基于MEMS微惯性器件的姿态测量单元设计与测试 被引量：8

1

作者 赵世亮 李仰军 《电子器件》 CAS 北大核心 2019年第6期1487-1491,共5页

MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域。为提高MEMS姿态解算精度,采用Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件。Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计-磁强计解算的低频姿态信号进行融合... MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域。为提高MEMS姿态解算精度,采用Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件。Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计-磁强计解算的低频姿态信号进行融合,提高测量精度。介绍了MEMS惯组硬件、软件、算法设计及无磁转台测试。无磁转台静态测量下的俯仰角精度0.51°;横滚角精度0.5°;航向角精度1.1°。 展开更多

关键词 惯性姿态测量 Mahony互补滤波器 无磁转台 MEMS

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铌酸锂单晶薄膜化学机械抛光及极化研究

2

作者 乔骁骏 薛刚 丑修建 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期9222-9228,共7页

使用化学机械抛光制备硅基铌酸锂单晶异质集成薄膜,研究了在薄膜制备过程中不同阶段下薄膜状态,利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱分析(XPS)对单晶铌酸锂的表面形貌与元素含量变化进行了表征,并通过高压极化装置对铌酸锂薄膜实现... 使用化学机械抛光制备硅基铌酸锂单晶异质集成薄膜,研究了在薄膜制备过程中不同阶段下薄膜状态,利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱分析(XPS)对单晶铌酸锂的表面形貌与元素含量变化进行了表征,并通过高压极化装置对铌酸锂薄膜实现了大面积周期性极化。研究结果表明,随着研磨步骤的进行,样品表面粗糙度逐渐降低,完成最终抛光工艺后,样品表面均方根粗糙度基本达到初始样品水平;抛光过程会导致Li缺失,但是可以通过后续工艺进行修复,研磨过程中引入的杂质元素会随着工艺的进行逐渐被去除,最终得到高质量硅基铌酸锂单晶薄膜;使用高压极化装置对铌酸锂薄膜进行极化,得到周期极化的条形电畴反转单元结构。该研究对制造基于铌酸锂的高性能传感器件具有重要意义。 展开更多

关键词 铌酸锂 化学机械抛光 异质集成 极化

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面向芯片级NV色心量子传感器的微波天线关键技术 被引量：1

3

作者 马宗敏 柴笑晗 +5 位作者 王军旗 傅月平 牛刘敏 郭卫军 郑斗斗 秦丽 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第12期905-915,923,共12页

金刚石氮空位(NV)色心量子传感器相较其他量子传感器在灵敏度、集成难易度、工作适应性等方面具有优势,正在成为研究热点。在集成NV色心量子传感器研制过程中发现,微波场驱动NV色心能级间的电子跃迁,对光探测磁共振、拉比振荡、拉姆齐... 金刚石氮空位(NV)色心量子传感器相较其他量子传感器在灵敏度、集成难易度、工作适应性等方面具有优势,正在成为研究热点。在集成NV色心量子传感器研制过程中发现,微波场驱动NV色心能级间的电子跃迁,对光探测磁共振、拉比振荡、拉姆齐序列、自旋回波、退相干时间等参数均有影响,从而进一步影响到传感器的灵敏度。因此设计能产生均匀磁场且转化效率高的微纳工艺近场天线对提高集成NV色心传感器的性能极其重要。重点阐述了NV色心自旋调控天线原理及工艺特点,对现有的多种天线做了介绍,并对基于CMOS工艺的集成化微波芯片做了重点介绍;从天线结构、性能等方面对微带线、共面波导、微纳天线等进行了分析;结合微波天线的发展趋势,对芯片级固态量子传感器进行了介绍。 展开更多

关键词 氮空位(NV)色心 量子传感器 近场辐射 微波天线 芯片级 CMOS工艺

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基于微小型稳定平台的MEMS陀螺信号调理电路设计与测试 被引量：11

