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微机械开放式z轴射流陀螺敏感机理的研究 被引量：1
1
作者 朴林华 朴然 +1 位作者 常兴远 胡永辉 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期19-23,共5页
揭示了一种基于开放式气流通道的微机械z轴射流陀螺的敏感机理。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析法,计算了敏感元件内部气流场,并给出了数学模型。计算和测试结果表明:敏感元件内有一开放式的气流通道,分别设置两个入口和一个出口... 揭示了一种基于开放式气流通道的微机械z轴射流陀螺的敏感机理。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析法,计算了敏感元件内部气流场,并给出了数学模型。计算和测试结果表明:敏感元件内有一开放式的气流通道,分别设置两个入口和一个出口,气流在压电泵的驱动下,由两个入口进入并汇聚,由喷口喷出的气流在射流敏感室形成射流敏感体并从出口流出。在静止条件下,射流敏感体相对热线r1和r2对称分布,作为电桥两个臂的热线r1和r2之间的速度梯度βx=0,电桥平衡,输出电压为0;有角速度输入时,射流敏感体在哥氏力的作用下沿着z轴发生偏转,射流敏感体相对热线r1和r2不再对称分布,βx随着角速度的增加而加大,在其他材料和结果参数不变的情况下,由于射流敏感体与热线r1和r2不对称的热量交换,热线r1和r2的电阻发生不对称的改变,导致电桥失去平衡,电桥输出与输入角速度成正比的不平衡电压。在±120(°)/s的输入范围内,陀螺灵敏度为2.0μV/[(°)·s-1],非线性度优于0.5%,功耗为5.2mW,热线电阻为3Ω,热线电阻温度系数为2 600℃-1。这种微机械开放式z轴陀螺敏感元件内气流由开放的入口和出口之间形成定向流动,无需气流在敏感元件内循环,敏感元件结构简单。 展开更多
关键词 角速度 开放式气流通道 射流陀螺 敏感机理 灵敏度
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敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响 被引量：1
2
作者 朴林华 崔雪梅 +3 位作者 董浩亮 赵京京 秦艺 谭家成 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期826-829,共4页
研究了干燥空气、N2和He等3种常用敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响。采用有限元法计算了输入角速度ωi=20(°)/s时敏感元件内的流场。计算结果和实验表明,改变敏感元件内敏感工作气体的种类,流场分布也随之变化。ωi=20(°... 研究了干燥空气、N2和He等3种常用敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响。采用有限元法计算了输入角速度ωi=20(°)/s时敏感元件内的流场。计算结果和实验表明,改变敏感元件内敏感工作气体的种类,流场分布也随之变化。ωi=20(°)/s时,两热电阻丝r1、r2处的气流速度差ΔvN2>ΔvAIR>ΔvHe。灵敏度系数KN2>KAIR>KHe,其中KN2=1.05 KAIR,KHe=0.21%KAIR。N2对应的灵敏度最高,热电阻丝抗氧化,稳定性较好,但成本高;干燥空气的灵敏度次之,热电阻丝易氧化,稳定性差;He对应的灵敏度最小,热电阻丝不易氧化,稳定性最好。该文解释了敏感工作气体对射流陀螺灵敏度的影响机理,为提高射流陀螺的实用性,满足不同工程需要开辟了一个新的途径。 展开更多
关键词 工作气体 射流 灵敏度 陀螺 对流场 有限元法
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二维压电射流陀螺的研究 被引量：1
3
作者 朴林华 吕耀杰 +1 位作者 王义 张福学 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期14-16,共3页
