MEMS陀螺

摘要： 采用定向钻进技术进行煤层中的瓦斯抽放是煤矿井下瓦斯治理最有效的方法。钻机开孔定向的精度决定其是否能够按照预定设计的轨迹钻进,是影响瓦斯抽采效果的因素之一。提出了一种新型的基于光纤陀螺和MEMS陀螺相结合的煤矿井下钻机开孔定向仪,系统中光纤陀螺和MEMS陀螺的精度决定钻机开孔定向的精度,减小其随机漂移是提高开孔精度的重要手段之一。提出了随机漂移误差的处理流程,建立了随机漂移误差的模型,在此基础上,通过卡尔曼滤波方式对随机漂移进行滤波处理,并进行Allan方差分析。分析结果表明,经过卡尔曼滤波后,陀螺的误差系数较滤波前明显减小,有效地抑制了噪声,验证了陀螺随机漂移建立模型的正确性。

摘要： 采用小型MEMS陀螺敏感导引头平台和利用导航IMU的陀螺信息和框架角速度信息共同解算的半捷联技术是目前导引头小型化和结构紧凑化的最有效途径。但是,目前采用这两种方法进行导引头稳定平台控制与制导信息生成时与传统导引头控制方法相比仍存在噪声较大的问题。本文利用“虚拟陀螺”技术将这两种信号相互融合,提升信号精度、降低噪声。在分析半捷联信号生成原理、信号特性的基础上,建立了其噪声模型,利用该模型并结合MEMS陀螺的噪声模型,建立了MEMS陀螺和半捷联信号融合系统的状态方程和量测方程,并利用卡尔曼滤波方法实现对真实信号的估计,采用连续卡尔曼理论分析了稳态条件下模型中关键参数对滤波效果和带宽的影响。仿真和实验结果表明,融合系统能够大幅降低原始信号的噪声。

摘要： 近年来MEMS陀螺发展迅速,应用广泛,但性能参差不齐。为改善MEMS陀螺的输出信号性能,综述了近年来小波阈值去噪法在该领域内的研究进展情况。重点从阈值函数的不同改进形式、阈值选取方式的不同以及分解层数三方面对比分析各小波阈值去噪法之间的优缺点。通过现阶段的去噪效果评判标准,结合MEMS陀螺信号的特点,对近年来小波阈值去噪的应用情况进行分析说明,总结小波阈值去噪法在不同使用条件下对MEMS陀螺信号处理上的优势与不足,为后续相关研究提供一定的参考价值。

摘要： MEMS陀螺是导航系统中的关键元器件,提高其精度对提升导航系统性能具有重要意义.基于多体系统建立三轴转台误差模型,根据转台运动机理分析得到三轴转台的各类几何误差项及运动误差项,然后阐述陀螺标定原理,推导出MEMS陀螺标定全参数误差模型,测量出转台各项误差参数值.在此基础上进行速率标定实验,分别求得加入转台误差项参数和不加转台误差项参数时得到的MEMS陀螺误差系数,对比得到两者差值,根据此误差值可以对在不考虑转台误差项参数时得到的MEMS陀螺误差系数进行校正以提高精度.实际工程应用中,可以通过建立MEMS陀螺标定全参数误差模型修正转台误差以提高MEMS陀螺精度,从而提升惯性导航系统性能.

摘要： 为提高MEMS陀螺仪信号的测量精度,提出一种融合卡尔曼和小波的MEMS陀螺仪自适应抗野值去噪方法.卡尔曼滤波中根据信息对干扰数据进行实时检测,通过修正增益或状态的一步预测值抑制野值对滤波精度的影响,然后利用小波分析对滤波后的陀螺仪信号的低频、高频分量同时进行阈值处理.实验表明该方法去噪效果优于卡尔曼滤波和Visushrink,陀螺仪x、y、z轴零偏不稳定性在该方法下比卡尔曼滤波分别提高了31.0％、29.3％、30.5％,比Visushrink分别提高了2.4％、12.1％、12.4％.

摘要： 为满足煤矿井下钻机高精度、低成本开孔定向需求,提出一种集成单轴光纤陀螺和MEMS陀螺一体的开孔定向仪.论文重点介绍了系统整体方案和姿态解算算法,最后针对原型样机进行了静态性能、动态跟踪和综合性能实验,试验结果表明钻机开孔定向仪的测量精度达到了钻机定向指标要求,系统采用单轴光纤陀螺和MEMS陀螺相结合方式,发挥了两种传感器的各自优点,降低系统成本,为煤炭领域相关定位定向测试仪器研制提供了一种新思路.

