石英振梁加速度计谐振器的结构设计

石英谐振器的设计是实现高精度石英振梁加速度计的关键。首先对石英晶体的最优切型切角结构进行研究,确定石英晶体的最优切型切角为(xyt)5°。其次,理论分析并通过仿真验证了石英谐振器的结构参数对石英振梁加速度计标度因数的影响,并对石英谐振器的结构参数进行了优化。最后,对石英谐振器进行了模态仿真,并分析了石英谐振器的尺寸制作偏差对标度因数的影响。用有限元分析方法得到了石英谐振器的理想振型,且石英振梁加速度计的标度因数为40 Hz/g。理论及仿真结果表明该石英谐振器可应用于高标度因数石英振梁加速度计中。     

高精度石英振梁加速度计挠性支承设计研究

分析了石英振梁加速度计的工作原理和结构设计,确定出挠性支承的结构形式.根据力学原理给出了挠性支承的设计计算公式,并依据挠性支承的结构设计原则,确定了加速度计基本结构参数.利用有限元分析软件对该加速度计建模并进行整体的位移分布、应力特性等有限元力学分析,软件仿真结果与理论计算的摆片端部位移相差小于3%,支承在极限范围内不会断裂,证明了所建立的支承力学模型正确,这为优化结构设计提供了理论依据和方法.     

石英振梁加速度计静态输入输出特性

通过平衡方程建立了一种石英振梁加速度计敏感元件的静力学模型,分别利用梁弯曲振动微分方程和有限元分析方法获得了敏感元件的输入加速度与输出频率之间的精确关系,从而从理论上获得了敏感元件的静态输入输出特性。通过离心试验对所设计的加速度计进行了标定,并与理论计算结果进行比对,最终认为理论计算能够准确的反映出石英振梁加速度计的静态输入输出特性。同时,该计算方法可以为其他包含振梁的传感器的设计提供依据。最后,提出了实测结果与理论计算存在偏差的原因:标度因数的偏差来源于振梁厚度的加工误差,非线性度的偏差来源于装配角度偏差以及外界温度变化引起的频率漂移等因素。     

三轴压阻微加速度计的结构力学分析

为了提高三轴加速度计机械精度和加工过程中硅片的一致性,设计了基于SOI的单质量块四边八梁结构的三轴加速度计。通过连接扩散在梁上的压敏电阻构成得惠斯通电桥检测三个方向的加速度信号。电桥设计为开环形式,并给出三个方向的电桥输出。结合材料力学和振动力学中的相关理论,建立了结构的数学模型,并对其进行了系统的力学分析,从而得出结构参数对加速度计的一阶固有频率、灵敏度等性能的影响。利用有限元ANSYS仿真软件对结构模型进行了静态和模态分析,验证了力学分析的正确性。最后设计了八张版图及一套可行的工艺流程并加工出加速度计裸片。该微加速度计可同时检测三维加速度矢量,且电桥和结构的设计均较好的抑制了横向效应。     

惯性平台台体结构实验模态参数识别及灵敏度分析

惯性平台台体的动态特性直接决定着惯性仪表的工作精度和可靠性，模态分析是研究机械系统动态特性的主要方法之一。在概述了实验模态分析理论的基础上，建立了某型号平台台体结构的实验模型，对其进行了实验模态分析。通过对实验结果与有限元计算结果比较，验证了有限元结果较为准确；同时针对结构存在的问题，通过灵敏度分析对结构的动力修改提出了改进意见。     

梳齿式微机械力平衡加速度计

讨论了一种梳齿式微机械加速度计，介绍了表头微机构的特点和系统工作原理。通过对加速度计机械模型的分析，计算得出了加速度计的主要设计性能指标。另外还比较完整的提供了加速度计各项性能试验的数据，试验结果与理论分析能很好地吻合，说明加速度计的性能指标基本达到设计要求，证明这种加速度计的设计是成功的。     

微机械加速度计及电容检测电路的设计

本文讨论一种扭摆式微机械加速度计.介绍其敏感元件的结构,振动模态和数学模型,说明了集成电容检测电路的原理,并对该电路进行了具体设计,利用PSPICE软件进行仿真分析,结果证明完全达到要求,并给出了同步解调器电路的形式,为进行版图设计打下了基础.     