提出了一种二维压电射流陀螺。采用双垂直热电阻丝,敏感二维角速度;通过简支边支撑压电泵振子,提高了陀螺的灵敏度;采用叠片状圆台凹槽型喷嘴,提高了该陀螺的稳定性和重复性;利用软件补偿处理,提高了陀螺的温度性能和线性度。实验表明,... 提出了一种二维压电射流陀螺。采用双垂直热电阻丝,敏感二维角速度;通过简支边支撑压电泵振子,提高了陀螺的灵敏度;采用叠片状圆台凹槽型喷嘴,提高了该陀螺的稳定性和重复性;利用软件补偿处理,提高了陀螺的温度性能和线性度。实验表明,该陀螺的灵敏度提高近一倍,零位变化量从10%下降到≤0.2%,工作温度从–10^+40℃扩展到–45^+65℃,非线性度从1%下降到≤0.5%,灵敏度的变化量从10%下降到≤0.6%。 展开更多
关键词 电子技术 射流陀螺 结构设计 角速度
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微机械开放式射流陀螺的敏感原理和数值仿真
4
作者 朴林华 朴然 +1 位作者 常兴远 胡永辉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1483-1487,共5页
提出了一种基于开放式气流通道的微机械射流陀螺的设计、敏感原理和数值仿真。敏感元件内部气流的运动采用基于流固耦合的三维瞬态数值分析计算,计算和测试结果表明:(1)气流在压电泵的驱动下,由开放式气流通道的两个入口进入并汇聚,由... 提出了一种基于开放式气流通道的微机械射流陀螺的设计、敏感原理和数值仿真。敏感元件内部气流的运动采用基于流固耦合的三维瞬态数值分析计算,计算和测试结果表明:(1)气流在压电泵的驱动下,由开放式气流通道的两个入口进入并汇聚,由喷口喷出并在射流敏感室形成射流敏感体,在入口和出口之间形成定向流动。(2)射流敏感体在哥氏力的作用下发生偏转,与作为电桥臂的热线发生热量交换,导致电桥输出与输入角速度成正比的不平衡电压。(3)陀螺灵敏度为SFZ=2.0μV/°/s,非线性度优于0.5%。 展开更多
关键词 射流陀螺 开放式气流通道 MEMS 角速度 热线
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智能型自校准压电射流陀螺
5
作者 范茂彦 张丽芳 《传感器世界》 2004年第8期24-27,共4页
本文介绍了压电射流陀螺静态自校准方案,即利用力矩电机、光电编码器、单片机组成精确测速系统并给出标准信号,以校准压电射流陀螺零位误差、灵敏度误差,并通过多传感器信息融合技术改善非线性误差、降低温漂、时漂,提高压电射流陀螺的... 本文介绍了压电射流陀螺静态自校准方案,即利用力矩电机、光电编码器、单片机组成精确测速系统并给出标准信号,以校准压电射流陀螺零位误差、灵敏度误差,并通过多传感器信息融合技术改善非线性误差、降低温漂、时漂,提高压电射流陀螺的综合性能。新研制的智能型自校准压电射流陀螺有望在末制导炮弹滚转控制系统和惯性稳定控制系统中得到应用。 展开更多
关键词 自校准 信息融合 力矩电机 光电编码器 单片机 压电射流陀螺
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微机械开放式射流陀螺设计和有限元分析
6
作者 朴林华 朴然 +1 位作者 胡永辉 常兴远 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第6期92-95,99,共5页
给出了一种基于开放式气流通道的Z轴微机械射流陀螺的设计和仿真。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析方法,计算了敏感元件内部气流场。计算结果和测试表明:在压电陶瓷振子振动的一个完整周期内,射流敏感室内维持一个稳定的射流敏感... 给出了一种基于开放式气流通道的Z轴微机械射流陀螺的设计和仿真。采用基于流固耦合的三维瞬态有限元分析方法,计算了敏感元件内部气流场。计算结果和测试表明:在压电陶瓷振子振动的一个完整周期内,射流敏感室内维持一个稳定的射流敏感体,为利用哥氏效应制作微机械开放式Z轴射流陀螺奠定了敏感基础;气流在压电泵的驱动下,由2个入口进入并汇聚,在喷口形成速度较大的射流敏感体后从出口流出,在入口和出口之间形成稳定的流动;满足预期响应频率的热线和喷口距离L_Z=1.8 mm,满足非线性度最小预期的两个平行热线之间的最佳距离Δl=0.7 mm;在静止条件下,热线r1和r2之间的速度梯度βX为零,随着角速度的输入,r1和r2之间的速度梯度βX不再为零,而随着角速度增加而加大;在±120°/s的输入范围内,陀螺灵敏度为SFz=2.0μV/((°)/s),非线性度优于0.5%,功耗为5.2 m W,热线电阻值R=3Ω,热线电阻温度系数TCR=2 600/℃。提出的有限元分析方法为微机械开放式Z轴陀螺的优化设计开辟了有效的研究途径。 展开更多