4

作者 蒋孝勇 李锡广 +2 位作者 安永泉 唐军 李孟委 《电子器件》 CAS 北大核心 2018年第2期351-355,共5页

为提高MEMS陀螺的使用精度,基于微小型稳定平台应用背景设计了高精度MEMS陀螺信号调理电路,实验表明该电路提升了陀螺仪的使用精度。设计的调理电路采用高速24位Δ-Σ型A/D转换电路和高精度差分放大器对陀螺信号进行处理。基于MEMS陀螺... 为提高MEMS陀螺的使用精度,基于微小型稳定平台应用背景设计了高精度MEMS陀螺信号调理电路,实验表明该电路提升了陀螺仪的使用精度。设计的调理电路采用高速24位Δ-Σ型A/D转换电路和高精度差分放大器对陀螺信号进行处理。基于MEMS陀螺仪搭建了两轴陀螺组件,并将两轴陀螺组件安装于高精度三轴转台,进行测试。采集MEMS陀螺模拟输出和数字输出数据,分别进行Allan方差分析。结果表明:该调理电路使X轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升13.63%,Y轴MEMS陀螺零偏不稳定性指标提升19.347%。 展开更多

关键词 MEMS陀螺 信号调理电路 零偏不稳定性 ALLAN方差

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分离变量法的瞬态高温实验研究

5

作者 贾晓雯 姜三平 +1 位作者 郝晓剑 周汉昌 《光电技术应用》 2010年第4期9-11,41,共4页

分析了蓝宝石光纤温度传感器测试系统组成及工作原理,由于黑体腔膜层内外表面存在较大温差,使得该系统测出的被测物温度存在一定误差.为了解决这一问题,运用分离变量法从黑体腔内表面温度外推出黑体腔外表面温度,降低了测试对传感器的... 分析了蓝宝石光纤温度传感器测试系统组成及工作原理,由于黑体腔膜层内外表面存在较大温差,使得该系统测出的被测物温度存在一定误差.为了解决这一问题,运用分离变量法从黑体腔内表面温度外推出黑体腔外表面温度,降低了测试对传感器的性能要求,实验验证了该方法的可行性,提高了蓝宝石光纤黑体腔温度传感器的测温精度. 展开更多

关键词 黑体腔 外推法 分离变量法

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基于无磁转台的微小型稳定平台性能指标测试方法

6

作者 冷贺彬 朱平 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第6期42-45,53,共5页

传统的棱镜光学测量方法大多针对大型转台和云台,微小型稳定平台体积小无法安装光学棱镜,且光学测量成本高,为解决传统测量方法无法应用于微小型稳定平台测试中的问题,提出采用无磁转台测量方法。该文利用0.05°高精度无磁转台提供... 传统的棱镜光学测量方法大多针对大型转台和云台,微小型稳定平台体积小无法安装光学棱镜,且光学测量成本高,为解决传统测量方法无法应用于微小型稳定平台测试中的问题,提出采用无磁转台测量方法。该文利用0.05°高精度无磁转台提供不同倾角姿态参考,采集惯组姿态数据和稳定平台控制码盘数据,分析得到稳定平台角度测量精度、角度指向精度和角度稳定精度。为验证该方法的可行性,搭建微小型稳定平台样机和上位机数据采存软件。测得自制稳定平台姿态测量误差0.6°,角度指向误差0.73°,角度稳定误差0.1°。该测量方法对微小型稳定平台的性能指标测量方面具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 微小型稳定平台 惯性姿态测量 指向精度 无磁转台

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氧分子A吸收带的随机Malkmus被动测距 被引量：4

7

作者 李晋华 王召巴 王志斌 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期28-33,共6页

针对比尔-朗伯定律单色传输和其他透过率模型计算速度慢的问题,为了实现红外目标的高速被动测距,研究了被动测距系统中氧分子A带吸收特征及大气中氧分子吸收率的计算方法。分析了大气中氧分子A带的吸收光谱及分布特性,以当前大气参数和... 针对比尔-朗伯定律单色传输和其他透过率模型计算速度慢的问题,为了实现红外目标的高速被动测距,研究了被动测距系统中氧分子A带吸收特征及大气中氧分子吸收率的计算方法。分析了大气中氧分子A带的吸收光谱及分布特性,以当前大气参数和测量环境为基础,结合HITRAN数据库,将随机Malkums带模式引入到氧分子带平均吸收率计算中,建立了基于随机Malkums带模式的被动测距数学模型。搭建了测距实验平台,在12~128m内对7个不同点进行了距离测量。实验结果表明,在实际大气条件下,利用该被动测距模型测得被测目标距离与实际距离的平均误差达到1.8%。该模型正确、可行,满足红外目标被动测距的高速在线测试及隐蔽性、高精度、抗干扰能力强等要求。 展开更多

