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高灵敏隧道磁阻传感器在铝合金材料检测中的应用

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仪表技术与传感器 2023年第9期 12-16,68页

作者：王维徐大诚苏州大学微纳传感技术研究中心江苏苏州215006

针对铝合金材料的电导率和厚度检测,基于隧道磁阻传感器的高灵敏特性设计了一种用隧道磁阻传感器替代涡流传感器中敏感线圈的装置,减小了激励线圈的体积和功耗。采用正交锁相放大器的信号处理电路降低了噪声,对铝合金材料引起的磁场变... 详细信息

针对铝合金材料的电导率和厚度检测,基于隧道磁阻传感器的高灵敏特性设计了一种用隧道磁阻传感器替代涡流传感器中敏感线圈的装置,减小了激励线圈的体积和功耗。采用正交锁相放大器的信号处理电路降低了噪声,对铝合金材料引起的磁场变化灵敏度可达0.1μT。实验结果表明:电导率差值小于0.4×10^(7)S/m,厚度差为1 mm的3种被测铝合金材料可被准确区分。该装置与涡流传感器相比,体积更小,功耗更低,灵敏度更高。

关键词：铝合金涡流检测隧道磁阻传感器正交锁相放大器电导率厚度

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基于参数激励的MEMS陀螺电馈通抑制方法

中国惯性技术学报 2018年第6期26卷 817-821,829页

作者：赵鹤鸣郑奋程梦梦徐大诚郭述文苏州大学微纳传感技术研究中心苏州215100

由于硅微陀螺仪材料和加工工艺以及电路上的非理想因素,驱动信号会对敏感检测端产生串扰。为抑制此种串扰,降低驱动激励幅度,采用了基于参数激励法的陀螺驱动模态激励系统。在锁相环控制中新增一个压控振荡器模块,用于输出稳幅的二倍谐... 详细信息

由于硅微陀螺仪材料和加工工艺以及电路上的非理想因素,驱动信号会对敏感检测端产生串扰。为抑制此种串扰,降低驱动激励幅度,采用了基于参数激励法的陀螺驱动模态激励系统。在锁相环控制中新增一个压控振荡器模块,用于输出稳幅的二倍谐振频率激励信号,即参数激励信号。将此信号与驱动激励信号一同对驱动激励电极进行激励,达到了降低刚度系数来减小驱动对敏感电馈通干扰的目的。实验结果表明,参数激励法对陀螺仪进行激励,将陀螺仪敏感输出信号幅度从141.25 m V降至38.75 m V,Allan方差零偏不稳定性从6.864 (°)/h降至4.316 (°)/h。表明了参数激励法对陀螺仪性能具有一定的提升作用。

关键词：硅微陀螺仪参数激励法刚度系数电馈通干扰

结合正交控制与相位检测的MEMS陀螺模态匹配方法

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中国惯性技术学报 2018年第4期26卷 470-477页

作者：卜峰彭友福徐大诚赵鹤鸣苏州大学微纳传感技术研究中心苏州215000

针对现有基于相位或正交幅度的模态匹配方法没有考虑正交位移过大的问题,提出一种结合正交控制与相位检测的模态自动匹配方法。首先,根据静态情况下陀螺敏感模态的正交力输入和正交位移输出的相位差信息,通过闭环控制调谐电压来实现模... 详细信息

针对现有基于相位或正交幅度的模态匹配方法没有考虑正交位移过大的问题,提出一种结合正交控制与相位检测的模态自动匹配方法。首先,根据静态情况下陀螺敏感模态的正交力输入和正交位移输出的相位差信息,通过闭环控制调谐电压来实现模态匹配。同时,引入了正交控制环路,将正交位移控制在一个幅度较小且稳定的振动状态,从而提高匹配准确性,避免了高Q值陀螺在模态匹配时由于正交位移过大导致陀螺振乱的现象。最后,通过FPGA实现该控制系统,并进行了对比实验。实验结果表明,对于所采用的角振动陀螺,相比传统相位检测方法,该方法在确定调谐电压准确性方面提高了约60倍。