摘要： 侵彻弹药姿态测量技术是实现侵彻轨迹预测,提高侵彻引信环境感知能力的关键技术,对于确保侵彻弹药的作战效能具有重要意义.对侵彻姿态偏转机理、高过载条件下陀螺失效机理及抗高过载MEMS陀螺、陀螺噪声抑制及校准技术、快速姿态解算算法等进行了详细论述.总结了侵彻姿态测量技术的研究现状,给出了未来技术发展趋势和建议.

摘要： 对陀螺仪随机误差的分析通常采用Allan方差法,但用该方法分析随机误差时,存在长相关时间下震荡较大的问题,传统总方差法解决了这一缺陷,但同时也带来了计算量大的问题.为了解决这一问题,首先介绍了3种采样方案,在分析Allan方差法和传统总方差法的基础上,提出了改进的总方差法,并对MEMS陀螺随机误差进行分析.分析结果表明,非完全重叠总方差法相对于传统总方差法分析精度无明显变化,但是运算时间却不超过传统总方差法的1/1000,能够大幅度地提高数据处理效率.

摘要： 面向MEMS陀螺器件的高压驱动需求,本文设计了 一个高性能的高压放大器,同时片上集成了电荷泵.高压运算放大器采用高压NMOS管作为输入,高压PMOS电流镜为负载的单级差动结构.闭环应用时采用片上集成的多晶硅电阻来进行电压负反馈,以实现将低电压域的输入正弦电压信号放大为高压电压.电荷泵采用Skip工作模式的Dickson结构,可带动300μA的负载电流.基于HHGrace 0.35 μm BCD工艺,设计了高压放大器及其电荷泵的电路及版图.后仿真结果为,电荷泵的输出电压为20V,高压放大器的放大倍数为6,3dB带宽为2.2MHz,二阶谐波失真为-40dBc,输出摆幅为12V,功耗为300μA.电源电压为5V,整体功耗为1.48mA.

摘要： 本发明提供一种体积小、重量轻、低成本、快速定向的 MEMS 陀螺阵列定向仪,定向仪水平放置后 3 分钟以内可输出朝向的真北夹角,且之后如果定向仪发生水平移动,能持续输出朝向变化的真北夹角,与目前市场上大部分定向仪体积大、重量重、价格贵相比,获得更优的性价比的同时,也能大大拓展定向仪的使用场合和应用市场,在定向仪产品领域具有革命性的进步。

摘要： 介绍了一种基于MEMS陀螺的航空发动机高精度压气机静子叶片安装角度测量系统的设计方案.从测量需求入手,利用双轴MEMS陀螺角度传感器和基准工装对小空间、高精度的静子叶片安装角进行测量,推导了倾角测量算法,进行了误差分析,并设计了基于MEMS陀螺的角度测量系统.

摘要： 介绍了一种基于MEMS陀螺的航空发动机高精度压气机静子叶片安装角度测量系统的设计方案.从测量需求入手,利用双轴MEMS陀螺角度传感器和基准工装对小空间、高精度的静子叶片安装角进行测量,推导了倾角测量算法,进行了误差分析,并设计了基于MEMS陀螺的角度测量系统.

摘要： 介绍了一种基于MEMS陀螺的航空发动机高精度压气机静子叶片安装角度测量系统的设计方案.从测量需求入手,利用双轴MEMS陀螺角度传感器和基准工装对小空间、高精度的静子叶片安装角进行测量,推导了倾角测量算法,进行了误差分析,并设计了基于MEMS陀螺的角度测量系统.

摘要： 介绍了一种基于MEMS陀螺的航空发动机高精度压气机静子叶片安装角度测量系统的设计方案.从测量需求入手,利用双轴MEMS陀螺角度传感器和基准工装对小空间、高精度的静子叶片安装角进行测量,推导了倾角测量算法,进行了误差分析,并设计了基于MEMS陀螺的角度测量系统.

摘要： 介绍了一种基于MEMS陀螺的航空发动机高精度压气机静子叶片安装角度测量系统的设计方案.从测量需求入手,利用双轴MEMS陀螺角度传感器和基准工装对小空间、高精度的静子叶片安装角进行测量,推导了倾角测量算法,进行了误差分析,并设计了基于MEMS陀螺的角度测量系统.

摘要： 介绍了一种基于MEMS陀螺的航空发动机高精度压气机静子叶片安装角度测量系统的设计方案.从测量需求入手,利用双轴MEMS陀螺角度传感器和基准工装对小空间、高精度的静子叶片安装角进行测量,推导了倾角测量算法,进行了误差分析,并设计了基于MEMS陀螺的角度测量系统.

