了MHD微角振动传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。该方法使用Allan方差计算量测噪声的方差,克服了标准Kalman滤波对模型参数精确性要求较高的缺点,同时避免了自适应Kalman噪声参数耦合易滤波发散的问题。实验证明解耦自适应Kalman对单频和混频信号均实现较好融合效果,均方误差降低至融合前的30%,信噪比改善超过10 dB。融合后的输出信号满足卫星千赫兹带宽的测量需求,可用于惯性测量单元中。 展开更多

关键词 MHD微角振动传感器 信号融合 自适应Kalman ALLAN方差

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一种基于磁传感器的MEMS陀螺标定方法 被引量：7

19

作者 刘诗斌 陈露兰 +2 位作者 张韦 王永波 秋颂松 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1700-1703,共4页

根据微型航姿测量系统各传感器的特点,研究出了一种基于磁传感器输出的MEMS陀螺标定方法,并根据MEMS陀螺误差参数模型设计相应的补偿算法,分别对MEMS陀螺的零偏和标度因数误差进行了补偿。与传统标定方法相比,该方法实现简单,适用于现... 根据微型航姿测量系统各传感器的特点,研究出了一种基于磁传感器输出的MEMS陀螺标定方法,并根据MEMS陀螺误差参数模型设计相应的补偿算法,分别对MEMS陀螺的零偏和标度因数误差进行了补偿。与传统标定方法相比,该方法实现简单,适用于现场标定。实验结果表明,该标定方法能够有效地提高MEMS陀螺测量精度,补偿后陀螺在静态条件下2min内,俯仰角漂移小于0.035°,倾斜角漂移小于0.15°,航向角的漂移小于0.2°。当陀螺三轴均有角速率输入时,在角速度小于25°/s情况下误差都能保持在±2°以内。 展开更多

关键词 MEMS陀螺 误差补偿 误差模型 磁传感器 角速率基准

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卫星重力梯度观测数据L1级构建方法 被引量：8

20

作者 吴云龙 郭泽华 +1 位作者 肖云 马林 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期4437-4448,共12页

高精度重力梯度观测数据L1级构建的系统方法是推进我国自主重力卫星任务重要的基础数据处理技术.本文以GOCE卫星L1级数据预处理技术和关键载荷原始数据为参考,面向我国发展的梯度测量卫星的任务需要,系统研究并初步实现了卫星重力梯度... 高精度重力梯度观测数据L1级构建的系统方法是推进我国自主重力卫星任务重要的基础数据处理技术.本文以GOCE卫星L1级数据预处理技术和关键载荷原始数据为参考,面向我国发展的梯度测量卫星的任务需要,系统研究并初步实现了卫星重力梯度观测数据L1级构建方法,主要包括加速度计电压数据转换、多星敏感器联合姿态数据的角速度重建、卫星重力梯度分量构建等技术内容.计算结果表明,加速度计超灵敏轴精度为10^(-10)~10^(-11) m·s^(-2)·Hz^(-1/2),达到重力梯度仪设计精度要求;多星敏感器联合解算最佳姿态角速度w y、w z在10~100 mHz内精度约提升1个量级,其精度约达到10^(-5) rad·s^(-1)·Hz^(-1/2)量级,能够有效抑制低精度角速度分量在坐标系转换中导致的噪声传播;基于维纳滤波方法恢复的角速度在5~100 mHz频段内的平方根功率谱密度提升了(5.21~6.56)×10^(-11) rad·s^(-1)·Hz^(-1/2),显示了基于高精度角速度解算重力梯度分量的必要性;构建重力梯度各分量计算值与全球重力场和海洋环流探测器(GOCE)官方公布的重力梯度分量精度相当,其梯度张量的迹在20~100 mHz频段范围内约为10 mE·Hz^(-1/2),验证了本文构建方法的有效性.研究工作可为下一步我国推进实施民用重力梯度测量卫星任务提供自主的原始数据处理技术支撑与储备. 展开更多

关键词 卫星重力梯度 预处理 星敏感器 角速度重建 重力梯度数据构建

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