关键词： MEMS陀螺模态匹配相位检测正交控制

一种硅MEMS陀螺谐振频率与Q值的快速测量方法

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中国惯性技术学报 2018年第1期26卷 133-140页

作者：卜峰徐大诚赵鹤鸣苏州大学微纳传感技术研究中心苏州215000

为了解决平板电极硅微机电系统(MEMS)陀螺谐振频率和Q值的快速测定问题,提出一种基于阶跃激励余振分析的振动特性参数测量方法。首先,利用平板电容电极的吸合效应,提出一种直流阶跃激励方法,使陀螺振子产生较大初始位移的余振信号。然后... 详细信息

为了解决平板电极硅微机电系统(MEMS)陀螺谐振频率和Q值的快速测定问题,提出一种基于阶跃激励余振分析的振动特性参数测量方法。首先,利用平板电容电极的吸合效应,提出一种直流阶跃激励方法,使陀螺振子产生较大初始位移的余振信号。然后,结合FFT和Morlet复小波变换对余振信号进行高分辨率频谱分析,获得谐振频率。接着,对余振信号进行Hilbert变换以提取包络线,通过最小二乘指数拟合获得阻尼系数,从而得到Q值。仿真测试表明,该方法能够精确地获得特性参数,相对误差达到了10-5量级。在角振动陀螺上的实验表明,该方法与扫频法获得的结果基本一致,且有效缩短了测试时间。

关键词：硅MEMS陀螺谐振频率 Q值阶跃激励 Morlet复小波变换 Hilbert变换

基于压电振动能量采集器的信息感知与模式识别系统

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传感器与微系统 2022年第7期41卷 37-39,43页

作者：颜佟佟鲁征浩徐大诚苏州大学微纳传感技术研究中心江苏苏州215006

压电振动能量采集器不仅能高效收集环境振动能量,同时也可感知振动信息,通过进一步信息处理也可识别出振动的模式。在充分研究振动能量采集器输出特征的基础上,构建了一种振动信息感知以及振动模式识别系统。根据能量采集器输出的信号特... 详细信息

压电振动能量采集器不仅能高效收集环境振动能量,同时也可感知振动信息,通过进一步信息处理也可识别出振动的模式。在充分研究振动能量采集器输出特征的基础上,构建了一种振动信息感知以及振动模式识别系统。根据能量采集器输出的信号特征,采用卷积神经网络(CNN)算法给出了振动模式识别方法,并通过现场可编程门阵列(FPGA)的算法运行实现了振动模式的实时快速识别。实验结果表明:采用卷积神经网络算法的模式识别准确率可达96.7%,基于FPGA的识别系统能在能量采集器触发后的0.6 s内完成振动模式的快速识别。

关键词：压电振动能量采集器信息感知卷积神经网络模式识别

基于滑动窗的GPS位置辅助动基座粗对准方法

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传感技术学报 2020年第10期33卷 1444-1449页

作者：王晶徐大诚苏州大学微纳传感技术研究中心江苏苏州215006

针对传统的GPS位置信息辅助动基座粗对准方法,对准精度易受仪表累积误差和载体转向的影响,提出了一种基于滑动窗的GPS位置辅助动基座粗对准方法,削弱了仪表累积误差的影响,同时抑制了因载体转向引起的航向角对准误差的波动,提高了粗对... 详细信息

针对传统的GPS位置信息辅助动基座粗对准方法,对准精度易受仪表累积误差和载体转向的影响,提出了一种基于滑动窗的GPS位置辅助动基座粗对准方法,削弱了仪表累积误差的影响,同时抑制了因载体转向引起的航向角对准误差的波动,提高了粗对准精度。仿真结果表明,该方法较传统方法在水平姿态角上精度相当,在航向角上对准精度有明显优势,性能更优。

