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集成加速表设计

清华大学学报（自然科学版） 1998年第11期38卷 19-22页

作者：赵长德高钟毓清华大学精密仪器与机械学系

以ＭＥＭＳ（微型机电系统）为基础的惯性仪表在汽车、计算机、导航等领域都将有广泛的应用。为了制作出低价格、小尺寸、中等精度的微型加速度计，有必要将接口电路和敏感元件集成在一个芯片上。本文介绍了一个体加工工艺的微机械敏感... 详细信息

以ＭＥＭＳ（微型机电系统）为基础的惯性仪表在汽车、计算机、导航等领域都将有广泛的应用。为了制作出低价格、小尺寸、中等精度的微型加速度计，有必要将接口电路和敏感元件集成在一个芯片上。本文介绍了一个体加工工艺的微机械敏感元件（包括一个差动电容结构）；分析了一种ＣＭＯＳ前置缓冲放大器和增量求和（Δ）原理的静电力反馈系统并且用计算机进行了仿真；同时对系统噪音进行了讨论。这个前置缓冲放大器可以达到２２ＭＨｚ的单位增益带宽和很小的运放输入电容。Δ反馈回路可以得到高精度和高线性度的数字输出。

关键词：加速度计微机械加工设计集成加速表

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激励电压对梳齿式加速度计系统的影响

清华大学学报（自然科学版） 2004年第11期44卷 1482-1485页

作者：李疆董景新高钟毓清华大学精密仪器与机械学系北京100084

为优化梳齿式微硅加速度计的系统设计,研究了激励电压对加速度计性能和电路参数选择的影响。推导出的系统静电力方程说明,激励电压对静电力的影响相当于在预载电压上叠加了微幅高频干扰,该干扰决定了加速度计的标度因数稳定性。由闭环... 详细信息

为优化梳齿式微硅加速度计的系统设计,研究了激励电压对加速度计性能和电路参数选择的影响。推导出的系统静电力方程说明,激励电压对静电力的影响相当于在预载电压上叠加了微幅高频干扰,该干扰决定了加速度计的标度因数稳定性。由闭环传递函数得出了标度因数稳定性与电路参数间的关系。实验结果表明,根据标度因数稳定性指标选取了合适的电路参数后,可以忽略激励电压对静电力的影响。在实际应用中,利用该结论可以减小加速度计尺寸并降低功耗。

关键词：加速度计微机电系统激励电压静电力发生器

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微加速度计摆片质量的测量方法研究

机械工程学报 2004年第3期40卷 115-118页

作者：李疆高钟毓董景新清华大学精密仪器与机械学系北京100084

梳齿式微机械加速度计摆片的质量是影响其性能的重要机械参数,获得实测值十分必要。提出一种基于开环频率响应试验和静态静电力试验求取摆片质量的方法,由加速度计的开环传递函数及摆片的力平衡方程,得到包含摆片质量的方程组,通过求解... 详细信息

梳齿式微机械加速度计摆片的质量是影响其性能的重要机械参数,获得实测值十分必要。提出一种基于开环频率响应试验和静态静电力试验求取摆片质量的方法,由加速度计的开环传递函数及摆片的力平衡方程,得到包含摆片质量的方程组,通过求解该方程组得出摆片的实际质量。对具体加速度计的试验结果表明,该方法能准确地估算摆片的实际质量,并能在制造现场使用,不需要特殊的测量环境和仪器设备,是一种简便而有效的试验方法。

关键词：微机械微加速度计梳齿式摆片质量测量方法机械参数

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微机械加速度计的研究

清华大学学报（自然科学版） 1998年第11期38卷 4-8页

作者：高钟毓赵长德张嵘董景新清华大学精密仪器与机械学系

讨论了一种扭摆式微机械加速度计。介绍了它的敏感元件的结构尺寸、振动模态以及数学模型。阐述了位移检测电路的原理和要求，以及满足这些要求所采用的技术措施。推导了这种加速度计的敏感元件和位移检测电路的灵敏度公式。叙述了敏感... 详细信息

讨论了一种扭摆式微机械加速度计。介绍了它的敏感元件的结构尺寸、振动模态以及数学模型。阐述了位移检测电路的原理和要求，以及满足这些要求所采用的技术措施。推导了这种加速度计的敏感元件和位移检测电路的灵敏度公式。叙述了敏感元件的体硅溶解薄片法制造工艺。从热噪声和电噪声两方面分析了这种加速度计的精度极限，相对于当地重力加速度应该能达到１０－５。但是，试验样机的初步实验结果表明，目前精度只有１０－２～１０－３，因此，还有巨大潜力。

关键词：微机械加速度计噪声微加工体硅溶解薄片法

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有源静电轴承的动刚度特性研究

机械工程学报 2004年第3期40卷 31-34页

作者：韩丰田高钟毓郑州大学机械工程学院郑州450002 清华大学

针对补偿负刚度后的静电轴承一转子系统模型,讨论了PID控制参数与动刚度特性的关系,为根据刚度指标确定控制参数提供了理论依据。对三自由度静电球轴承的动刚度分析与实验结果表明,系统在低频与高频段具有较高的支承刚度,而中频刚度较低... 详细信息

