高精度光杠桿式微加速度計(jì)的研究.pdf

1、現(xiàn)代海陸空天運(yùn)載體的自動(dòng)駕駛技術(shù)與高技術(shù)武器精確導(dǎo)航技術(shù)的迅猛發(fā)展，促進(jìn)了導(dǎo)航與制導(dǎo)技術(shù)的飛速發(fā)展。慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)技術(shù)是唯一具有自主性的導(dǎo)航技術(shù)，具有抗干擾、隱蔽性好的特點(diǎn)，倍受重視。慣性技術(shù)又是現(xiàn)代立體化戰(zhàn)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)精確打擊與防衛(wèi)的關(guān)鍵技術(shù)，在國(guó)防領(lǐng)域有相當(dāng)重要的地位。高精度、小型化、高可靠性的慣性器件更是新一代精確制導(dǎo)武器的急需。加速度計(jì)與陀螺是慣性系統(tǒng)的核心部件。我國(guó)的陀螺已經(jīng)向小型化邁出了一大步。研制成功與陀螺配套的小型化、集成化

2、、高性能、低成本的加速度計(jì)，凸顯為我國(guó)國(guó)防建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。目前我國(guó)的MEMS微加速度計(jì)，精度低于10-1g，動(dòng)態(tài)范圍為±30g。本課題的目標(biāo)是研制一種新型光學(xué)測(cè)量原理的微光學(xué)加速度計(jì)，測(cè)量精度達(dá)到lO-5g以上，動(dòng)態(tài)范圍接近±50g，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際先進(jìn)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。課題將片上集成光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)與慣性技術(shù)相結(jié)合，為傳統(tǒng)的慣性器件研究領(lǐng)域提供一種新的技術(shù)解決方案，具有創(chuàng)新性。 本文闡述了加速度計(jì)、微加速度計(jì)的測(cè)量原理、設(shè)計(jì)理論和

3、微加速度計(jì)的誤差分析；討論了微加速度計(jì)的主要性能指標(biāo)參數(shù)、測(cè)試方法；介紹了創(chuàng)新的光杠桿加速度測(cè)量方法、基于此方法構(gòu)建的小型化微加速度計(jì)模型系統(tǒng)以及對(duì)該模型系統(tǒng)進(jìn)行的靜態(tài)翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)；分析了小型化微加速度計(jì)模型系統(tǒng)的性能指標(biāo)。最后對(duì)該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，提出改進(jìn)建議，對(duì)其發(fā)展做出了展望。數(shù)據(jù)顯示：微加速度計(jì)模型系統(tǒng)I型理論分辨率能夠達(dá)到8.8×10-7g，實(shí)際加速度分辨率為3.1×10-5g，平均靈敏度為19mV/10-5g，動(dòng)

4、態(tài)范圍在開環(huán)狀態(tài)下是±2.037mg以上。模型系統(tǒng)II型理論分辨率能夠達(dá)到7.08×10-7g，實(shí)際加速度分辨率為3.1×10-5g，平均靈敏度為1.2mV/10-5g，動(dòng)態(tài)范圍在開環(huán)狀態(tài)下是±1.48mg以上。采取閉環(huán)控制，可以增大集成化后的加速度計(jì)動(dòng)態(tài)范圍。 本文所做工作是課題的第一步，為新型的光學(xué)慣性技術(shù)、微光學(xué)慣性器件的進(jìn)一步研制、工程化奠定了基礎(chǔ)，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括： 1.提出了改進(jìn)的光杠桿微位移測(cè)量理論；