关键词：动基座粗对准 GPS位置辅助滑动窗鲁棒对准方法

基于MPU9250的简化模型卡尔曼滤波算法

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仪表技术与传感器 2019年第4期 86-89,94页

作者：陈仕毅徐大诚丁一鸣苏州大学微纳传感技术研究中心

针对民用行人/车辆导航等低动态场景低廉成本和快速响应的需求,选用MPU9250惯性传感器单元,提出了一种基于线性状态方程的简化模型卡尔曼滤波算法,该算法是对状态方程和量测方程简化后直接计算估计均方误差,避免了复杂的矩阵求逆和分解... 详细信息

针对民用行人/车辆导航等低动态场景低廉成本和快速响应的需求,选用MPU9250惯性传感器单元,提出了一种基于线性状态方程的简化模型卡尔曼滤波算法,该算法是对状态方程和量测方程简化后直接计算估计均方误差,避免了复杂的矩阵求逆和分解运算。试验表明,简化模型的卡尔曼滤波算法输出的姿态均方差为互补滤波的76.87%,计算时间仅为后者的58.42%,可应用于低动态运动状态姿态解算的快速响应。

关键词：组合导航卡尔曼滤波姿态估计简化模型低动态环境实时性

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晃动基座下正向-正向回溯初始对准方法

宇航学报 2019年第8期40卷 965-971页

作者：徐祥徐大诚苏州大学电子信息学院苏州215100 苏州大学微纳传感技术研究中心苏州215100

针对传统方式需要对准时间长的问题,提出一种晃动基座下正向-正向回溯初始对准方法,实现了快速初始对准的目的。首先,给出了导航惯性系粗对准的基本原理,分析了导航惯性系粗对准在回溯过程中的作用。其次,对捷联惯导系统初始对准过程进... 详细信息

针对传统方式需要对准时间长的问题,提出一种晃动基座下正向-正向回溯初始对准方法,实现了快速初始对准的目的。首先,给出了导航惯性系粗对准的基本原理,分析了导航惯性系粗对准在回溯过程中的作用。其次,对捷联惯导系统初始对准过程进行了深入的研究,利用导航惯性系建立精对准系统误差模型,将晃动基座时变姿态误差角估计问题转换为时不变姿态误差角估计问题,进而为正向-正向回溯对准奠定了理论基础。在此基础上,详细分析了正向-正向回溯对准的基本原理和设计方法。最后,通过设计仿真实验,验证了本文设计的对准方法可以在303 s内实现晃动基座上航向误差优于0. 1°的对准精度。试验结果表明,本文提出的方法具有计算效率高、对准时间短、对准精度高的优点。

关键词：捷联惯性导航系统(SINS) 正向-正向回溯对准导航惯性系误差模型晃动基座对准

基于PSO-BP神经网络的MEMS加速度计温度补偿

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传感器与微系统 2019年第2期38卷 19-22页

作者：王法亮徐大诚苏州大学微纳传感技术研究中心

针对扭摆式硅微加速度计的温漂问题,在对比分析不同算法补偿效果的基础上,提出了基于自适应权重粒子群优化（PSO）算法优化反向传播（BP）神经网络温度补偿方法,同时借鉴传统遗传算法中的变异思想,在PSO算法中引入变异操作,克服了BP神... 详细信息

针对扭摆式硅微加速度计的温漂问题,在对比分析不同算法补偿效果的基础上,提出了基于自适应权重粒子群优化（PSO）算法优化反向传播（BP）神经网络温度补偿方法,同时借鉴传统遗传算法中的变异思想,在PSO算法中引入变异操作,克服了BP神经网络易陷入局部极值缺陷,且温度补偿精度相对其他算法更具有全局性,达到了高精度实时温度补偿效果。测试结果表明:补偿后的标度因数温度系数、全温零偏极差和非线性分别由141×10;/℃,109. 111 mgn和2223×10;减小为13. 22×10;/℃,9. 941 mgn和294×10;,验证了提出方法的优越性和实用性。

关键词：微机电系统加速度计粒子群优化算法反向传播神经网络温度补偿