MEMS惯性传感器研究现状与发展趋势 被引量：18

1

作者 李晓阳 王伟魁 +2 位作者 汪守利 彭泳卿 金小锋 《遥测遥控》 2019年第6期1-13,21,共14页

基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术的惯性传感器具有重量轻、成本低、体积小等优点,在民用、航天及军事领域有着极其广阔的应用和发展前景。伴随着MEMS技术的快速发展,MEMS惯性传感器各项性能指标也得到了显著提升。对MEM... 基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术的惯性传感器具有重量轻、成本低、体积小等优点,在民用、航天及军事领域有着极其广阔的应用和发展前景。伴随着MEMS技术的快速发展,MEMS惯性传感器各项性能指标也得到了显著提升。对MEMS陀螺仪、MEMS加速度计以及MEMS惯性测量单元(IMU)的基本工作原理、分类及研究现状进行梳理,并对其发展趋势进行了分析与展望。 展开更多

关键词 mems技术 陀螺仪 加速度计 惯性测量单元

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基于MEMS加速度传感器的位移测量系统 被引量：12

2

作者 牛伟萌 房立清 +1 位作者 齐子元 郭德卿 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第3期62-66,72,共6页

针对运动载体位移智能化精确测量问题,基于MEMS加速度传感器设计了一种体积小、可靠性强、适用于较长距离的位移测量系统。首先分析了利用加速度进行位移测量的原理和误差,设计了加速度数值积分的多项式拟合算法,然后设计了测量系统硬... 针对运动载体位移智能化精确测量问题,基于MEMS加速度传感器设计了一种体积小、可靠性强、适用于较长距离的位移测量系统。首先分析了利用加速度进行位移测量的原理和误差,设计了加速度数值积分的多项式拟合算法,然后设计了测量系统硬件电路,最后对系统进行了直线滑轨平台测试,实验表明该测量系统位移测量最小误差可达0.3%,满足实际工程需求。 展开更多

关键词 mems加速度传感器 加速度积分 拟合算法 位移测量系统

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基于MEMS加速度传感器的振动加速度测量系统设计 被引量：10

3

作者 徐磊 房立清 +1 位作者 齐子元 李旭 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第2期18-21,25,共5页

以MEMS加速度传感器为主体器件,设计了一种振动加速度实时测量和存储系统,利用串口显示助手读取显示测量系统的存储测量数据,通过振动试验台试验检验系统测量性能和抗过载能力。试验结果表明:该测量系统可完成振动加速度的实时测量,并... 以MEMS加速度传感器为主体器件,设计了一种振动加速度实时测量和存储系统,利用串口显示助手读取显示测量系统的存储测量数据,通过振动试验台试验检验系统测量性能和抗过载能力。试验结果表明:该测量系统可完成振动加速度的实时测量,并可承受至少100g的过载冲击。 展开更多

关键词 mems加速度传感器 测量系统设计 振动试验

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面向工程振动环境监测需求的MEMS加速度计及其应用 被引量：8

4

作者 高昕星 胡明祎 +2 位作者 兰日清 刘庆宾 赵安中 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-10,共10页

随着我国重大建设项目的日益增多,核电设施、大型桥梁、大科学装置等重要建筑工程对其所处环境的振动控制要求愈发苛刻,对工程振动的监测需求也日益强烈。基于硅微加工和超精密制造的MEMS加速度计集成度更高、尺寸更小、功耗和成本更低... 随着我国重大建设项目的日益增多,核电设施、大型桥梁、大科学装置等重要建筑工程对其所处环境的振动控制要求愈发苛刻,对工程振动的监测需求也日益强烈。基于硅微加工和超精密制造的MEMS加速度计集成度更高、尺寸更小、功耗和成本更低,高度契合需要使用极多加速度计的振动环境监测的应用需求。文中介绍了压电式和电容式MEMS加速度计的测量原理、技术特征和发展历程,以及它们所构成无线传感网络在国内外重要建筑上的结构健康监测应用,并根据振动监测系统技术发展需求,展望了MEMS加速度计的发展方向。 展开更多

