检索结果-内蒙古大学图书馆

机器人技术与应用 2024年第2期 60-64页

作者：师浩伟郑宇徐可谢玉巧赵晓雷余赟湦华东光电集成器件研究所安徽蚌埠233000 北方科技信息研究所北京100089

针对国产高g值加速度计应用环境恶劣的问题,提出了一种使用阈值改进的小波变换处理加速度计输出信号的方法。加速度计主要应用在弹丸侵彻及火炮膛内参数测试等恶劣环境下,测试信号受到干扰较大,需对其进行降噪处理。本文根据加速度计测... 详细信息

针对国产高g值加速度计应用环境恶劣的问题,提出了一种使用阈值改进的小波变换处理加速度计输出信号的方法。加速度计主要应用在弹丸侵彻及火炮膛内参数测试等恶劣环境下,测试信号受到干扰较大,需对其进行降噪处理。本文根据加速度计测试信号的特点对小波降噪阈值函数进行修改,提出了一种新的小波降噪阈值函数;其降噪效果优于小波变换原有阈值函数,对加速度计信号的处理有着明显的优势。为验证本文所提数据处理方法的效果,设计相关实验进行分析并采用计算信噪比及均方差的方法对其进行验证。结果表明,新的方法对于高g值加速度计测试信号的降噪取得了更好的效果。

关键词：弹丸侵彻高g值加速度计恶劣环境小波变换降噪火炮膛内参数

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压阻式高g值加速度计理论及关键技术研究

压阻式高g值加速度计理论及关键技术研究

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作者：瞿桢重庆邮电大学

学位级别：硕士

一直以来,爆炸、冲击等恶劣环境中的高g值加速度测量备受人们关注,高g值加速度计的需求不断增多,其中,压阻式高g值加速度计凭借其体积小、重量轻、读出电路简单、工艺成熟等优势,成为高g值加速度计的研究热点。然而,由于高g值加速度计... 详细信息

一直以来,爆炸、冲击等恶劣环境中的高g值加速度测量备受人们关注,高g值加速度计的需求不断增多,其中,压阻式高g值加速度计凭借其体积小、重量轻、读出电路简单、工艺成熟等优势,成为高g值加速度计的研究热点。然而,由于高g值加速度计受到横轴串扰、振动冲击等测量因素的影响,同时压阻机制的传感器存在温度依赖性这一固有弊端,因此,压阻式高g值加速度计在复杂环境中的应用存在诸多限制。在此背景下,本文设计了一种新型压阻式高g值加速度计敏感结构并对其进行理论分析及有限元仿真,并设计热应力隔离结构抑制其温度漂移。该加速度计的理论及设计为进一步优化单轴压阻式高g值加速度计的性能奠定了基础。本文的主要研究内容和成果如下:1.提出了一种具有敏感微梁及十字间隙的单轴压阻式高g值加速度计敏感结构,敏感微梁用于分离固有频率和灵敏度的耦合关系,十字间隙的存在可以抑制横轴串扰;根据力学理论建立了敏感结构的形变模型、固有频率模型和阻尼模型对结构的特性进行分析;根据理论分析结果优化结构的尺寸参数。2.针对压阻式高g值加速度计敏感结构,利用有限元仿真对压敏电阻的位置进行设计,验证加速度计敏感结构的理论分析结果,得到敏感结构的性能。有限元仿真结果表明,加速度计的量程可达到20万g,灵敏度为0.883μV/g/5V,固有频率为453.6 k Hz,X轴和Y轴的横轴串扰分别为0.248%和0.106%;谐响应和冲击响应结果表明,该敏感结构在振动和冲击环境中性能良好。3.设计了一种热应力隔离结构,提出了热应力隔离结构的四种锚点粘接方案,使用有限元仿真确定了优化方案,并优化了热应力隔离结构的尺寸参数。有限元仿真结果表明,在环境温度为-40℃和125℃时,带有热应力隔离结构的加速度计中的最大热应力分别减小为无热应力隔离结构时的39.9%和11.1%,在-40℃至125℃温度范围内,带有热应力隔离结构的加速度计的零点漂移平均减小为无热应力隔离时的7.7%。

关键词：高g值加速度计压阻式有限元仿真热应力隔离

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高g值加速度计动态线性度标定方法研究

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兵工学报 2017年第12期38卷 2429-2437页

作者：袁康博郭伟国西北工业大学航空学院陕西西安710072

针对高g值加速度计动态线性度标定问题,对基于霍普金森杆的标定系统所存在的技术问题进行了研究。为实现双子弹同步撞击标定杆从而产生标定所需的叠加信号,提出了单一炮管同步发射双子弹的方法,利用防止内外2发子弹相互滑动的紧固措施,... 详细信息

