摘要：随着现代化、智能化技术的不断加强,智能材料的投入和使用推动了现代智能仪器的良性发展。作为压电传感器领域的核心元件,1-3型压电复合材料的出现优化了纯陶瓷类压电材料的性能,是当前一种具备高机电特性、高稳定性的功能材料,已被广泛应用于水声检测、无损探伤、医疗超声等技术领域。近年来,随着换能器对高频宽带、耐高温高压的技术需求不断提升,系列1-3型压电复合材料衍生类设计也随之诞生。本文综述了国内外1-3型压电复合材料的研究进展,主要包含1-3型压电复合材料的结构与特性以及常用制备方法,详细分析了1-3型压电复合材料在结构和组成相方面的两种衍生类设计。最后对1-3型压电复合材料的问题与未来发展进行了总结和展望。

摘要：解释了气流式水平姿态传感器的敏感机理.采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中两点热源引起的对流场.计算结果表明:两热源处的气流速度之差随着倾斜角度的变化而改变,倾斜角度加大,气流速度之差也增加.在水平状态时两热源处的气流速度相等,两热电阻丝上的电流相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两热源处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两热电阻丝上电流之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压.有限元计算方法为气流式水平姿态传感器的优化设计开辟了有效的研究途径.

摘要：温度影响加速度计的性能,误差来源主要由石英材料及封装工艺产生的热应力引起。针对加速度计温度漂移现象,该文介绍了集成式石英谐振加速度计低温漂结构设计和补偿方法。首先通过对称的差分结构消除一阶温度系数,并进行工艺优化,降低封装工艺对谐振器产生的热应力;其次采用随机森林拟合算法建立温度模型来补偿加速度计的温漂。在-20~80℃温度范围内对加速度计样机进行温漂测试,结果表明,工艺优化及补偿后的样机偏置稳定性提高了一个数量级。

摘要：薄圆桶压电振子是薄金属圆桶底部粘合压电陶瓷圆片的振动元件。文章利用瑞利—里兹法,采用弹性边界约束条件,对薄圆桶压电振子的振动特性进行理论分析,推导得到压电振子振动频率方程,通过数值计算分析支撑结构对压电振子频率的影响,为该类传感器的研制提供设计依据。经分析计算,当压电振子中陶瓷圆片结构确定时,振子的谐振频率随支撑结构厚度的增加、半径的减小而增大。其中当金属底面厚度与振子总厚度之比在0.5-0.75之间时,振子谐振频率变化缓慢,当两者厚度比超过0.75后,谐振频率迅速增高;而当压电圆片与支撑结构半径比在0.4-0.9之间变化时,振子谐振频率随两者半径比的增大而增加,变化斜率也略有增大。

摘要：根据共模抑制原理,基于一种单基多电极石英晶体谐振器的结构,设计了一种新型的信号处理电路,这种电路将同一晶体基片上不同位置的谐振器对应的谐振频率作混频处理,然后采用差频、求和,最后倍频输出的方式输出,描述了各部分电路的设计。在分析石英谐振器的能限理论及力-频特性的基础上,用此方案设计的电路进行AT切同基三电极石英谐振器的力-频特性实验,记录了不同加力方式下的力-频特性,结果显示这种电路优化了力-频系数,线性度良好。在一定的加力方式下,经求和电路处理后的力-频系数可达139.72Hz/N。

摘要：采用有限元法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,计算了在不同倾斜状态下三丝结构敏感元件内的温度场和流场。计算结果表明,加热热电阻丝在敏感元件内形成一定的温度场和流场,倾斜时温度场和流场不再对称分布;在水平状态时两检测热电阻丝处的气流速度相等,两检测热电阻丝的电阻相等,电桥电路输出为零;在倾斜状态下时,两检测热电阻丝处的气流速度之差随着倾斜角度而变化,引起两检测热电阻丝电阻之差也随之变化,电桥输出一个对应于倾斜角度的电压。有限元计算法为三丝结构气流式水平姿态传感器优化设计开辟了有效的研究途径。

摘要：为了扩大加速度计的测量范围、提高其灵敏度并且控制成本,提出一种差分电容式MEMS加速度计,并介绍了其敏感机理,即输入加速度时硅质量块产生相应位移,与钯银电极形成差分电容。通过建立输入加速度、电容差及输出电压三者之间的关系,即可检测z轴加速度。使用有限元分析,设置加速度为±100g范围内,对该加速度计支撑梁厚度变化时其应力、位移变化情况进行计算和分析。结果表明,差分电容式MEMS加速度计具有加速度计效应,加速度在±100g范围内线性度良好。加速度计在梁厚为0.058 mm时,输入加速度和位移的最佳比例系数为10-7m/g,其机械灵敏度、位移灵敏度和电容灵敏度较梁厚为0.075 mm时分别提高了10%、38%和37.9%。该研究为后续结构改进、性能优化奠定了理论基础。

摘要：滚转角测量是影响旋转弹制导精度的重要因素。为了解决常规方法在高转速工况下旋转体滚转角测量较为困难且成本较高的问题,设计了一种基于无驱动结构MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)陀螺仪的滚转角测量系统算法。算法采用了滑动平均滤波算法对采样信号进行滤波处理,同时采用了卡尔曼(Kalman)滤波对采样信号和解算滚转角速度进行滤波处理,并对滚转角速度进行积分,得到相应的滚转角度。通过实验室转台的实验验证,在稳定状态下,该算法滚转角速度测量误差达到了5°/s以内,滚转角测量误差在10°以内,实现了旋转体滚转角的测量。

摘要：基于一种单基多电极石英晶体谐振器的结构,提出了一种新型的电路设计方案,这种电路设计方案在同一晶体基片上让不同位置的谐振器同时起振,输出3个基频信号,然后采用差频、求和,最后以倍频输出的方式输出。用此方案设计的电路进行AT切同基三电极谐振器的力频灵敏度实验,抑制了干扰因素,优化了力频转换系数,线性度保持良好。在一定加力方式下,经求和电路处理后的力-频转换系数可达1.369Hz/g。

摘要：四旋翼飞行器的飞行控制效果取决于姿态信息获取的准确性,所以姿态解算是飞行器研究的关键技术。针对目前飞行器高动态特性和复杂环境下的姿态解算误差较大的问题,提出一种基于四元数的二阶互补滤波算法,通过增加一个PI反馈控制环节,能更好地利用多传感器进行姿态融合,使经典互补滤波算法中的低通阻带衰减速度过慢、陀螺仪漂移等问题得以改善。同时文中自主设计了IMU系统,完成数据采集和姿态解算算法的实现,分别进行三轴转台实验,改进后姿态解算的结果表明,无论是在静态还是动态环境下,俯仰、横滚角的误差小于0.5°,验证了该算法的可行性。