关键词 传感器 mems加速度计 工程振动 振动测量 结构健康监测

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MEMS加速度传感器的距离测量性能分析 被引量：7

5

作者 陈建新 王荣 章韵 《电脑与电信》 2011年第11期30-32,共3页

当前MEMS加速度因其高性价比被广泛应用到游戏、医疗康复等领域。通常利用MEMS加速度测量位移,然而由于MEMS加速度自身缺陷,易受噪声影响,加速度测量值存在较大误差。如果不采用任何措施对数据处理,得到的误差会非常大。本文主要分析MEM... 当前MEMS加速度因其高性价比被广泛应用到游戏、医疗康复等领域。通常利用MEMS加速度测量位移,然而由于MEMS加速度自身缺陷,易受噪声影响,加速度测量值存在较大误差。如果不采用任何措施对数据处理,得到的误差会非常大。本文主要分析MEMS位移测量的准确性,及采用卡尔曼滤波器后的位移估计;探讨MEMS加速度距离测量的可行性,为MEMS加速度的应用提供参考。 展开更多

关键词 mems加速度 位移测量 卡尔曼滤波器

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三维MEMS加速度计的性能测试方法与分析 被引量：5

6

作者 徐夏 马游春 +1 位作者 翟成瑞 熊继军 《微计算机信息》 北大核心 2007年第02Z期208-210,共3页

文章针对一种三维MEMS加速度计,提出了三维加速度计的测试方法,并根据测试结果对此加速度计进行了性能分析。通过对其设计原理和内部结构的描述,指出该型MEMS加速度计的结构优点及性能特点。针对该加速度计,作者设计了测试装置,制作了... 文章针对一种三维MEMS加速度计,提出了三维加速度计的测试方法,并根据测试结果对此加速度计进行了性能分析。通过对其设计原理和内部结构的描述,指出该型MEMS加速度计的结构优点及性能特点。针对该加速度计,作者设计了测试装置,制作了测试电路,并在文章中详细描述了测试原理及整个测试过程。分别在三个方向上,对此三维MEMS加速度计进行了多次对比测试,同时采集包括标准加速度计输出和MEMS加速度计三向输出在内的四路信号,以便进行冲击方向上两加速度计的横向对比和三向MEMS加速度计的轴间耦合分析。测试结果表明,此测试方法和装置是可靠有效的,且具有一定的通用性可用于其它类似传感器的测试分析中。 展开更多

关键词 mems 三维 加速度计 测试

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一种用于振动测量的MEMS电磁式加速度计

7

作者 朱旭 金丽 +2 位作者 解琨阳 张敏娟 李孟委 《微纳电子技术》 CAS 2024年第6期98-105,共8页

基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然... 基于电磁感应原理,设计并制备了一种用于振动测量的微机电系统(MEMS)电磁式加速度计,其具有无源、集成度高、对加工工艺精度要求低及不受温度、湿度影响等优势。首先通过有限元分析软件对加速度计敏感结构及永磁体磁场进行仿真分析,然后利用MEMS微加工工艺制备敏感结构及电磁线圈等主要部件,将加速度计芯片与嵌有永磁体的陶瓷基板进行键合封装。通过敏感结构受到振动并带动线圈相对永磁体发生位移产生电压信号。最后通过振动测试系统对电磁式加速度计的灵敏度、量程、线性度及抗过载能力等动态参量进行评估。实验结果表明,在0~3g量程范围内,加速度计可实现对63~69 Hz频率振动的测量,灵敏度最高为263 mV/g,非线性误差为3.3%,可用于恶劣环境下低g值的振动测量。 展开更多

关键词 微机电系统(mems) 加速度计 振动测量 电磁式 永磁体

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一种高精度宽量程MEMS组合加速度计设计与优化 被引量：4

8

作者 徐向阳 张伟 《现代电子技术》 2021年第12期35-38,共4页

为了实现大温差宽量程范围内高精度测量载体的加速度、并稳定输出模拟信号与数字信号,文中设计改进一种车载MEMS加速度计。首先通过分析两种加速度计在0g附近的测量精度,然后比对两种电源稳压芯片在大温差范围内的稳定性和两种数/模转... 为了实现大温差宽量程范围内高精度测量载体的加速度、并稳定输出模拟信号与数字信号,文中设计改进一种车载MEMS加速度计。首先通过分析两种加速度计在0g附近的测量精度,然后比对两种电源稳压芯片在大温差范围内的稳定性和两种数/模转换器的分辨率和精度,找出高低温变化时零位温度偏移过大的原因,最后设计多组对照实验进行验证。解决了高低温情况下零位输出温度偏移过大的问题。最终实现了-45~85℃全温范围内零偏变化小于5 mg,改进后的高低温相对常温的零位最大偏差均方差提高了21.42倍,满足了项目要求。 展开更多