摘要： 根据全解耦MEMS陀螺的工作原理和信号流的传递特性,建立了基于开放平台Qucs的陀螺集总参数等效电路模型.利用该模型,搭建了简化的MEMS陀螺闭环电路驱动方案,仿真结果验证了该闭环驱动方案的可行性.此外,利用开放平台的参数仿真,研究了敏感模态的静电调谐效应,并进行了实验验证,其结果与仿真分析结果相差不超过 0.35%.该模型有助于理解MEMS陀螺工作原理和设计优化陀螺系统.

摘要： 根据全解耦MEMS陀螺的工作原理和信号流的传递特性,建立了基于开放平台Qucs的陀螺集总参数等效电路模型.利用该模型,搭建了简化的MEMS陀螺闭环电路驱动方案,仿真结果验证了该闭环驱动方案的可行性.此外,利用开放平台的参数仿真,研究了敏感模态的静电调谐效应,并进行了实验验证,其结果与仿真分析结果相差不超过 0.35%.该模型有助于理解MEMS陀螺工作原理和设计优化陀螺系统.

摘要： 根据全解耦MEMS陀螺的工作原理和信号流的传递特性,建立了基于开放平台Qucs的陀螺集总参数等效电路模型.利用该模型,搭建了简化的MEMS陀螺闭环电路驱动方案,仿真结果验证了该闭环驱动方案的可行性.此外,利用开放平台的参数仿真,研究了敏感模态的静电调谐效应,并进行了实验验证,其结果与仿真分析结果相差不超过 0.35%.该模型有助于理解MEMS陀螺工作原理和设计优化陀螺系统.

摘要： 根据全解耦MEMS陀螺的工作原理和信号流的传递特性,建立了基于开放平台Qucs的陀螺集总参数等效电路模型.利用该模型,搭建了简化的MEMS陀螺闭环电路驱动方案,仿真结果验证了该闭环驱动方案的可行性.此外,利用开放平台的参数仿真,研究了敏感模态的静电调谐效应,并进行了实验验证,其结果与仿真分析结果相差不超过 0.35%.该模型有助于理解MEMS陀螺工作原理和设计优化陀螺系统.

摘要： MEMS陀螺仪包括以驱动频率驱动的悬挂弹簧质块系统的检测质块。在驱动运动期间，检测质块相对于感测电极移动，使得检测质块和感测电极的重叠变化。科里奥利力导致检测质块相对于感应电极移动。感测由于科里奥利力而引起的重叠和移动，并且基于由于重叠以及科里奥利力的变化而产生的信号的幅度来确定角速度。

摘要： 一种微机械检测结构(20)，包括：半导体材料的衬底(2)；驱动质量体布置(4a‑4c)，耦合至驱动电极集合(7a‑7c)并且在驱动电极集合的电偏置之后在驱动移动中被驱动；第一锚固单元(5a‑5c,6a‑6c)，耦合至驱动质量体布置以用于在第一锚固部(5a‑5c)处将驱动质量体布置弹性地耦合至衬底(2)；被驱动质量体布置(10,30)，通过耦合单元(22a‑22b)弹性地耦合至驱动质量体布置并且被设计为由驱动移动所驱动；以及第二锚固单元(14,34)，耦合至被驱动质量体布置以用于在第二锚固部(17,37)处将被驱动质量体布置弹性地耦合至衬底(2)。在驱动移动之后，在第一和第二锚固部处施加于衬底(2)上的力和扭矩的合量基本上为零。

摘要： 本发明公开了一种压电MEMS解耦结构及MEMS陀螺仪，该压电MEMS解耦结构，包括：一T型梁结构，包括一体化的横梁和纵梁，该T型梁结构自下而上依次包括：衬底、下电极层和压电材料层；第二上电极，作为检测电极，呈T型，位于T型梁结构之上，关于纵梁中心线对称；以及第一上电极和第三上电极，作为驱动电极，位于纵梁之上，对称分布于纵梁中心线两侧，与第二上电极位于纵梁上的部分相互独立。该解耦结构通过将其整体形状设置为一包含一体化横梁和纵梁的T型梁结构，并在该T型梁结构上设置关于纵梁中心线对称的T型检测电极和在纵梁上对称分布的两个驱动电极，实现了完全解耦，可有效提高陀螺仪的检测精度。

