2010_航空航天测试系统-振动、加速度
振动测试理论和方法综述
振动测试理论和方法综述振动测试是一种通过测量结构物或系统的振动特性来评估其性能和健康状况的测试方法。
它在许多领域中都具有重要的应用，包括机械工程、航空航天、汽车工程、建筑工程等。
本文将对振动测试的理论和方法进行综述，以便读者了解振动测试的基本原理和常用技术。
首先，我们来了解一下振动测试的基本原理。
振动是物体或系统在其平衡位置附近发生的周期性运动。
通过测量物体或系统的振动特性，我们可以获取到其振动频率、振动模态、振动幅值等信息。
这些信息可以用于评估结构物或系统的稳定性、动态特性、故障诊断等。
在振动测试中，常用的方法包括模态测试、频率响应测试和振动传感器测试。
模态测试是一种通过激励结构物的振动来确定其固有频率和振型的方法。
它通常使用冲击激励或激励信号来激发结构物的振动，并通过加速度传感器或位移传感器来测量振动响应。
频率响应测试是一种通过将一系列频率变化的激励信号输入到结构物中，并测量响应信号来获取频率响应函数的方法。
振动传感器测试是一种通过安装振动传感器来测量结构物的振动响应的方法。
振动传感器可以是加速度传感器、位移传感器或速度传感器，它们将结构物的振动转换为电信号，然后通过电子设备进行信号处理和分析。
除了传统的测试方法，近年来还出现了一些新的技术和方法，如滑动激励测试、光纤传感器测试和无损检测测试。
滑动激励测试是一种通过激发结构物的滑动振动来测量其动态特性的方法。
光纤传感器测试是一种使用光纤传感器来测量结构物或系统的振动的方法。
它的优点是具有高灵敏度、宽频率范围和免受电磁干扰的特点。
无损检测测试是一种通过使用非接触式技术来评估结构物或系统的健康状况的方法。
它可以检测和诊断结构物中的缺陷、损伤和故障，如裂纹、松动等。
在进行振动测试时，需要注意一些技术和方法的选择和应用。
首先，需要选择合适的激励方式和信号处理方法。
对于不同的结构物或系统，选择适当的激励方式和信号处理方法可以提高测试效果和数据质量。
其次，需要进行合理的实验设计和数据分析。
无人机遥测飞行中振动测试探讨
无人机遥测飞行中振动测试探讨摘要介绍遥测技术发展现状，对无人机探测技术进行简介。
提供一种航天器微振动测试的研究方法，为无人机飞行中的振动测试以及成像质量的影响分析提供参考。
对比分析实际飞行中进行振动测试和利用振动测试系统进行振动测试两种测试方法，得出利用振动测试系统进行测试更加方便实用。
关键词无人机探测技术;振动测试;成像质量引言随着人们对图像分辨率的要求逐渐增加，使敏感设备对振动的敏感度也越来越高，诸如包括光学相机等。
这些设备的成像质量受到振动的影响，并且高分辨率遥感卫星等高性能航天器的发展受到严重制约。
因此，无人机摄像时成像模糊的问题亟待解决。
当前的研究成果多局限于微振动对成像质量影响的檢测、分析及抑制方法等，而在航空拍摄过程中，无人机受到其飞行过程中的振动和气流波动影响，使遥感摄像机成像模糊。
因此，为确保成像质量，无人机需安装一套良好的减振装置，保证其正常工作。
为了验证减振装置的效果，就需要对无人机在飞行过程中的振动情况进行分析。
据此，本文针对无人机飞行中的振动问题进行探讨。
1 无人机简介我国遥感探测技术中的航空遥感技术，对我国环境监测、资源勘查、地图测绘等领域的发展及研究具有重要意义。
遥感技术是一种目标探测技术，具有远距离、非接触性的特点，该技术通过对目标进行探测，获取探测数据，并对数据进行处理，实现对目标的定位、定性、定量和变化规律的描述。
航空遥感指的是借助无人机等飞行设备作为传感器载体在高、中、低三种不同的空中距离中进行的遥感对地探测。
无人机指用于航空遥感的各类飞机，根据飞机翼型氛围固定翼、旋转翼（直升）飞机;根据飞机作业高度分为高空或中、低空飞机等。
无人机主要作为遥感平台，根据实际需求安装相应传感器及摄像设备。
一般情况下，为了便于对地观测，在机腹设置大小、形状不同的窗口。
比如，用于航拍的多种类型摄像机，各种型号扫描仪、辐射计、测高仪等等。
中科院两架“奖状S/Ⅱ”型遥感飞机，是1986年由美国塞斯纳飞机公司生产的小型公务机改装而成的专业科学试验飞机。
航天器包装箱振动测试系统
第 ０ ８ １ 期 ３ ４卷第 月 ２ｏ 年 ｌ
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航天器包装箱振动测试 系统
１ 引 言
段 。它 以 Ａ Ｓ Ｎ ＩＣ为核 心 ， 将功 能 强 大 、 用 灵 活 的 使
随着近代航空航天技术的飞速发展 ，尤其是卫 星产 品的重量越ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ越大 ２ 一 结构越来越复杂 ， ｔ５ ， ｔ 从
ｃ 语言平台与用 于数据采集 、分析和显示 的测试专 业工具有机结合起来 ，它交互式的开发平台和编程 方法与其丰富的功能面板 、 函数库大大增 强了 ｃ语 言 的功能 ， Ｃ语 言 的开 发人 员 建立 自动化 检 测 系 为 统、 数据 采集 系统 、 程控 制系统 等 提供 了一 个理 想 过 的软件开 发环境 。