关键词 加速度计 车载mems 芯片稳定性 转换器精度 温度偏移 测量精度 对照实验

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基于融合模型的高精度倾角测量系统设计 被引量：4

9

作者 刘伟 李杰 王一焕 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1619-1624,共6页

针对现有倾角测量在宽范围内误差大的问题,提出了一种基于融合模型的高精度倾角测量系统设计方案,首先通过测量误差机理分析建立双MEMS加速度计的融合模型,再拟定标定方案确定模型相关参数,最后对硬、软件进行设计,可实现0-360°内... 针对现有倾角测量在宽范围内误差大的问题,提出了一种基于融合模型的高精度倾角测量系统设计方案,首先通过测量误差机理分析建立双MEMS加速度计的融合模型,再拟定标定方案确定模型相关参数,最后对硬、软件进行设计,可实现0-360°内角度的高精度测量。经高精度转台对比实验验证,该设计系统具有功耗低、宽测量范围内精度高等优点,能够实现在宽范围（0-360°）的高精度测量,且测量精度达到±0.05°。 展开更多

关键词 mems加速度计 倾角测量 融合模型 系统标定

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MEMS加速度计的动态倾角测量性能研究 被引量：3

10

作者 王鹏 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2012年第10期2661-2663,共3页

为了分析MEMS加速度计的动态倾角测量性能,组建了虚拟仪器架构的倾角测量系统,通过设计的模拟实验对MEMS加速度计和传统膜电位倾角传感器的动态倾角测量性能进行了比较研究;结果显示:两种传感器所测的动态倾角信号具有很强的相关性,利... 为了分析MEMS加速度计的动态倾角测量性能,组建了虚拟仪器架构的倾角测量系统,通过设计的模拟实验对MEMS加速度计和传统膜电位倾角传感器的动态倾角测量性能进行了比较研究;结果显示:两种传感器所测的动态倾角信号具有很强的相关性,利用拟合曲线所得加速度计所测信号与基准信号间的最大偏差、均方误差、平均能量差异等指标均小于传统倾角传感器所测数据;提高运行速度后发现倾角信号振荡加剧,加速度计所测信号波动幅度较小且高频成分丰富,膜电位倾角传感器所测信号出现相位滞后;表明MEMS加速度计适合于一般工业场合下的低速动态测量,其所测信号与基准信号间的偏差小,信号波动幅度小、失真小;采用软、硬件信号处理手段,可以有效改善环境干扰对测量的影响。 展开更多

关键词 mems加速度计 动态倾角测量 刚性罐道 膜电位传感器

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基于MEMS加速度传感器的线阵式长跨度连续位移测量系统设计与实现 被引量：3

11

作者 毛良明 边静如 《测控技术》 CSCD 2015年第8期8-11,共4页

随着MEMS加速度传感器技术的发展与大规模应用,为多维度位移测量提供了技术手段。根据MEMS加速度传感器所具有的高精度、高可靠性等技术特点,设计了一种空间结构呈线阵分布规律的、由多个MEMS加速度传感器组成的长跨度位移传感器,为大... 随着MEMS加速度传感器技术的发展与大规模应用,为多维度位移测量提供了技术手段。根据MEMS加速度传感器所具有的高精度、高可靠性等技术特点,设计了一种空间结构呈线阵分布规律的、由多个MEMS加速度传感器组成的长跨度位移传感器,为大坝、边坡等大型结构体的水平位移或沉降位移监测提供了一种全新的自动化测量系统。 展开更多

关键词 mems传感器 加速度传感器 位移 智能化传感器 测量系统

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基于复连续小波变换和MEMS加速度计测量的管道连接器辨识(英文) 被引量：2

12

作者 管练武 高延滨 +2 位作者 刘繁明 彭泽波 Aboelmagd Noureldin 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期726-731,共6页

