简介：设计了一种实验转台测试系统,主要用于在实验室环境下验证石油钻井旋转导向工具可行性并测试其性能参数。提出了总体方案,设计并完成了系统的关键组成部分：两轴手动转台、合力测试仪、惯性测量模块、信号处理系统,完成了计算参数和姿态误差角测试实验。实验结果表明,所设计的各部分工作正常,满足系统的总体要求。这为将来石油钻井导向工具的井下实验打下很好的基础。

简介：介绍了硅微机械谐振式陀螺仪的工作原理,给出了硅微机械谐振式陀螺仪的动力学方程详尽推导.针对此方程进行仿真研究,对结构设计参数进行了估计.研究表明,硅微机械谐振式陀螺仪是一种很有发展前途的新型陀螺仪.

简介：介绍了一种安装在旋转体上,用于旋转体姿态控制的新型微机械陀螺。陀螺利用旋转载体的滚转获得角动量,当载体发生偏航或俯仰,敏感质量块受到周期性哥氏力的作用,从而敏感载体的偏航或俯仰角速度。飞行试验中舵机的舵偏打容易使陀螺发生共振,陀螺输出信号无法满足旋转载体姿态控制的要求。针对这一问题,需精确测量陀螺的固有频率。首先基于陀螺运动方程分析了其幅频特性和固有频率,并利用数值计算软件进行了仿真,最后提出了一种对该陀螺幅频特性的测量方法,得到了幅频特性曲线,确定了固有频率70Hz。实际测量的幅频特性曲线和仿真曲线一致,测量的固有频率相对于舵偏打产生的共振频率点误差为2.1%,通过避开测得的70Hz固有频率,获得了符合姿态控制要求的陀螺输出信号。

简介：分析了采用旋转补偿方法时陀螺常值漂移与位置误差的关系；由于旋转补偿，陀螺的长期漂移对位置误差的影响大大削弱，陀螺的随机游走误差相对而言将引起较为严重的位置误差，文中采用随机过程理论推导了随机游走对位置误差的影响；最后给出了仿真结果。

简介：线振动MEMS陀螺在大载荷条件下,驱动轴与检测轴的谐振频率会发生漂移,频差随载荷变大。这类型振动陀螺为了提高灵敏度往往将两个振动轴的谐振频率设计得尽量靠近,但当角速率载荷较大时,两个振动轴的谐振频率将发生分裂漂移,彼此互相远离。漂移量与向心加速度无关,近似与角速率载荷的平方成正比,且两轴的谐振频率越靠近漂移越剧烈。考虑到Coriolis效应的弹簧质量块二维振动数学模型可定量描述该现象,表明此现象为线振动陀螺Coriolis效应的一部分。理论分析、仿真研究和实验数据的不同角度对这种频率漂移特性的分析结果吻合良好,为进一步结构优化奠定了理论基础。

简介：阐明了所研制的微机械陀螺可用于检测旋转体的自旋频率。首先，根据微机械陀螺结构特点和工作原理得出陀螺榆出信号的频率取决于陀螺敏感轴和偏转方向之间夹角的变化，进而得到微机械陀螺输出信号频率与旋转体自旋频率之间的关系。其次，在旋转体处于恒值运动、角振动运动、圆周运动和椭圆运动等四种基本运动形式下，分别建立了陀螺测量旋转体自旋频率的数学模型，并采用加速度计输出为基准信号，推导出陀螺输出信号频率与旋转体自旋频率、运动形式、运动频率、运动方向之间的关系。最后，利用三轴转台模拟旋转体的四种运动形式，并将陀螺输出信号和加速计输出信号进行频谱分析。试验结果表明，理论分析与试验结果相吻合，该微机械陀螺可用于测量旋转体自旋频率。

简介：微机械陀螺仪是微机电系统(MEMS)研究的重要内容.双输入轴微机械陀螺仪可最大限度地发挥微结构的固有功能并实现最低成本.本文综合了国内外在这方面的主要研究报道,概述各自的结构、工艺、测试和性能特点,以展示双输入轴微机械陀螺仪的发展历程与研究现状.

简介：陀螺的噪声是影响组合导航系统精度的重要因素之一。以插秧机GPS/INS组合导航系统为研究背景，在分析常规硬阈值和软阈值小波去噪的基础上，提出了一种改进的小波阈值去噪方法。该方法构造了一种改进的阈值函数，改进的阈值函数具有较好的连续性，避免了将混叠在噪声中的有效信号完全消除，能够自动调节小波系数的收缩程度，具有一定的自适应性。利用插秧机组合导航系统中微机械陀螺的实际输出数据，分别采用硬阈值、软阈值和改进阈值小波去噪方法进行了对比试验。结果表明改进的小波阈值去噪方法处理后信号的信噪比提高了约3倍、均方差小，具有一定的实用价值。

简介：微机械陀螺广泛应用于组合导航系统。以插秧机GPS/INS组合导航系统为研究背景,针对微机械陀螺的误差进行了研究。为了提高插秧机组合导航系统的定位精度,首先通过分析微机械陀螺的工作原理对微机械陀螺的误差来源和分类进行了深入的分析,说明微机械陀螺的随机误差是影响插秧机组合导航系统定位精度的一个主要因素。然后基于时间序列的分析建立了微机械陀螺的AR随机误差模型,并利用此模型采用Kalman滤波算法对采集的试验数据进行处理。实验结果表明,在采用AR模型后,微机械陀螺的随机误差的方差减小了一个数量级,随机误差的幅值也明显减小。

