隨著半導體技術的發(fā)展,MEMS（微機電系統）在民用和軍用領域都具有廣泛的應用。在MEMS的軍事應用中,慣性導航是一個重要的研究方向�；贛EMS技術的慣性導航系統具有的組合定位精度高、體積小、抗惡劣環(huán)境能力強、成本低等優(yōu)點,符合傳統彈藥制導化的發(fā)展需求。本文研究設計了一款適用于高過載沖擊應用環(huán)境下的微慣性測量單元。根據項目需求進行了微慣性測量單元的總體方案設計。按照設計方案,選擇國內研究所自研的MEMS慣性傳感器并設計應用電路,實現慣性測量功能。依照慣性測量原理,選擇高強度金屬設計支撐結構,實現MEMS慣性傳感器測量軸的正交裝配,保證在高過載環(huán)境下結構的可靠性。選擇聚氨酯發(fā)泡作為抗高過載保護的緩沖材料,保護高過載沖擊環(huán)境下的電子器件。分別對機械結構以及灌封后的整體組件進行ANSYS有限元分析。仿真結果對微慣性測量單元的抗高過載防護設計提供了理論依據。選擇ARM微處理器并設計相應的主控電路,實現微慣性測量單元的數據處理與通信功能。利用圖形編程軟件LabView設計上位機數據采集軟件,實現了對微慣性測量單元的數據通信以及儲存功能,完成微慣性測量單元的標定。分析誤差原理,建立微慣性測量單元測... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國內外研究及發(fā)展現狀
        1.2.1 MEMS技術國內外研究狀況
        1.2.2 MEMS技術在制導武器中應用
    1.3 慣性導航工作原理
    1.4 本文主要研究內容
2 微慣性測量單元總體設計
    2.1 微慣性測量單元設計要求
    2.2 微慣性測量單元方案設計
        2.2.1 慣性測量功能實現
        2.2.2 抗高過載防護方案
        2.2.3 標定與誤差補償
    2.3 本章小結
3 慣性測量模塊設計
    3.1 MEMS慣性傳感器選擇及電路設計
        3.1.1 MEMS陀螺儀的選擇及電路設計
        3.1.2 MEMS加速度計的選擇及電路設計
    3.2 微慣性測量單元結構設計
        3.2.1 微慣性測量模塊支撐結構設計
        3.2.2 微慣性測量單元結構設計
    3.3 抗高過載防護設計
    3.4 本章小結
4 抗高過載有限元仿真
    4.1 有限元仿真理論分析
        4.1.1 LS-DYNA程序
        4.1.2 動力學求解分析
    4.2 剛性防護下仿真模型建立與分析
        4.2.1 有限元模型建立
        4.2.2 施加載荷邊界條件
        4.2.3 仿真結果分析
    4.3 柔性防護下仿真模型建立與分析
        4.3.1 有限元模型建立
        4.3.2 施加載荷邊界條件
        4.3.3 仿真結果分析
    4.4 本章小結
5 數據采集與處理系統設計
    5.1 系統硬件設計
        5.1.1 數據采集與處理
        5.1.2 數據傳輸
        5.1.3 LDO供電模塊
    5.2 軟件系統設計
        5.2.1 數據采集SPI通信
        5.2.2 數據處理
        5.2.3 數據發(fā)送RS422通信
    5.3 采集軟件系統設計
        5.3.1 采集程序前面板設計
        5.3.2 上位機數據采集軟件主程序設計
        5.3.3 上位機數據采集軟件運行驗證
    5.4 本章小結
6 系統標定與過載沖擊試驗
    6.1 微慣性測量單元分立標定
        6.1.1 MEMS加速度計組標定
        6.1.2 MEMS陀螺儀組標定
    6.2 微慣性測量單元誤差分析
        6.2.1 零偏誤差
        6.2.2 標度因數誤差
        6.2.3 正交誤差
        6.2.4 g敏感性誤差
        6.2.5 溫度誤差
    6.3 微慣性測量單元的非正交誤差補償
        6.3.1 MEMS加速度計的非正交誤差補償
        6.3.2 MEMS陀螺儀的非正交誤差補償
    6.4 過載沖擊試驗
        6.4.1 空氣炮的發(fā)展與應用
        6.4.2 空氣炮試驗
        6.4.3 空氣炮過載沖擊試驗分析
    6.5 本章小結
7 總結與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]微機電陀螺的現狀與發(fā)展趨勢[J]. 周鑫,肖定邦,吳學忠.  國防科技. 2015(04)
[3]功率型LED封裝用有機硅材料的研究進展[J]. 李冰.  應用化工. 2015(08)
[4]淺析北斗衛(wèi)星導航系統在軍事領域的應用[J]. 王昊,孫思遠.  科技創(chuàng)新與應用. 2015(02)
[5]基于LS-DYNA的高沖擊下聚氨酯灌封電路應力分析[J]. 鄭超,張亞,郭佩宏.  機電技術. 2014(05)
[6]基于FPGA的高速導航解算硬件實現[J]. 沈繼睿,鄭永安,史忠科.  電子設計工程. 2014(11)
[7]慣性器件建模對GPS失鎖段導航精度的影響[J]. 李明陽,李四海.  計算機技術與發(fā)展. 2014(07)
[8]基于單片機和LabVIEW的多路數據采集系統設計[J]. 李紅剛,張素萍.  國外電子測量技術. 2014(04)
[9]低成本MEMS慣性測量單元設計[J]. 潘大夫.  四川兵工學報. 2013(08)
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碩士論文
[1]基于介觀壓光效應的微機械陀螺設計與研究[D]. 朱京.中北大學 2015
[2]彈載小型抗高過載微慣性測量系統設計[D]. 胡陳君.中北大學 2015
[3]引信灌封電路板和典型器件的抗沖擊性能研究[D]. 鄭超.中北大學 2015
[4]彈上加速度數據檢測與處理系統設計[D]. 張輝.南京理工大學 2014
[5]高過載寬脈沖空氣擊錘設計及試驗技術研究[D]. 門士瀅.南京理工大學 2014
[6]基于微機械加速度計的無陀螺捷聯慣性技術研究[D]. 夏秀瑋.哈爾濱工程大學 2014
[7]信息化戰(zhàn)爭背景下高校國防教育教學研究[D]. 蔡斌.廈門大學 2013
[8]聚氨酯導熱灌封膠的制備及性能研究[D]. 安佳麗.合肥工業(yè)大學 2013
[9]MEMS電容式加速度傳感器檢測電路研究[D]. 劉冬.西安電子科技大學 2010
[10]高g值沖擊測試關鍵技術研究[D]. 景鵬.中北大學 2009



本文編號：3251868