针对高g值加速度计动态线性度标定问题,对基于霍普金森杆的标定系统所存在的技术问题进行了研究。为实现双子弹同步撞击标定杆从而产生标定所需的叠加信号,提出了单一炮管同步发射双子弹的方法,利用防止内外2发子弹相互滑动的紧固措施,有效地实现了双子弹撞击的同步性。运用有限元方法系统研究了子弹几何形状、材料、冲击速度和整形器的使用对高g值加速度计标定中的激励脉冲波形的影响机制,进而总结出双子弹标定系统子弹选择和波形控制方法。结果表明:在双子弹标定系统中,为了对加速度计进行某一频带上的动态线性度标定,可通过改变双子弹相对截面积或冲击速度的方式改变g值,通过改变子弹材料的方式改变标定频带。最后,利用提出的单炮管双子弹霍普金森杆标定系统对988-1198型加速度计的动态线性度进行实测,效果良好,证明了该方法的可行性。

关键词：固体力学高g值加速度计动态线性度霍普金森杆波形整形

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异形子弹校准高g值加速度计的数值模拟

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机械设计与制造 2018年第6期 59-62页

作者：苏实卢玉斌张书汪覃西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010

高g值加速度计是MEMS技术应用于高速撞击/冲击过程中冲击载荷测量的关键之一,现今主要采用微型霍普金森压杆技术对高g值加速度计进行动态校准。该技术中应力波的整形方法主要有采用波形整形器与改变冲击子弹形状两种。采用有限元分析软... 详细信息

高g值加速度计是MEMS技术应用于高速撞击/冲击过程中冲击载荷测量的关键之一,现今主要采用微型霍普金森压杆技术对高g值加速度计进行动态校准。该技术中应力波的整形方法主要有采用波形整形器与改变冲击子弹形状两种。采用有限元分析软件ABAQUS对采用异形子弹获得的加载波形及压杆自由端上的加速度信号进行数值模拟研究。模拟结果表明:柱锥形子弹锥高与应力波峰值、下降沿时及加速度峰值成负相关,其应力波形均为类正弦波;而圆锥形子弹锥高与应力波峰值、下降沿时及加速度峰值成负相关,且锥高越小应力波型越趋于类正弦波;子弹的质量与应力波峰值、加速度值成正相关。

关键词：冲击子弹高g值加速度计动态校准 ABAQUS

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高g值压阻式加速度计设计与仿真

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半导体光电 2023年第5期44卷 690-693页

作者：李永伟郭晋秦乔俊福李峰乔志敏张烨芦婧张健闫莎莎太原工业学院自动化系太原030008 太原工业学院智能检测与控制工程(技术)研究中心太原030008

研究了一种具有高灵敏度、小尺寸的四端梁结构的压阻式加速度计。利用有限元软件对不同悬臂梁、质量块尺寸的结构建立模型,并对该结构进行了灵敏度与应力分析、模态分析,以及动态响应分析。仿真研究结果表明,在50 kg量程内,传感器轴向... 详细信息

研究了一种具有高灵敏度、小尺寸的四端梁结构的压阻式加速度计。利用有限元软件对不同悬臂梁、质量块尺寸的结构建立模型,并对该结构进行了灵敏度与应力分析、模态分析,以及动态响应分析。仿真研究结果表明,在50 kg量程内,传感器轴向灵敏度达到7.40μV/g,横向灵敏度为0.33%,线性度为0.06%,响应时间为20.3μs,固有频率为111.2 kHz。抗冲击性能能达到334000 g,可以满足高g值环境下的测试需求,同时该研究为研制高性能传感器提供了一种准确且高效的仿真方法。

关键词：压阻高g值加速度计有限元仿真

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高g值加速度计宽脉冲冲击校准准则

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振动与冲击 2014年第3期33卷 140-144页

作者：范锦彪李婉蓉祖静徐鹏林祖森仪器科学与动态测试教育部重点实验室电子测试技术重点实验室太原030051 中北大学计算机与控制工程学院太原030051 中北大学理学院太原030051

针对高g值加速度计冲击灵敏度绝对法校准中遇到的激励脉冲的宽度问题,以加速度计数学模型为基础,导出了适用于高g值加速度计冲击灵敏度校准的宽脉冲校准准则。该准则给出了对不同谐振频率的高g值加速度计的冲击灵敏度进行校准时,校准所... 详细信息

针对高g值加速度计冲击灵敏度绝对法校准中遇到的激励脉冲的宽度问题,以加速度计数学模型为基础,导出了适用于高g值加速度计冲击灵敏度校准的宽脉冲校准准则。该准则给出了对不同谐振频率的高g值加速度计的冲击灵敏度进行校准时,校准所需的激励宽脉冲的最小宽度与加速度计第一阶安装谐振频率、阻尼比及校准误差的关系。以Hopkinson杆校准系统为试验手段,通过988型高g值压电加速度计和SIMIT-AYZ-3型高g值压阻加速度计的校准试验数据验证了准则的正确性。该准则为高g值加速度计冲击灵敏度校准时激励脉冲宽度的确定提供了理论依据。

