基于激光诱导石墨烯的木制惯性测量单元

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单位陕西科技大学机电工程学院;西安交通大学机械工程学院;西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室;
来源光子学报
出版年2024
期号02
摘要
针对商用低精度惯性测量单元具有高成本、制造工艺复杂、废弃后污染环境、不能生物降解等缺点,提出一种低成本、可生物降解的木制惯性测量单元。该设计包含平衡振子和非平衡振子单元,分别用于测量3轴加速度和3轴角加速度。采用激光诱导石墨烯的工艺在木梁上制备应变传感器阵列,并形成多组惠斯顿电桥测量电路。结果表明:加速度方面,X轴灵敏度为0.006 m V/g,Y轴灵敏度为8.695×10~(-4) m V/g,Z轴灵敏度为0.200 m V/g;角加速度方面,X轴灵敏度为0.285 m V/(rad/s~2),绕Y轴旋转的灵敏度为0.305 m V/(rad/s~2),绕Z轴旋转的灵敏度为0.765 m V/(rad/s~2)。与有限单元法仿真结果对比,实验测量误差在10%以内,且具有良好的重复测量精度。该惯性测量单元在木制船舶、木制载具、木制家具等方面具有潜在的应用前景。

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