湖南大学姜潮获国家专利权
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龙图腾网获悉湖南大学申请的专利一种低成本硅谐振加速度计的电阻尼系统设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120874724B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511359494.7,技术领域涉及:G06F30/367;该发明授权一种低成本硅谐振加速度计的电阻尼系统设计方法是由姜潮;陈盼;姚中洋设计研发完成,并于2025-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种低成本硅谐振加速度计的电阻尼系统设计方法在说明书摘要公布了:本申请涉及一种低成本硅谐振加速度计的电阻尼系统设计方法,该方法包括:基于硅谐振加速度计的工作原理,分析硅谐振加速度计中质量块的位移与谐振梁的频率变化之间的数学关系式;采用倍频锁相环实时检测谐振梁的频率变化,并抑制频率变化信号中的高频噪声;根据抑制噪声后的频率变化信号,并基于数学关系式,得出质量块的位移信号;设计电阻尼反馈电路,将质量块的位移信号转换为质量块的速度信号,以满足带有电阻尼系统的质量块的运动学方程;设计驱动梳齿基于速度信号对质量块施加静电力,实现硅谐振加速度计中电阻尼系统的闭环控制,得到电阻尼系统。该方法设计的电阻尼系统无需检测梳齿,显著降低了电阻尼微机械结构的复杂度和加工难度。
本发明授权一种低成本硅谐振加速度计的电阻尼系统设计方法在权利要求书中公布了:1.一种低成本硅谐振加速度计的电阻尼系统设计方法,其特征在于,包括: S1:基于硅谐振加速度计的工作原理,分析硅谐振加速度计中质量块的位移与谐振梁的频率变化之间的数学关系式; S2:采用倍频锁相环实时检测谐振梁的频率变化,并抑制频率变化信号中的高频噪声;根据抑制噪声后的频率变化信号,并基于数学关系式,得出质量块的位移信号; S3:设计电阻尼反馈电路,将质量块的位移信号转换为质量块的速度信号,以满足带有电阻尼系统的质量块的运动学方程;将质量块的位移信号转换为质量块的速度信号包括: 电阻尼反馈电路的传递函数设计为: ; 其中,表示电阻尼反馈电路的传递函数;表示电阻尼反馈电路的增益;表示负频率变量;表示电阻尼反馈电路的阻尼比;表示电阻尼反馈电路的固有角频率; 计算传递函数的相位角,并基于复数相位公式,得到电阻尼反馈电路的相频特性,计算式为: ; 其中,表示电阻尼反馈电路的相频特性; 通过电阻尼反馈电路的相频特性,将低于固有角频率的质量块的位移信号相移90°,得到质量块的速度信号; 将传递函数中的负频率变量替换为质量块的位移信号的角频率,并计算替换后传递函数的模,得到电阻尼反馈电路的幅频特性,计算式为: ; 其中,表示电阻尼反馈电路的幅频特性;表示质量块的位移信号的角频率;表示电阻尼反馈电路的增益;表示电阻尼反馈电路的阻尼比;表示电阻尼反馈电路的固有角频率;电阻尼反馈电路的幅频特性用于进一步抑制高频噪声; S4:设计驱动梳齿基于速度信号对质量块施加静电力,实现硅谐振加速度计中电阻尼系统的闭环控制,得到电阻尼系统。
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