关键词 红外目标 透过率计算 氧分子A带 随机Malkmus模型 被动测距 带平均吸收率

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基于Kalman滤波器的MEMS陀螺随机误差分析与建模补偿 被引量：13

8

作者 张晓峰 张加书 +2 位作者 包旭馨 蒋孝勇 李孟委 《电子器件》 CAS 北大核心 2018年第3期730-733,共4页

MEMS陀螺随机漂移是影响MEMS惯性导航精度的主要原因。为提高MEMS陀螺使用精度,通过时间序列分析方法,建立MEMS陀螺角速率信号ARMA模型,进而利用线性KF(Kalman Filter)滤波方法处理陀螺角速率信号。通过搭建MEMS陀螺组件,进行三轴精密... MEMS陀螺随机漂移是影响MEMS惯性导航精度的主要原因。为提高MEMS陀螺使用精度,通过时间序列分析方法,建立MEMS陀螺角速率信号ARMA模型,进而利用线性KF(Kalman Filter)滤波方法处理陀螺角速率信号。通过搭建MEMS陀螺组件,进行三轴精密转台实验,将得采存陀螺信号进行KF滤波处理。利用Allan方差分析滤波前后MEMS陀螺角速率信号,结果表明陀螺仪零偏不稳定性经KF滤波后提升18.7%。 展开更多

关键词 MEMS陀螺 随机漂移 KALMAN滤波器 ARMA模型 ALLAN方差

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基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法 被引量：2

9

作者 李孟委 蒋孝勇 +2 位作者 曹慧亮 张晓峰 王宾 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期67-70,共4页

为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离... 为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离检测精度。此外本文分析出该方法的主要误差来源为航向角检测误差,并设计了最小二乘误差补偿算法,补偿前航向角误差约为15.93°,补偿后在0.435°以内。实验通过行人直线、圆形、操场行走测试,结果表明最大定位误差占总行进距离的1.2%。本方法具有广泛的工程应用前景。 展开更多

关键词 行人航迹推算 电子罗盘 时间到达差 最小二乘误差补偿

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内锥型空心弹阻塞喉径面积比的仿真研究 被引量：4

10

作者 全鑫 张红艳 +2 位作者 马铁华 张瑜 武耀艳 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期97-101,共5页

为了研究内锥型空心弹喉径面积之比与阻塞现象发生的关系,给空心弹的设计优化提供参考,基于可压雷诺时均Navier-Stokes方程与Spalart-Allmaras湍流模型,对入口锥角为12°的某型空心弹丸的流场进行了数值模拟。在来流Ma=2.5的流场中... 为了研究内锥型空心弹喉径面积之比与阻塞现象发生的关系,给空心弹的设计优化提供参考,基于可压雷诺时均Navier-Stokes方程与Spalart-Allmaras湍流模型,对入口锥角为12°的某型空心弹丸的流场进行了数值模拟。在来流Ma=2.5的流场中,保证弹丸其他几何参数相同的情况下,喉径面积比为0.4时空心弹发生了阻塞现象,喉径面积比为0.8时未发生阻塞,表明喉径面积之比是影响空心弹发生阻塞的重要因素。为得到空心弹的阻塞临界喉径面积比,利用穷举法计算得到了不同喉径面积比的空心弹流场,结果发现:同一空心弹丸在不同Ma下的阻塞临界喉径面积比不同,Ma=2.0时,空心弹的阻塞临界喉径面积比为0.701;Ma=2.5时为0.504;Ma=3.0时为0.372;Ma=3.5时为0.287;Ma=4.0时为0.226,Ma与阻塞临界喉径面积比成反比例关系。同一空心弹丸在不同Ma下,阻力系数随喉径面积比变化的趋势相似,流场变化过程相似。阻塞前阻近似力系数随喉径面积比的减小几乎不变;阻塞时,阻力系数突跃性增大;阻塞后,阻力系数随喉径面积比的减小而增大。 展开更多

关键词 内锥型空心弹 计算流体力学 阻塞现象 喉道面积 入口面积 穷举法 阻力系数

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肠道微型仿尺蠖式机器人机载供能线圈优化 被引量：2

11

作者 高晋阳 颜国正 +1 位作者 石云波 刘俊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期152-159,共8页