简介：针对石英晶体各向异性的特点,设计了一种驱动梁为双＂W＂截面形状的石英音叉微机械陀螺,通过在驱动梁表面凹槽两端设置深凹槽,有效提高了凹槽侧壁的陡直性,进而提高了驱动梁内部电场的激励效率和陀螺灵敏度。采用有限元仿真的方法,分析了不同截面形状的驱动梁压电激励力的相对大小,优化设计了陀螺芯片结构参数。依据陀螺芯片的结构,设计了合理的工艺方案并在3英寸石英圆片上制作出了三种驱动梁截面形状的陀螺器件,测试结果表明,相对于矩形驱动梁截面的陀螺芯片,双＂W＂形驱动梁截面的陀螺芯片的灵敏度提高约60%。

简介：推导了线振动微机械陀螺的三自由度误差力学方程，并详细分析了陀螺耦合误差的产生机理。分析结果表明，各种结构误差是导致陀螺耦合误差信号的主要原因。在此基础上，利用振动和模态理论给出了陀螺结构误差参数的分离和辨识的试验方法和结果。试验结果表明，同相耦合分量和正交耦合分量是微机械陀螺的两种主要误差信号，造成正交耦合的主要原因是驱动轴和检测轴之间的刚度耦合以及驱动轴和检测轴各自的刚度不对称，造成同相耦合的主要原因是驱动轴和检测轴之间的阻尼耦合以及检测轴刚度不对称和驱动力不对称。结构误差参数的分离和辨识试验方法将为下一步的陀螺结构优化、微加工工艺改进以及耦合误差抑制提供基础。

简介：本文讨论一种扭摆式微机械加速度计。介绍其敏感元件的结构，振动模态和数学模型，说明了集成电容检测电路的原理，并对该电路进行了具体设计，利用ＰＳＰＩＣＥ软件进行仿真分析，结果证明完全达到要求，并给出了同步解调器电路的形式，为进行版图设计打下了基础

简介：陀螺的噪声是影响组合导航系统精度的重要因素之一。以农机多传感器组合导航系统为研究背景,在分析经验模态分解去噪和小波去噪的基础上,提出了一种基于自相关特性的经验模态分解去噪方法。该方法根据本证模态函数分量的自相关函数特性,提出了一种含噪本证模态函数筛选策略。该方法能够自适应地确定主要含噪的本证模态函数分量,避免了需要人为确定的不足;同时,结合改进小波阈值去噪的优势,避免了将混叠在噪声中的有效信号完全消除,使其具有一定的自适应性。为了验证方法的有效性,利用农机组合导航系统中微机械陀螺的实际输出数据,分别采用改进阈值小波去噪方法、经验模态分解去噪和改进的经验模态分解去噪方法进行了对比试验。结果表明,改进经验模态分解去噪方法的效果要优于前者,在一定程度上能够改善农机多传感器组合导航系统的定位精度。

简介：针对自由漂浮状态下的空间机械臂系统，研究了基座姿态扰动最小的轨迹规划问题。首先通过正弦函数参数化机械臂各个关节，在机械臂关节角速度、角加速度以及基座姿态变化范围受限的约束条件下，定义了基座姿态扰动最小的目标函数，然后提出了基于混沌粒子群算法的轨迹优化策略，并给出了具体求解步骤。数值算例结果表明，在满足系统的约束条件下，机械臂关节变化平缓，不存在角速度突变的情况，并且比标准粒子群算法具有更快的收敛速度，在优化轨迹下进行运动仿真，结果表明终止时刻基座姿态扰动为1.3708°(三轴合成)，而梯形规划的姿态扰动为8.5459°，优化后使得姿态的扰动减小84%，从而说明所提出的算法能够有效减小机械臂运动对基座姿态的扰动。

简介：对机械抖动激光陀螺的振动特性进行了理论分析,得到了水平振动下陀螺测量敏感轴存在椭圆锥动效应,并得出了该锥动效应引起的陀螺输入角速度表达式。利用有限元分析软件ANSYS,对机械抖动激光陀螺进行了随机振动分析,仿真证实了锥动效应的存在,并采用物理方法试验验证了椭圆圆锥运动的存在及其锥动幅角的大小。通过数值仿真与分析,指出了减小锥动效应,提高陀螺振动性能的有效措施是增大抖动偏频机构的横向抗弯刚度。改进设计的试验结果表明,采用大横向抗弯刚度的新型抖动偏频机构使陀螺的抗振性能提高了4倍多。

简介：基于Sigma-deltaModulator（Σ△M）原理的数字闭环微机械加速度计不仅实现了力反馈闭环控制,同时直接完成信号的模数转换。基于全差分式电容微加速度设计了一种2-2级联式（MASH）高阶Σ△M闭环系统——MASH_（2-2）,并与传统的单环路二阶、四阶Σ△M闭环系统（SD2、SD4）进行了仿真分析比较,研制了原理样机。微加速度计是基于结构层厚度50mm的SOI硅片通过DRIE刻蚀、气态HF释放等一系列微加工工艺得到,系统电路以数字化方式集成在FPGA中。常压下测试结果表明,样机的灵敏度为0.876V/g,噪声基底为-110dB,零偏不稳定性为20mg,静态温漂为40.8mg/℃,量程为±20g。

简介：本文探讨了三轴转台机械系统的设计与计算问题，以惯性三轴测试转台和三轴模拟台为例，确定了多种运转状态下的有限元法计算模型，并对其进行了静、动态特性计算，比较分析了计算结果，为合理结构的设计提供了重要数据，说明了在三轴转台机械系统设计中有限元法的重要性

简介：对影响微加速度计稳定性的主要因素(外置偏压和横向加速度干扰)进行了详细分析,给出了最小临界偏压和最大可承受横向加速度的计算公式,提出一种具有良好稳定性的四梁中心悬臂式结构.根据Matlab仿真结果,在大量程微加速度计典型结构参数下,惯性敏感单元可承受的最大横向加速度达2000g以上,远远满足实际需求.