关键词 角速度 开放式气流通道 射流陀螺 有限元分析 热线
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驱动方式对微流体陀螺仪输出信号的影响 被引量：2
7
作者 赵燕 苏岩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期889-893,共5页
研究了不同驱动方式下微流体陀螺仪敏感信号的检测方法及其特性。介绍了陀螺仪的工作原理,给出了两种驱动方式下的信号检测方案。直流电压驱动时,敏感到直流流速,经过差动电桥放大后,可得输出电压。交流电压驱动时,敏感到交流流速,用相... 研究了不同驱动方式下微流体陀螺仪敏感信号的检测方法及其特性。介绍了陀螺仪的工作原理,给出了两种驱动方式下的信号检测方案。直流电压驱动时,敏感到直流流速,经过差动电桥放大后,可得输出电压。交流电压驱动时,敏感到交流流速,用相干检测方法提取有用信号,通过低通滤波、放大,最终得到正比于外界输入角速度的直流电压。实验数据分析可得:交流电压驱动时,输出信号的标度因数为17.05μV/(°)s-1,标度因数非线性为5.725%,标度因数对称性为4.52%,零偏及零偏稳定性为1 066°/s和14.3°/s;直流驱动时指标分别为400.8μV/(°)s-1、12.129%、15.29%、4 803°/s和43.5°/s。结果表明:从综合指标方面看交流电压驱动方式和相关检测方案下测量效果最佳。 展开更多
关键词 微流体陀螺 驱动方式 信号测量
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MEMS射流角速率传感器中微悬空铂丝加工工艺的优化设计
8
作者 张乐 余婷婷 +2 位作者 孙丽娜 张璐 闫桂珍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期632-635,共4页
MEMS射流角速率传感器的工作原理是当有外加角速度时,腔内射流发生偏转,此时腔内产生的不对称温度分布通过微悬空铂丝输出一个差分电压信号。由于器件中的气流在工作平面上作循环运动,这样器件的性能强烈依赖于悬空热敏检测丝的对称性... MEMS射流角速率传感器的工作原理是当有外加角速度时,腔内射流发生偏转,此时腔内产生的不对称温度分布通过微悬空铂丝输出一个差分电压信号。由于器件中的气流在工作平面上作循环运动,这样器件的性能强烈依赖于悬空热敏检测丝的对称性和平整度。考察了不同退火条件对SiC支撑层内应力的影响,结果发现在450℃退火半小时的条件下产生低的张应力SiC,既满足了平整性要求又能很好地保护其下的玻璃衬底。还研究了不同厚度的SiC层在纯HF溶液中腐蚀1h对玻璃的保护和金属层的"起皮"现象,得出1μm厚的SiC能有效地防止玻璃表面被腐蚀,而延长反溅射的时间可避免金属层"起皮"现象发生。 展开更多
关键词 MEMS射流角速率传感器 热敏电阻丝 等离子体增强化学气相淀积碳化硅
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喷嘴阵射流陀螺温度场与压强有限元分析
9
作者 陈敬波 朴林华 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2013年第5期12-14,23,共4页
研究了喷嘴阵射流陀螺敏感元件内部温度场和压强分布。采用Ansys有限元分析软件,分别计算了喷嘴阵结构敏感腔体内部温度分布和压强分布。计算结果表明:在距出口1.5 mm处平行放置的两热电阻丝在通电加热作用下,提高了热电阻丝周围的气体... 研究了喷嘴阵射流陀螺敏感元件内部温度场和压强分布。采用Ansys有限元分析软件,分别计算了喷嘴阵结构敏感腔体内部温度分布和压强分布。计算结果表明:在距出口1.5 mm处平行放置的两热电阻丝在通电加热作用下,提高了热电阻丝周围的气体的温度,使敏感腔体内靠近热电阻丝处气体产生温度梯度,并且温度梯度关于腔体中心轴对称;靠近出气口处的压强比腔体内其他位置压强高,压强值为0.211 09 Pa,腔体内其他位置的压强范围为(3.69×10-16P^1.52×10-15)Pa,可视为0 Pa。对喷嘴阵陀螺的结构优化,提高其性能提供了理论依据。 展开更多
关键词 喷嘴阵射流陀螺 有限元分析 温度场 压强
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