模型不确定压电柔性结构的多目标振动控制

以压电柔性结构为对象,考虑其被控模态参数的不确定性和因剔除残余模态所引起的动态不确定性,建立了结构的不确定线性分式模型;根据不确定模型设计了一个对结构进行振动控制的动态输出反馈控制器,使闭环系统满足鲁棒稳定、扰动抑制、极点配置约束及控制输入约束等性能要求;并利用线性矩阵不等式,将具有多个性能要求的振动控制问题转化为具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题。最后以简支压电柔性梁为例,设计了一个融合多性能指标的动态输出反馈非同位控制器,并给出了仿真结果。     

空间结构耦合模态控制及实验研究

智能结构以主动元件为传感器和驱动器,根据结构的动态响应和控制要求,自适应地改变结构的动态性能,实现结构特性的自调节功能,以增强结构适应于外界环境变化的能力.结构振动主动控制方法中常用的模态空间控制方法,就是将系统方程转化到模态坐标下,从而得到内部解耦的以模态坐标表示的方程组,然后根据一定的控制方法,计算出模态控制力,实现实时控制.该方法计算简单,效率高,能满足实时控制的需要.本文根据一个三层智能结构主动控制实验,介绍了耦合模态控制理论及实现方法,设计并阐述了压电主元杆件的工作原理,根据Riccati方程得到了主元杆件的最优布置.通过对实验数据运用五点滑动平均平滑法进行处理分析及频谱分析可以看到,智能结构通过主动控制,对相应的控制模态位移及加速度有很大的抑制作用,对应的模态阻尼系数得到了不同程度的提高.     

弹性——粘弹性复合结构的动态载荷识别

提出了一种识别弹性－－粘弹性复合结构动态载荷频域方法。首先将复合结构利用约对值模态应变能方法（ＡＶＭＳＥ）进行模态分析而获得模态参数，其次在频域中通过模态变换法求得动态载荷谱。通过两个算例说明方法的应用，其结果表明该方法是有铲的，识别精度是好的。并对该方法应用中的一些问题进行了讨论。     

An experimental investigation of viscoelastic damping for beam type accelerometers

Accelerometers have been recognized as the primary transducer used to measure dynamic characteristics of vibrating structures for many years. They maintain excellent linearity over a wide frequency range, self generating capabilities, high sensitivity, and compact design. However, as each new accelerometer is designed, different characteristics emerge which may be either desirable or undesirable depending on the particular application of the device.     

精密离心机结构动静态特性计算

精密离心机是测量和标定加速度计的重要设备，而加速度计的精度直接关系到运载体的导航精度，本文结合精密离心机的机械结构设计，利用结构分析的有限元方法，对离心机结构设计的方案进行了详细的结构动静态特性分析计算，得出了精密离心机的动静态特性。     

大量程石英加速度计二元调宽再平衡回路的设计与应用

二元调宽再平衡回路具有施矩功率恒定，转换精度高，易于同计算机通讯等一系列优点，因而在惯性元件伺服回路中得到广泛应用。中介绍了二元调宽再平衡回路在大量程石英加速度计线路上的应用，通过理论设计和试验，选择合理电参数，并取得了满意的结果。     

Use of magnetorheological elastomer in an adaptive sandwich beam with conductive skins. Part I: Magnetoelastic loads in conductive skins

In this study, the magnetoelastic loads for a vibrating conductive beam exposed perpendicularly to an applied steady magnetic field are addressed analytically by considering the effect of finite dimensions. The dynamic equation of such vibrating beam is presented and a simply supported conductive beam is simulated. The simulation indicates that the magnetoelastic loads affect the dynamic properties of the vibrating beam significantly only when the thickness of the beam is extremely small. This work is the basis for investigating and analyzing the field-controllable dynamic properties of a sandwich beam composed of conductive thin outer skins and a magnetorheological elastomer core, which will be presented in the second part of this research.     

