微陣列加速度傳感器的設計理論

建立引信系統環(huán)境識別(如多向加速度)與參數估計的多維信息處理理論產(chǎn)生新的引信原理是當前重要的研究方向。如對硬目標的侵徹或貫穿裝甲所使用的巡航導彈、激光制導炸彈等，都存在多向加速度的探測問(wèn)題。因此大量程的能測量105 g微加速度計具有非常重要的應用價(jià)值。目前微陣列式加速度計發(fā)展非常
迅速，它對提高武器作戰水平，改進(jìn)武器性能起著(zhù)十分重要作用。另外汽車(chē)上的安全氣囊，在微機器人中，執行器動(dòng)作的運動(dòng)速度、加速度和力的大小的檢測都需要微陣列式加速度傳感器。因此微陣列式加速度傳感器的應用范圍廣，前景十分看好。
隨著(zhù)集成電路平面加工工藝技術(shù)日趨成熟，微加工中的三維加工工藝不斷地發(fā)展，使微傳感器、微馬達、微泵等制造已成為現實(shí)。文獻[1]曾提出了傳感陣列的布陣設計問(wèn)題，但未展開(kāi)研究。本文在文獻[2~4]的研究基礎上系統、綜合地研究了微陣列式加速度傳感器，根據理論研究和實(shí)驗分析，應按加速度值的大小進(jìn)行微陣列式加速度傳感器的研制。

微陣列加速度傳感器的設計理論
加速度的影響因素與加速度之間呈現某種關(guān)系，應用多元回歸理論研究加速度場(chǎng)的數學(xué)模型，當其關(guān)系是線(xiàn)性時(shí)，應用線(xiàn)性回歸理論研究，建立數學(xué)模型及其評估方法，而為非線(xiàn)性時(shí)，應用非線(xiàn)性回歸理論

研究，建立數學(xué)模型及其評估方法。
1.1 線(xiàn)性回歸分析
設加速度Y與其影響因素X1, X2,…, XP存在線(xiàn)性關(guān)系，則其數學(xué)模型為

據此，可應用逐步線(xiàn)性回歸的方法，將因子一個(gè)個(gè)地引入，引入的條件是該因子的偏回歸平方和經(jīng)檢驗是顯著(zhù)的，同時(shí)，每引入一個(gè)因子，要對老因子逐個(gè)檢驗，將偏回歸平方和變?yōu)椴伙@著(zhù)的因子剔除。
逐步線(xiàn)性回歸算法流程如下：
1) 設定函數FunInitial( )是輸入的實(shí)驗數據建立結構矩陣X、觀(guān)察值矩陣Y、自相關(guān)系數矩陣R、常數矩陣B、增廣矩陣R(0)，并且設置相應的初始化值，函數FunAssesGet( )引入因子時(shí)，計算偏回歸平方和及檢驗的函數；2) 函數FunAssesPel( )引入一個(gè)因子后，做剔除舊因子的檢驗函數；3) 數組均用首元素表示當前已被使用的數組數目；4) 數組Already Trans Row [n]記錄已經(jīng)被檢驗過(guò)，放入回歸方程中的因子下標；5) 整數

變量L用來(lái)計數，對n-1次可能的引入因子的處理加以限制；6) 整數變量T, rausRow表示當前要進(jìn)行R矩陣變換的行，當其值為−1，表示沒(méi)有轉化的行，程序最終輸出有效的回歸方程。
1.2 非線(xiàn)性回歸分析
當測試加速度與影響因素呈非線(xiàn)性關(guān)系，則需建立非線(xiàn)性模型，并應用阻尼最小二乘法解決。
1) 非線(xiàn)性回歸數學(xué)模型及分析方法
假設函數

同時(shí)對阻尼因子的調整作了研究，使阻尼的確定和計算速度滿(mǎn)足實(shí)際應用的要求。