摘要： 本公开涉及驱动电路、用于驱动MEMS陀螺仪的方法和对应的MEMS陀螺仪。提供了一种用于基于科里奥利效应操作的微机电系统(MEMS)陀螺仪的驱动电路。驱动电路向MEMS陀螺仪的移动质量块提供驱动信号，以使移动质量块的驱动运动以振荡频率振荡。驱动电路包括：输入级，其接收表示驱动运动的至少一个电学量，并基于电学量产生驱动信号；测量级，其基于驱动信号测量驱动运动的振荡幅度；以及控制级，其基于振荡幅度的反馈控制产生驱动信号。测量级执行在其期间驱动信号与幅度阈值具有给定关系的时间间隔的测量，并测量作为时间间隔的函数的振荡幅度。

摘要： 本发明公开了一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏方法、电路以及MEMS陀螺，消除零偏方法步骤包括获取MEMS陀螺的振动信号进行过零检测，在零点时刻对MEMS陀螺输出的混合有正交信号的检测信号进行ADC变换采样后输出；电路包括过零检测电路和ADC采样变换电路，过零检测电路的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，过零检测电路的输出端与ADC采样变换电路的控制端相连，ADC采样变换电路的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连；MEMS陀螺包括前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路。本发明不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，具有检测精确高的优点。

摘要： 本发明公开了一种压电MEMS解耦结构及MEMS陀螺仪，该压电MEMS解耦结构，包括：一T型梁结构，包括一体化的横梁和纵梁，该T型梁结构自下而上依次包括：衬底、下电极层和压电材料层；第二上电极，作为检测电极，呈T型，位于T型梁结构之上，关于纵梁中心线对称；以及第一上电极和第三上电极，作为驱动电极，位于纵梁之上，对称分布于纵梁中心线两侧，与第二上电极位于纵梁上的部分相互独立。该解耦结构通过将其整体形状设置为一包含一体化横梁和纵梁的T型梁结构，并在该T型梁结构上设置关于纵梁中心线对称的T型检测电极和在纵梁上对称分布的两个驱动电极，实现了完全解耦，可有效提高陀螺仪的检测精度。

摘要： 一种微机械检测结构(20)，包括：半导体材料的衬底(2)；驱动质量体布置(4a‑4c)，耦合至驱动电极集合(7a‑7c)并且在驱动电极集合的电偏置之后在驱动移动中被驱动；第一锚固单元(5a‑5c,6a‑6c)，耦合至驱动质量体布置以用于在第一锚固部(5a‑5c)处将驱动质量体布置弹性地耦合至衬底(2)；被驱动质量体布置(10,30)，通过耦合单元(22a‑22b)弹性地耦合至驱动质量体布置并且被设计为由驱动移动所驱动；以及第二锚固单元(14,34)，耦合至被驱动质量体布置以用于在第二锚固部(17,37)处将被驱动质量体布置弹性地耦合至衬底(2)。在驱动移动之后，在第一和第二锚固部处施加于衬底(2)上的力和扭矩的合量基本上为零。

摘要： 本发明涉及一种动态标定陀螺仪的方法、装置和一种陀螺仪。用于动态标定微电子机械系统MEMS陀螺仪的方法包括下列步骤：为MEMS陀螺仪提供以下模型：，其中为车辆的角速度，A为第一比例尺，B为第二比例尺，D为陀螺原始输出的电压信号，陀螺零偏D0为陀螺静止时输出的电压信号；判断车辆处于静止状态还是非静止状态；以及当判断车辆达到非静止状态时，进行比例尺标定过程，在比例尺标定过程中根据、D和D0的改变而得到A和B。

摘要： 本发明涉及一种MEMS陀螺仪，其包括质量块，质量块的四角设置有弹性部件，弹性部件设置在所述质量块的对角线方向上，尤其是弹性部件的主形变方向大体上设置在质量块的对角线上，本发明通过将弹性部件设置在质量块的对角线方向上，从而使得质量块能够在X轴、Y轴以及对角线上较为灵活的移动；本发明还涉及一种电子设备，该电子设备应用本发明的陀螺仪进行位置感应、位移感应或者运动状态感应，从而获得更高的感应精度。

摘要： 本实用新型公开了一种MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路以及MEMS陀螺，过零点抽取消除零偏电路包括过零检测电路和ADC采样变换电路，过零检测电路的输入端与MEMS陀螺的振动信号输出端相连，过零检测电路的输出端与ADC采样变换电路的控制端相连，ADC采样变换电路的输入端与MEMS陀螺的检测信号输出端相连；MEMS陀螺包括带有驱动电路和检测电路的MEMS陀螺本体以及前述的MEMS陀螺过零点抽取消除零偏电路。本实用新型不仅省去了乘法解调电路，并且可以减少信号畸变引起的误差，具有检测精确高的优点。