微機(jī)械加速度計(jì)中磁反饋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能測(cè)試.pdf

1、本課題來(lái)源于微機(jī)械加速度計(jì)中反饋控制的需求。加速度計(jì)的反饋方式一般分為靜電反饋和磁反饋。靜電反饋容易控制、精度高，但靜電力較小、提供的反饋力較?。淮欧答伩梢蕴峁┹^大反饋力，但是磁場(chǎng)的均勻性和穩(wěn)定性較差。采用磁反饋方式是想獲得較大的反饋力。根據(jù)彈簧振子結(jié)構(gòu)確定了磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)區(qū)域，給出了磁路的設(shè)計(jì)目標(biāo)：在6.5mm*18mm矩形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.7T、磁場(chǎng)的均勻性為10-2～10-3。
　　本文詳細(xì)介紹了微機(jī)械加速度計(jì)中磁反饋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、和研究工作。我們參考英國(guó)帝國(guó)理工的大學(xué)博士論文的磁路的設(shè)計(jì)思路，運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行磁場(chǎng)仿真得到第一套磁路的磁場(chǎng)大小為(0.608±0.003)T，磁場(chǎng)均勻性為0.02。第一套磁路測(cè)量結(jié)果表明，磁場(chǎng)大小(0.537±0.064)T，磁場(chǎng)均勻性為0.44；正對(duì)磁極中間的磁場(chǎng)強(qiáng)度在不同位置處較為均勻，但在邊緣出表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果比英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)的結(jié)果好，比仿真結(jié)果差。第一套磁路采用的是十字形支架，上下兩塊磁體是靠磁極間的吸引力固定

3、在十字架上，這樣它們之間的平行度得不到保證?？紤]到上下兩塊磁體之間的平行度和磁場(chǎng)的均勻性，第二套磁路我們重新設(shè)計(jì)了支架、增加了磁路的長(zhǎng)度。為了滿(mǎn)足第二版彈簧振子的結(jié)構(gòu)及裝配要求，第三套磁路設(shè)計(jì)了間距可微調(diào)的支架、改變了磁路的尺寸。
　　在6.5mm*18mm的矩形區(qū)域內(nèi)，第二套磁路的磁場(chǎng)大小為(0.672±0.005)T，磁場(chǎng)均勻性為0.03；第三套磁路的磁場(chǎng)大小為(0.688±0.005)T，磁場(chǎng)均勻性為0.03；在0.1Hz處

4、兩套磁路的磁場(chǎng)的功率譜均好于10-6T/（此處公式）。與第二套磁路相比，第三套磁路的磁場(chǎng)強(qiáng)度較大、穩(wěn)定性好、磁場(chǎng)均勻性數(shù)值在一個(gè)量級(jí)上；在磁場(chǎng)參考寬度不變的情況下，磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，均勻性就會(huì)越差；所以第三套磁路的磁場(chǎng)性能比第二套磁路的磁場(chǎng)性能好。溫度調(diào)制實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：高斯計(jì)探頭的溫度系數(shù)為67(213)ppm/℃，修正后的第二套、第三套磁路的溫度系數(shù)分別為：(1438±213±5)ppm/℃、(1561±213±173)ppm/℃。第二套