管道连接器用于连接两个相邻的直管道段,且圆柱形管道测量装置(PIG)在每个直管道段内的方位角和俯仰角都是不变的。因此,精确地管道连接器辨识能为基于MEMS惯性传感器的PIG定位系统在对应的直管道段提供方位角和俯仰角更新指示。提出了... 管道连接器用于连接两个相邻的直管道段,且圆柱形管道测量装置(PIG)在每个直管道段内的方位角和俯仰角都是不变的。因此,精确地管道连接器辨识能为基于MEMS惯性传感器的PIG定位系统在对应的直管道段提供方位角和俯仰角更新指示。提出了一种采用复连续小波变换方法分析PIG内加速度计测量数据的管道连接器辨识方法。首先,分别采用三轴转台和轮式机器人搭载MEMS惯性传感器来模拟PIG在管道内运动,并获取仿真数据。然后,运用复连续小波变换方法分析和提取加速度计原始测量数据及其降噪后测量数据,实现管道连接器辨识。最后,管道连接器辨识结果表明,该方法可在不增加成本前提下为PIG定位系统在直管道段提供方位角和俯仰角更新指示。 展开更多

关键词 管道连接器辨识 管道测量装置 复连续小波变换 mems加速度计测量

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硅微加速度计及其集成测量系统研究 被引量：1

13

作者 张文栋 周兆英 +4 位作者 叶雄英 才海男 崔天宏 王晓浩 熊继军 《测试技术学报》 1996年第2期14-21,共8页

本文从加速度传感器军民两方面的需求出发,介绍了MEMS制造技术及国外采用MEMS加工技术研制的几种一维和三维硅加速度传感器,在此基础上研究了集成加速度测量系统及其工作原理。

关键词 mems 加速度计 集成系统 测量

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基于MEMS传感器斜度测量系统设计

14

作者 梁栋栋 魏立峰 胡爽 《传感器世界》 2006年第8期27-30,共4页

本文首先对系统设计中关键芯片MEMS双轴加速度传感器ADXL202E作了简介,然后详细的阐述了它在斜度测量中的应用,给出了斜度测量仪的设计方法。

关键词 加速度传感器 单片机 ADXL202E mems

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基于FPGA的国产MSA009加速度计测试系统设计 被引量：1

15

作者 胡陈君 李杰 +1 位作者 景增增 郝晓明 《计算机测量与控制》 2015年第5期1472-1475,共4页

针对国产MEMS加速度计MSA009的工作原理和输出特性,设计了一种测试系统,以SpartanⅡ系列的XC2S30为主控芯片,并结合外围电路搭建了测试系统;基于ISE 8.1平台,采用VHDL硬件描述语言实现了对A/D转换芯片和Flash的控制,完成了加速度计输出... 针对国产MEMS加速度计MSA009的工作原理和输出特性,设计了一种测试系统,以SpartanⅡ系列的XC2S30为主控芯片,并结合外围电路搭建了测试系统;基于ISE 8.1平台,采用VHDL硬件描述语言实现了对A/D转换芯片和Flash的控制,完成了加速度计输出信号的实时采集与存储;利用高精度三轴位置速率转台对测试系统进行试验验证,并对所采集的数据进行分析处理;经试验论证,该测试系统实现了对MSA009加速度计的测试,具有良好的实用性、稳定性。 展开更多

关键词 mems加速度计 FPGA 测试系统 存储

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微机械加速度计中的寄生电容对噪声的影响

16

作者 朱忠益 刘义冬 金仲和 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期17-20,共4页

主要分析变面积式微机械加速度敏感元件中的固定平行电极间寄生电容对系统噪声的影响,建立敏感元件的电磁仿真模型,进行噪声公式的推导,并得到了实验验证。通过仿真分析发现,铝电极下的玻璃衬底是增大该寄生电容的主要因素。实验结果表... 主要分析变面积式微机械加速度敏感元件中的固定平行电极间寄生电容对系统噪声的影响,建立敏感元件的电磁仿真模型,进行噪声公式的推导,并得到了实验验证。通过仿真分析发现,铝电极下的玻璃衬底是增大该寄生电容的主要因素。实验结果表明,该寄生电容会增加60%以上的系统噪声。 展开更多

关键词 微机电加速度计 寄生电容 噪声分析 电容检测

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典型MEMS和可穿戴传感技术的新发展 被引量：19

17

作者 赵正平 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2015年第1期1-13,共13页

MEMS技术经过20多年的发展已进入移动网络时代的发展阶段。从该发展阶段的典型MEMS器件入手,能够从多种MEMS器件的发展中提取出MEMS发展技术路线。介绍了包含MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS惯性测量单元(IMU)、MEMS麦克风和RF MEMS等... MEMS技术经过20多年的发展已进入移动网络时代的发展阶段。从该发展阶段的典型MEMS器件入手,能够从多种MEMS器件的发展中提取出MEMS发展技术路线。介绍了包含MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS惯性测量单元(IMU)、MEMS麦克风和RF MEMS等新发展阶段的典型MEMS器件近两年的新进展,同时介绍了在设计、工艺、新原理、新材料和新电路结构等方面新的进步或创新,并评估了MEMS技术发展的趋势。同时也对MEMS的集成创新,即可穿戴传感技术的近期发展,按照其获取信息的分类(活动、生理和环境)进行了综述。 展开更多