直线振动筛相似模拟动应力研究

对27m2大型直线振动筛的相似试验模型进行了动应力测试,得到了试验模型筛筛体梁、板关键点处的最大动应力应变值。根据量纲分析法和方程分析法推导的工作状态参数相似关系,通过对原型筛与缩小的相似试验模型筛的试验结果对比分析,验证了相似模型与原型试验数据的一致性及可靠性,证实了利用缩小的相似试验模型进行动态测试及分析的有效性。本文结果为提高直线振动筛的使用寿命及结构的优化设计提供了理论依据,也为相似试验模型的发展研究提供了参考。     

用A/D和FPGA实现的加速度计数据读出系统

加速度计是惯性导航系统的核心部件，通常加速度计输出为模拟电流信号，为便于导航计算机的数字处理，需经过A／D、I／F或V／F转换。针对应用背景实时、高精度、宽动态范围的要求，文中采用高分辨率模数转换器和嵌入式现场可编程门阵列组成石英挠性加速度计串行数据读出系统，设计了系统的硬件和软件。系统解决的几项关键技术，如数据采集逻辑电路设计、高分辨率A／D的接口电路设计等，可为其它要求宽动态范围的传感器接口系统所利用。     

高g值加速度传感器的标定

利用Hopkinson压杆装置,采用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行了标定,并给出了加速度传感器灵敏度系数的标定公式。实验结果表明,本文中研制的利用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行标定的实验装置可满足标定的精度要求,而且整个校准系统结构简单,易于操作。     

Dynamic analysis of a flexible hub-beam system with tip mass

For a dynamic system of a rigid hub and a flexible cantilever beam, the traditional hybrid coordinate model assumes the small deformation in structural dynamics where axial and transverse displacements at any point in the beam are uncoupled. This traditional hybrid coordinate model is referred as the zeroth-order approximation coupling model in this paper, which may result in divergence to the dynamic problem of some rigid–flexible coupling systems with high rotational speed. In this paper, characteristics of a flexible hub-beam system with a tip mass is studied. Based on the Hamilton theory and the finite element discretization method, and in consideration of the second-order coupling quantity of the axial displacement caused by the transverse displacement of the beam, the rigid–flexible coupling dynamic model (referred as the first-order approximation coupling (FOAC) model in this paper) and the corresponding model in non-inertial system for the flexible hub-beam system with a tip mass are presented firstly, then the dynamic characteristics of the system are studied through numerical simulations under twos cases: the large motion of the system is known and is unknown. Simulation and comparison studies using both the traditional zeroth-order model and the proposed first-order model show that even small tip mass may affect dynamic characteristics of the system significantly, which may result in the largening of vibrating amplitude and the descending of vibrating frequency of the beam, and may affect end position of the hub-beam system as well. The effect of the tip mass becomes large along with the increasing of rotating speed of large motion of the system. When the large motion of the system is at low speed, the traditional ZOAC model may lead to a large error, whereas the proposed FOAC model is valid. When the large motion is at high speed, the ZOAC model may result in divergence to the dynamic problem of the flexible hub-beam system, while the proposed second model can still accurately describe the dynamic hub-beam system.     

静电悬浮转子微陀螺及其关键技术

静电悬浮转子微陀螺具有比振动式微陀螺精度高的潜在优点，并可同时测量二轴角速度和三轴线加速度。介绍了静电悬浮转子微陀螺的研究现状。对该静电悬浮转子微F1螺／加速度计的工作原理、特点进行了分析，并对实现高精度静电悬浮转子微陀螺／加速度计晌关键技术如静电稳定悬浮、微位移检测控制、静电恒速旋转驱动、微机械加工和真空封装技术等进行了探讨。指出这一新颖MEMS陀螺是高精度多轴集成微惯性传感器技术发展的一个重要方向，具有广阔的应用前号和较大的发展潜力。     

连续梁在周期荷载下的动力稳定性简化分析方法

对于一般任意支撑的连续梁结构动力稳定性问题，已有的计算方法求解过程都很复杂，给工程设计带来极大的不便．本文提出了一个简化的分析方法，利用现有的商业软件，只需求得连续梁的自然频率及静力屈曲（失稳）荷载，就可容易得到结构的动力失稳区域，当考虑结构阻尼对不稳定区域的影响时，可将阻尼矩阵表达为Rayleigh阻尼的形式．研究结果表明：采用本文计算方法与已有的理论计算方法得到的连续梁主参数共振的不稳定边界非常吻合，而本文计算方法更为简单，计算结果可靠，计算精度高，可满足工程设计的需要．