重庆邮电大学 自主导航与微系统重庆市重点实验室, 重庆 400065
针对车体振动影响微机电系统惯性测量单元(MEMS IMU)航向精度问题, 提出了一种能有效抑制振动噪声从而提升航向精度与稳定性的方法。首先, 采用最小均方法对数据进行前端预处理, 以提升信噪比; 然后, 利用加速度计与陀螺仪的互补特性滤除陀螺仪的零偏噪声; 最后, 采用扩展卡尔曼滤波进一步滤波。总计4h的现场实验结果表明: IMU受载体振动影响较小, 航向的精度与稳定性得到提升; 其中, 在大角度机械运动后的相对航向误差为3.08°, 静止时的航向方差为2.44×10-5。
太原学院 计算机科学与工程系, 太原 030051
为了能够大范围准确获取井下环境参量并有效抑制噪声, 研究了基于新型光纤光栅（FBG）封装的光纤传感物联网系统。设计了一种可同时测试应变与温度的传感模块, 试制了新型FBG封装结构, 搭建了符合巷道结构的光纤应力监测分布网络。采用基于互相关差分计算的方法实现了对振动噪声的消除, 并对井下巷道的应力和温度进行了连续监测。结果表明, 拱段45°与60°的FBG可以准确记录应力、温度变化数据。该系统在大范围井下环境参量监测中具有更高的稳定性、更好的适应性。
光纤光学 井下监测 物联网 互相关计算 振动噪声 fiber optics downhole monitoring internet of things(IoT) cross-correlation calculation vibration noise
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外器件室,上海200083
2 中国科学院大学,北京100039
3 常州光电技术研究所,江苏 常州213164
利用振动台和频谱分析仪对碲镉汞中波光导器件的噪声进行了研究.随机振动的实验结果表明，振动环境中测量到的噪声随着随机振动功率谱密度的增大而线性增加，其比例系数是分段的，当振动功率谱密度小于0.01 g2/Hz，为32 μVHz0.5/g2，大于0.01 g2/Hz，为80 μVHz0.5/g2.对实验结果进行了初步分析，认为振动能量以一定的内耗系数转化为热能，以声子的形式在碲镉汞材料内传递，改变了晶格振动的能级，影响了材料的散射特性，从而影响器件的输运特性、电阻率等电学特性，产生了附加的振动噪声.
碲镉汞 随机振动 振动噪声 声子 HgCdTe random vibration vibration noise phonon
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 中国科学院研究生院,北京 100039
3 常州光电技术研究所,江苏 常州 213164
振动环境中, GaN基p-i-n器件的噪声会急剧增加, 这限制了器件的探测能力。利用力锤和振动台分别模拟冲击振动和随机振动环境, 研究了器件噪声在不同振动条件下的变化规律。实验结果表明, 在冲击振动中, 器件噪声呈现出周期特性, 但噪声幅度随着时间减小。器件噪声主要的频率成分为429Hz,此频率下的器件噪声与激励力的大小、振动加速度的幅度成线性关系。随机振动的实验结果也表明, 振动环境中测量到的噪声随着随机振动功率谱密度的增大而线性增加。
氮化镓 振动噪声 随机振动 冲击振动 紫外探测 GaN vibration noise random vibration impact vibration ultraviolet detection
中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室， 山西 太原030051
在研究微球腔和锥形光纤耦合的基础上，介绍了耦合系统中外界空气流动等带来的振动噪声对耦合距离的影响，并系统地分析了耦合距离与系统耦合状态的关系。为进一步验证外界各种振动噪声对系统稳定性的影响并解决这些因素对谐振谱线造成的干扰，采取了两种方法来进行抑制: 一种是设计了隔离罩将耦合系统与外界环境隔离，另一种是用紫外胶将锥形光纤与微球腔封装在一起。实验结果显示，这两种方法均可使系统达到相对稳定的状态，论证了两种方案的可行性。在第二种方案中，黏合为一体的微球腔结构彻底与外界隔离，不会再受振动噪声的干扰，为后续的实验奠定了良好的基础。
