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  • 简介:针对"FBAR(薄膜体声波谐振器)-梁"结构悬臂梁厚度不足、"嵌入式FBAR"结构微加工工艺复杂的缺点,提出了新型"膜片上FBAR(FBAR-on-diaphragm)"结构的微加速计。其弹性膜片由氧化硅/氮化硅复合薄膜构成,既便于实现与硅微检测质量和FBAR的IC兼容集成加工,也利于改善微加速计的灵敏度和温度稳定性。对由氧化硅/氮化硅双层复合膜片-硅检测质量惯性力敏结构和氮化铝FBAR检测元件集成的膜片上FBAR型微加速计进行了初步的性能分析,验证了该结构的可行性。通过有限元模态分析和静力学仿真得出惯性加速作用下膜片上FBAR结构的固有频率和弹性膜片上的应力分布;选取计算所得的最大应力作为FBAR中压电薄膜的应力载荷,结合依据第一性原理计算得到的纤锌矿氮化铝的弹性系数-应力关系,粗略估计了惯性加速作用下氮化铝薄膜弹性系数的最大变化量;采用射频仿真软件,通过改变惯性加速作用下弹性常数所对应的纵波声速,对比空载和不同惯性加速作用下加速计的谐振频率,得到加速计的频率偏移特性和灵敏度。进一步分析仿真结果还发现:氧化硅/氮化硅膜片的一阶固有频率与高阶频率相隔较远,交叉耦合小;惯性加速作用下,谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g,其加速-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性。

  • 标签: 微电子机械系统 薄膜体声波谐振器 微加速度计 灵敏度
  • 简介:针对传统压电型声矢量传感器无法兼顾小体积与高灵敏度的问题,利用MEMS电容加速计作为拾振器,实现矢量传感器的小型化设计。首先采用机电类比分析的方法得到内置加速计的刚硬球体的声致振动响应;然后进行硅微电容加速计选型和参数分析、设定,并设计制作了一只二维球形矢量传感器样机;最后对样机进行了参数测试,结果表明两矢量通道均具有良好的方向性,声压灵敏度分别为?185dB和-186dB(1kHz,0dBref1V/μPa),通道间相位差与理论值保持一致,验证了利用MEMS电容加速计设计矢量传感器的可行性。

  • 标签: MEMS电容加速度计 声矢量传感器 小型化设计 机电类比
  • 简介:空间稳定系统是高精度长航时导航技术的关键,快速对准是其工程应用的重要功能之一。研究了基于位置和速度观测的系统快速对准方法。基于Wahba定姿原理设计平台姿态角的粗估计算法,研究了系统水平通道误差模型的短时可观测性,并据此设计一个可实时估计平台失准角初值、水平位置和速度误差的7维精对准Kalman滤波器。计算机仿真和动态试验结果表明,所述快速对准方法可估计较大的平台失准角(3°量级),同时适用于系泊和海上应急启动情况;在动态条件下精对准2h,精度即满足指标要求,具有较强的工程应用价值。

  • 标签: 空间稳定系统 快速对准 位置和速度观测 KALMAN滤波