关键词 mems加速度计 mems陀螺仪 惯性测量单元(IMU) RF mems 可穿戴传感 mems麦克风

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现代军用MEMS惯性传感器技术进展 被引量：8

18

作者 李红光 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第8期4-7,共4页

现代化军事需求小型惯性传感器。技术已成熟的惯性导航和制导系统包括机械陀螺、环形激光陀螺(RLGs)、光纤陀螺(FOGs)以及半球共振陀螺(HRGs)。现在主要用于军事的还有微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速计。采用光子晶体光纤(PCFs)的干涉光... 现代化军事需求小型惯性传感器。技术已成熟的惯性导航和制导系统包括机械陀螺、环形激光陀螺(RLGs)、光纤陀螺(FOGs)以及半球共振陀螺(HRGs)。现在主要用于军事的还有微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速计。采用光子晶体光纤(PCFs)的干涉光纤陀螺(IFOGs),即PC—IFOGs。重点阐述MEMS/集成光(IO)波导惯性传感器技术进展。分析小型陀螺仪和加速计技术发展前景及在未来快速反应,精确打击中的作用。 展开更多

关键词 微电子机械系统 惯性传感器 mems陀螺 mems加速计 mems惯性测量仪 小型惯性测量仪 集成光波导陀螺

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一种振动测量用电容式硅基MEMS加速度计 被引量：3

19

作者 王宁 杨拥军 +1 位作者 任臣 温彦志 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第1期108-115,共8页

为了解决目前微电子机械系统(MEMS)加速度计在振动测量领域量程小和振动测量精度低等问题,基于绝缘体上硅(SOI)加工工艺,设计并制作了一款梳齿电容式MEMS加速度计。通过提高工作模态频率和干扰模态频差,提升了加速度计振动环境适应性;... 为了解决目前微电子机械系统(MEMS)加速度计在振动测量领域量程小和振动测量精度低等问题,基于绝缘体上硅(SOI)加工工艺,设计并制作了一款梳齿电容式MEMS加速度计。通过提高工作模态频率和干扰模态频差,提升了加速度计振动环境适应性;加速度计量程达到±50g,非线性度0.2%,横向灵敏度0.17%,分辨率优于0.5mg,体积9 mm×9 mm×2.7 mm,功率损耗30 mW。针对随机振动环境对加速度计的输出精度进行了实验验证,结果表明,MEMS加速度计与标准传感器的输出误差为2.69%,能够满足大部分工程应用需求。 展开更多

关键词 微电子机械系统(mems) 加速度计 绝缘体上硅(SOI) 振动测量 高精度

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基于定向钻进技术的随钻测量系统应用研究 被引量：5

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作者 代晨昱 燕斌 +2 位作者 樊依林 刘耀波 陈龙 《能源与环保》 2017年第7期214-217,共4页

针对煤矿井下深孔钻进轨迹难以精准控制的问题,提出以定向钻进技术为理论基础,以三轴加速度计与三轴磁强计结合的传感结构为测量方式,在此基础上利用MEMS微硅加速度计和MEMS磁阻式磁强计进行系统设计,构成随钻测量系统,实现全空间姿态... 针对煤矿井下深孔钻进轨迹难以精准控制的问题,提出以定向钻进技术为理论基础,以三轴加速度计与三轴磁强计结合的传感结构为测量方式,在此基础上利用MEMS微硅加速度计和MEMS磁阻式磁强计进行系统设计,构成随钻测量系统,实现全空间姿态的高精度测量。并通过煤矿井下3个对穿孔的工业性试验对测量系统的工作性能进行了验证,试验结果表明,该系统所采集到的数据能够准确反映钻孔的真实轨迹,为煤矿井下深孔钻进轨迹控制提供了有力的装备保障。 展开更多

关键词 定向钻进技术 三轴加速度计 三轴磁强计 mems 随钻测量系统 轨迹控制

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