高精度光杠桿式微加速度計的研究.pdf

1、現(xiàn)代海陸空天運載體的自動駕駛技術與高技術武器精確導航技術的迅猛發(fā)展，促進了導航與制導技術的飛速發(fā)展。慣性導航與制導技術是唯一具有自主性的導航技術，具有抗干擾、隱蔽性好的特點，倍受重視。慣性技術又是現(xiàn)代立體化戰(zhàn)爭中實現(xiàn)精確打擊與防衛(wèi)的關鍵技術，在國防領域有相當重要的地位。高精度、小型化、高可靠性的慣性器件更是新一代精確制導武器的急需。加速度計與陀螺是慣性系統(tǒng)的核心部件。我國的陀螺已經(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，凸顯為我國國防建設的當務之急。目前我國的MEMS微加速度計，精度低于10-1g，動態(tài)范圍為±30g。本課題的目標是研制一種新型光學測量原理的微光學加速度計，測量精度達到lO-5g以上，動態(tài)范圍接近±50g，達到國內(nèi)領先，國際先進，填補國內(nèi)空白。課題將片上集成光學系統(tǒng)技術與慣性技術相結合，為傳統(tǒng)的慣性器件研究領域提供一種新的技術解決方案，具有創(chuàng)新性。 本文闡述了加速度計、微加速度計的測量原理、設計理論和

3、微加速度計的誤差分析；討論了微加速度計的主要性能指標參數(shù)、測試方法；介紹了創(chuàng)新的光杠桿加速度測量方法、基于此方法構建的小型化微加速度計模型系統(tǒng)以及對該模型系統(tǒng)進行的靜態(tài)翻轉和轉臺實驗；分析了小型化微加速度計模型系統(tǒng)的性能指標。最后對該設計方案的優(yōu)缺點進行了總結，提出改進建議，對其發(fā)展做出了展望。數(shù)據(jù)顯示：微加速度計模型系統(tǒng)I型理論分辨率能夠達到8.8×10-7g，實際加速度分辨率為3.1×10-5g，平均靈敏度為19mV/10-5g，動

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到7.08×10-7g，實際加速度分辨率為3.1×10-5g，平均靈敏度為1.2mV/10-5g，動態(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動態(tài)范圍。 本文所做工作是課題的第一步，為新型的光學慣性技術、微光學慣性器件的進一步研制、工程化奠定了基礎，主要創(chuàng)新點包括： 1.提出了改進的光杠桿微位移測量理論；