微球腔 耦合距离 振动噪声 隔离罩 封装系统 coupling distance exterior vibration noise Isolation mantle Integrated coupling system
针对基于往复平移扫描的体积显示方式中存在的动态调焦、放大率校正和振动噪声问题，提出一种基于多个成像屏平动扫描的体积显示方法。该方法包括多个作圆周平动的成像屏和反光镜，使得从静止投影仪到运动成像屏之间的光程保持不变，从而在成像空间中形成一个大小不变且清晰的二维图像序列，避开了动态调焦和放大率校正问题；借助视觉暂留效应，此二维图像序列被感知为一个具有物理景深的三维图像，该三维图像没有物理死区且允许大小一致的体素均匀分布其间。由于各运动部件均匀分布在相应的圆周上并作匀速运动，各惯性力自动平衡，从而解决了振动噪声问题。制作原理样机并试验验证了该方法的可行性。
体积显示 多屏平动 光程不变 振动噪声 往复扫描 volumetric display multi-screen in parallel motion optical path constancy vibration with noise reciprocating scanning
1 北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室, 北京 102617
2 北京化工大学机电工程学院, 北京 100029
改进和完善宽场光学相干断层成像技术(WFOCT)的主要方法是从光源、系统光路等方面进行改进。研究WFOCT系统的成像状态和环境状态对系统的横向分辨率的影响，借助ZEMAX光学设计软件模拟该系统的干涉效果，在实验中采用八步移相法来解析样品的二维图像信息，将解析出来的样品图像赋值到图像变量中进行存储显示。实验与模拟结果表明：模拟仿真获得的干涉信号含有对比度和平行度很高的干涉条纹，证明了利用ZEMAX软件模拟仿真干涉系统的可行性。
宽场光学相干断层成像 成像状态 振动噪声 ZEMAX模拟 wide-field optical coherence tomography imaging state vibration noise ZEMAX simulation
1 中国科学院,研究生院,北京,100039
2 中国科学院,上海微系统与信息技术研究所,传感技术国家重点实验室,上海200050
研究了具有"双材料梁-微镜一体化"特征结构的光读出红外成像阵列器件的机械特性对其性能的影响.通过理论计算和ANSYS模拟,分析了器件的热-机械灵敏度,对器件的结构参数进行了优化,并得到其热-机械灵敏度为2.14×10-3 rad/K;从器件的频率和阻尼特性出发,研究了器件的机械特性对热振动噪声和机械稳定性能的影响.研究结果表明:绝热梁断裂所需冲击载荷为8 945 g;器件的工作气压确定在50～200 Pa时,其热机械噪声和外界机械振动引起的噪声对器件性能的影响可忽略.该器件基本满足红外成像阵列器件的高灵敏度、低噪声的要求.
红外成像器件 热-机械灵敏度 机械特性 热振动噪声 机械稳定性 微机械
1 华北光电技术研究所,北京,100015
2 清华大学,微电子所,北京,100086
为使红外探测器在振动干扰的环境下仍具有足够高的探测率,必须降低其因振动而产生的噪声幅度.控制探测器振动噪声的主要手段之一是控制其机械振动幅度,尤其是共振振幅.采用锤击法,利用冲击激励的宽频特性,研究了金属结构红外探测器的共振特性及影响振动噪声的力学因素.通过改变探测器结构的动力学特性,探寻了减振降噪的几种途径.实验结果表明,探测器悬臂冷指的结构参数对探测器的振动特性起主要作用.在冷指自由端与壳体间填胶做支撑、或冷指固定端与壳体间用胶粘隔振的减振降噪效果最好,可使振动噪声降至原值的1/20.
金属结构红外探测器 振动噪声 锤击法
1 北京航空航天大学,仪器科学与光电工程学院,北京,100083
2 中国空空导弹研究院,河南,洛阳,471009
为了提高红外探测系统的灵敏度,对一种多元探测红外位标器的振动噪声进行了研究.列举了影响红外信号的噪声类型,分析了振动噪声可能产生的各种原因,建立了振动噪声的传递函数,并提出用减振的方法即隔离弹体振动的方法降低位标器的振动噪声.根据此种位标器的特点,建立了减振系统的数学模型,得到位标器振动模型的微分方程并对该微分方程求解.本文的创新点在于运用拉格朗日动力学方程解决了红外系统的振动噪声问题,并在工程中予以成功应用.
位标器 导弹 探测器 振动噪声