关键词：测试计量技术及仪器灵敏度校准宽脉冲激励高g值加速度计

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高g值加速度计动态校准的实现方法

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火力与指挥控制 2014年第12期39卷 142-144页

作者：王燕李婉蓉范锦彪中北大学电子测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学计算机与控制工程学院太原030051

针对高g值加速度计动态校准要求激励信号的频率大于加速度计谐振频率的需要,采用小型Hopkinson杆和激光干涉仪构成动态校准系统,对某型高g值加速度传感器进行了校准实验。结果表明:该系统能产生脉宽10滋s以下的窄脉冲加速度激励信号,对... 详细信息

针对高g值加速度计动态校准要求激励信号的频率大于加速度计谐振频率的需要,采用小型Hopkinson杆和激光干涉仪构成动态校准系统,对某型高g值加速度传感器进行了校准实验。结果表明:该系统能产生脉宽10滋s以下的窄脉冲加速度激励信号,对一阶谐振频率大于100 k Hz的高g值加速度计可以实现动态校准。

关键词：高g值加速度计动态校准窄脉冲小型Hopkinson杆

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阻尼对压阻式高g值加速度计动态特性的影响

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探测与控制学报 2013年第1期35卷 10-14页

作者：刘爱莉范锦彪张茹开王永芳中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

针对动态校准过程中,压阻式高g值加速度计出现动态特性欠佳的情况,用实例与建模仿真相结合的方法,分析了阻尼对压阻式高g值加速度计动态特性的影响,得出若加速度计内部阻尼设计过小,则传感器动态特性差。仿真表明:合理调整阻尼比范围在... 详细信息

针对动态校准过程中,压阻式高g值加速度计出现动态特性欠佳的情况,用实例与建模仿真相结合的方法,分析了阻尼对压阻式高g值加速度计动态特性的影响,得出若加速度计内部阻尼设计过小,则传感器动态特性差。仿真表明:合理调整阻尼比范围在0.1～0.25时,传感器动态特性较好,时域内响应信号上升时间快、幅值误差小、衰减速率快,频域内谐振分量少。实验表明:该影响确实存在,阻尼比满足要求的传感器具有较好的动态特性。

关键词：高g值加速度计压阻式动态特性阻尼

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基于gWO-BP方法的加速度计动态模型研究

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测控技术 2023年第8期42卷 50-55页

作者：郭萃石云波温晓杰曹慧亮张越中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 山西北方机械制造有限责任公司山西太原030000

针对高g值加速度计动态模型问题,基于Hopkinson杆的校准系统所测的输入输出数据建立系统模型,提出了gWO-BP神经网络动态建模方法。利用灰狼种群算法优化BP神经网络建立的加速度计动态模型,对模拟输入输出信号进行仿真。最后,利用Hopkin... 详细信息

针对高g值加速度计动态模型问题,基于Hopkinson杆的校准系统所测的输入输出数据建立系统模型,提出了gWO-BP神经网络动态建模方法。利用灰狼种群算法优化BP神经网络建立的加速度计动态模型,对模拟输入输出信号进行仿真。最后,利用Hopkinson杆标定系统对加速度计的输入输出进行实测。结果表明,相比于BP神经网络算法,该算法经过优化改进后,求解精度提高了43.6%,证明了该方法的可行性。

关键词：神经网络高g值加速度计动态非线性 Hopkinson杆系统辨识

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压阻式高g值加速度传感器温度补偿设计

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工业仪表与自动化装置 2023年第4期 3-7页

作者：王毓婷石云波张越冯登虎栗文凯马昊天中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 山西北方机械制造有限责任公司山西太原030009

该文针对压阻式传感器在环境温度变化时会引起灵敏度非线性问题,提出了一种在惠斯通电桥中引入多晶硅的温度补偿方案。以单晶硅制备的高g值压阻式加速度计为模型,通过建立理论模型,分析了单晶硅压敏电阻的电阻率和压阻系数的温度特性。... 详细信息

该文针对压阻式传感器在环境温度变化时会引起灵敏度非线性问题,提出了一种在惠斯通电桥中引入多晶硅的温度补偿方案。以单晶硅制备的高g值压阻式加速度计为模型,通过建立理论模型,分析了单晶硅压敏电阻的电阻率和压阻系数的温度特性。对传感器进行有限元仿真分析,仿真结果表明一阶频率为0.776 MHz,最大等效应力为44 MHz。通过对压敏电阻路径的线性分析,得到补偿前的灵敏度为0.349μV/g。对多晶硅电阻引入前后的输出电压进行理论分析,得到电阻系数比以及补偿前后传感器灵敏度随温度的变化关系。结果表明,补偿后的灵敏度漂移温度系数(Temperature Coefficient of Sensitivity drift,TCS)为6.8×10^(-4)(1/℃),与补偿前相比降低了两个数量级。

关键词：压阻传感器温度补偿片上多晶硅高g值加速度计 MEMS

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