针对补偿负刚度后的静电轴承一转子系统模型,讨论了PID控制参数与动刚度特性的关系,为根据刚度指标确定控制参数提供了理论依据。对三自由度静电球轴承的动刚度分析与实验结果表明,系统在低频与高频段具有较高的支承刚度,而中频刚度较低,刚度幅频特性曲线呈“浴盆”状。在系统通频带内,动态刚度主要由控制器参数决定,而高频刚度主要取决于转子的惯性项。在系统稳定区域,改变控制器参数可以灵活设定系统的动刚度特性。

关键词：静电轴承动刚度静电悬浮 PID控制惯性仪表

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微角速度传感器在不同气压下的振动特性

清华大学学报（自然科学版） 2002年第6期42卷 799-801,813页

作者：陈志勇高钟毓张嵘清华大学精密仪器与机械学系北京100084

研究振动轮式微机械角速度传感器在 4Pa到10 0 k Pa 气压范围内的振动特性。被测传感器的直径为1.3m m,厚度约 30 μm。用电容检测技术测量其振动信号 ,以获得传感器幅频、相频特性。试验得到了传感器两个振动模态的品质因数与气压的关... 详细信息

研究振动轮式微机械角速度传感器在 4Pa到10 0 k Pa 气压范围内的振动特性。被测传感器的直径为1.3m m,厚度约 30 μm。用电容检测技术测量其振动信号 ,以获得传感器幅频、相频特性。试验得到了传感器两个振动模态的品质因数与气压的关系曲线 ,发现了传感器的非线性振动和模态耦合现象。弹簧的非线性弹性引起了非线性振动 ,振动方向不正交及电信号耦合导致了振动耦合现象。试验结果表明驱动梁为曲梁的传感器与直梁传感器相比。

关键词：微传感器微机械角速度气压非线性振动

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叉指式硅微加速度计的结构设计

清华大学学报（自然科学版） 1998年第11期38卷 38-41页

作者：袁光丁衡高高钟毓董景新清华大学精密仪器与机械学系

为了满足对中等精度的微机械加速度计的需求，讨论了一种硅片溶解法制造的平面叉指式加速度计，其敏感轴平行于检测质量平面。为了分析该种加速度计的分辨率和固有频率，分析了其机械模型和数值解，并且用有限元方法对几种设计尺寸进行... 详细信息

为了满足对中等精度的微机械加速度计的需求，讨论了一种硅片溶解法制造的平面叉指式加速度计，其敏感轴平行于检测质量平面。为了分析该种加速度计的分辨率和固有频率，分析了其机械模型和数值解，并且用有限元方法对几种设计尺寸进行了仿真。着重研究了几个关键尺寸，如检测质量厚度和梁的宽度的改变对分辨率和固有频率的影响，并且给出了此种结构在当前条件下的所能得到的测量分辨率极限。最后，给出了两种尺寸的设计，其大小约为１．５ｍｍ×１．５ｍｍ，检测质量厚１０μｍ和１５μｍ，相对于当地重力加速度，分辨率分别为５×１０－３和３×１０－３。

关键词：加速度计有限元叉指式硅微加速度计

半碗六电极悬吊球形转子的静电场干扰力矩分析

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机械工程学报 2003年第3期39卷 17-21页

作者：贺晓霞高钟毓吴秋平清华大学精密仪器与机械学系北京100084

总结了国内外计算静电悬浮球形转子的干扰力矩方法。基于静电力相对转子几何中心形成的力矩的计算,推导了半碗六电极悬吊转子装置的静电场基本干扰力矩计算公式。干扰力矩以转子失中度、非球度、转子极轴相对于电极坐标系的偏移、电极... 详细信息

总结了国内外计算静电悬浮球形转子的干扰力矩方法。基于静电力相对转子几何中心形成的力矩的计算,推导了半碗六电极悬吊转子装置的静电场基本干扰力矩计算公式。干扰力矩以转子失中度、非球度、转子极轴相对于电极坐标系的偏移、电极电压和电极槽描述。通过仿真,界定了满足一定干扰力矩的各因素的取值范围。研究结果对于球形转子平衡装置的研究与设计具有参考价值。

关键词：半碗支承干扰力矩平衡静电场

两步非线性最小方差法在微机械陀螺测量火箭弹自旋角中的应用

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兵工学报 2001年第1期22卷 141-143页

作者：张奕群高钟毓清华大学精密仪器与机械学系北京100084

火箭弹自旋角的测量是火箭弹姿态角测量中的关键。因为火箭弹的自旋角速度较高 ,所以陀螺标度因子的微小变化将引起自旋角度很大的测量误差 ,使测量结果失去意义。为了克服标度因子变化带来的影响 ,本文首先将标度因子扩展为状态变量 ,... 详细信息

火箭弹自旋角的测量是火箭弹姿态角测量中的关键。因为火箭弹的自旋角速度较高 ,所以陀螺标度因子的微小变化将引起自旋角度很大的测量误差 ,使测量结果失去意义。为了克服标度因子变化带来的影响 ,本文首先将标度因子扩展为状态变量 ,然后利用 Haupt提出的两步非线性最小方差估计器将其估计出来。仿真结果表明 ,当标度因子的漂移小于 0 .5%时 ,能对自旋角进行较好的估计。

关键词：火箭弹微机械陀螺标度因子估计 Haupt法火箭炮自旋角弹资态角测量