采用无线电能传输技术供能的微型仿尺蠖式机器人在肠道疾病微创诊疗方面具有重要的应用价值,其机载供能线圈由圆环形磁芯和缠绕于磁芯上的圆环形绕组构成.本文提出一种机载供能线圈快速设计优化方法.首先,通过对绕组中各匝绕线进行几何... 采用无线电能传输技术供能的微型仿尺蠖式机器人在肠道疾病微创诊疗方面具有重要的应用价值,其机载供能线圈由圆环形磁芯和缠绕于磁芯上的圆环形绕组构成.本文提出一种机载供能线圈快速设计优化方法.首先,通过对绕组中各匝绕线进行几何建模,测定磁芯磁导率分布,分析金属零件涡流效应对供能线圈参数影响,建立了供能线圈的集成环境模型.然后,结合电磁理论,计算了供能线圈在集成环境中的互感和等效串联电阻.最后,以最大化供能线圈输出功率为目标,在温升安全性要求和机器人内部空间约束下,对绕组的轴向位置、层数、匝数和线径进行优化,获得了各设计参数选取的一般性结论.采用优化设计参数的绕组尺寸仅为(12.0~12.4)mm×9.9 mm,当其位于磁芯轴向中心位置时,输出功率高达1478.3mW. 展开更多

关键词 无线电能传输 仿尺蠖机器人 机载供能线圈 集成环境 快速设计优化

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基于Allan方差的MEMS陀螺仪随机误差分析方法 被引量：8

12

作者 蒋孝勇 张晓峰 李孟委 《测试技术学报》 2017年第3期190-195,共6页

MEMS陀螺随机漂移误差是制约惯性导航精度的主要原因,本文通过Allan方差分析方法,得出MEMS陀螺随机漂移误差主要来源以及各种误差的性能参数.该方法为分析陀螺性能指标、提高惯性导航精度奠定了基础.本文介绍了Allan方差定义,陀螺各项... MEMS陀螺随机漂移误差是制约惯性导航精度的主要原因,本文通过Allan方差分析方法,得出MEMS陀螺随机漂移误差主要来源以及各种误差的性能参数.该方法为分析陀螺性能指标、提高惯性导航精度奠定了基础.本文介绍了Allan方差定义,陀螺各项随机误差与Allan方差的关系,搭建了MEMS陀螺组件,通过高精度转台实验静止采集陀螺仪数据.利用Allan方差分析得出MEMS陀螺各项随机误差性能指标,验证了该方法的可行性. 展开更多

关键词 MEMS陀螺仪 ALLAN方差 陀螺随机漂移 零偏不稳定性

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基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿 被引量：1

13

作者 王增跃 李孟委 刘国文 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1647-1651,共5页

使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹... 使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹曼误差模型的正确性与可实用性。补偿后的数据较陀螺原始数据零偏,提高了1~2个数量级。在工程实际中有一定的实用参考价值。 展开更多

关键词 微机械陀螺 玻尔兹曼 温度影响分析 零偏 标度因子

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基于粒子群算法的动态热释电目标跟踪 被引量：12

14

作者 王泽兵 杨卫 秦丽 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期27-33,共7页

热释电传感器用于红外目标跟踪,可以通过光学调制探测到运动目标的相对方向,而不能确定其准确距离,对此提出一种群智能搜索的动态热释电跟踪方法。传感器在摆动状态下感知红外目标,发现目标时,记录其探测角,通过分析探测角序列与运动目... 热释电传感器用于红外目标跟踪,可以通过光学调制探测到运动目标的相对方向,而不能确定其准确距离,对此提出一种群智能搜索的动态热释电跟踪方法。传感器在摆动状态下感知红外目标,发现目标时,记录其探测角,通过分析探测角序列与运动目标轨迹离散点在极坐标系下的关系,将目标轨迹的确定转化为极径序列的确定,然后建立关于极径序列的多维粒子群空间,并构造评价粒子优劣的适应度函数,实现了运动目标轨迹的跟踪。该方法扩大了热释电探测范围,提高了目标跟踪精度,通过人体目标直线、曲线运动跟踪实验得出平均定位误差不超过0.4m,表明方法有效。 展开更多

关键词 探测器 热释电传感器 动态 探测角 粒子群 跟踪

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