Ｓ ａ ｅ ｒ ｆ ａ ｋ ｎ ｈ ｓ ￣ｂ ａ ｏ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｓ ｓｅ ｐ ｃ ｃ ａ ｔ ｐ ｃ ｉｇ ｃ ｅ ｔ ｒ ｆ ｎ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ ｉ
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航天器微振动地面试验系统及试验方法与流程
航天器微振动地面试验系统及试验方法与流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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航天器振动测试标准解读
航天器振动测试标准解读航天器振动测试标准解读航天器振动测试是航天工程中非常重要的一环，它对航天器的结构安全性和可靠性进行验证，是确保航天器在发射和运行过程中能够承受各种振动环境的关键环节。
航天器振动测试标准是指导和规范航天器振动测试工作的重要依据，下面我们来解读一下航天器振动测试标准的主要内容。
首先，航天器振动测试标准明确了测试目标和要求。
在进行振动测试前，需要明确测试的目的，确定测试中需要验证的内容。
航天器振动测试一般包括模态分析、固有频率和振型测试、振动环境适应性测试等多个方面。
标准要求测试人员根据具体的项目要求，进行相应的测试，并及时记录和分析测试结果。
其次，航天器振动测试标准规定了测试方法和装置。
航天器振动测试需要使用到专门的测试设备和仪器，标准明确了测试方法和装置的选用和使用要求。
例如，标准规定了振动测试的频率范围、加速度测量的准确度等要求，以确保测试结果的准确性和可靠性。
此外，航天器振动测试标准还对测试过程中的安全措施和操作规范进行了明确规定。
振动测试过程中可能存在一定的危险性，标准要求测试人员必须严格遵守相关的安全操作规程，保证测试过程的安全性。
同时，标准还明确了测试人员的资质要求和培训要求，以确保测试人员具备足够的专业知识和技能。
最后，航天器振动测试标准还规定了测试结果的评估和分析方法。
振动测试结果的评估和分析对于验证航天器的结构安全性和可靠性非常重要。
标准要求测试人员对测试结果进行综合分析，并根据分析结果提出相应的改进和优化建议，以提高航天器的振动抗性能。
总之，航天器振动测试标准是指导和规范航天器振动测试工作的重要依据，它明确了测试目标和要求、测试方法和装置的选用和使用要求、测试过程中的安全措施和操作规范，以及测试结果的评估和分析方法。
只有严格按照标准进行振动测试，才能确保航天器在发射和运行过程中的安全性和可靠性，为航天工程的成功提供保障。
航天器加速度测量方法和数据处理算法设计
航天器加速度测量方法和数据处理算法设计摘要：航天器的加速度测量是航天工程中非常重要的一项技术。
本文将介绍航天器加速度测量的方法和数据处理算法的设计。
首先，我们将讨论加速度测量方法中常用的传感器，包括加速度计和陀螺仪。
然后，我们将探讨航天器在不同工况下的加速度测量原理。
最后，我们将介绍常用的数据处理算法，包括滤波算法和数据分析方法。
通过这些方法和算法的设计，我们可以准确测量航天器的加速度，并为航天工程提供有效的数据支持。
1. 引言随着航天技术的不断发展，航天器的加速度测量在航天工程中扮演着至关重要的角色。
航天器加速度的准确测量不仅可以帮助工程师了解其姿态和状态，还可以为航天任务中的导航、控制和飞行安全提供重要的数据支持。
因此，设计一种准确可靠的航天器加速度测量方法和数据处理算法具有重要的实际意义。
2. 航天器加速度测量方法2.1 加速度计加速度计作为航天器加速度测量的主要传感器，通过测量加速度产生的力来确定航天器的加速度。
常用的加速度计有压电加速度计、微机械加速度计和光纤加速度计等。
每种加速度计都有其独特的工作原理和特性，工程师可以根据实际需求选择适合的加速度计。
2.2 陀螺仪除了加速度计，陀螺仪也是一种常用的航天器加速度测量传感器。
陀螺仪通过测量转动角速度来间接推导航天器的加速度。
陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律，常见的陀螺仪有机械陀螺仪、光纤陀螺仪和微机械陀螺仪等。
与加速度计相比，陀螺仪能够提供更高的精度和稳定性。
3. 航天器加速度测量原理航天器在不同工况下的加速度测量原理略有不同。
在自由飞行状态下，航天器的加速度测量主要受到重力加速度和惯性力的影响。
当航天器进行加速或减速时，其加速度测量还会受到推力和空气阻力等外部力的影响。
因此，在设计航天器加速度测量方法时，需要考虑不同工况下的影响因素，确保测量结果的准确性和可靠性。
4. 数据处理算法设计4.1 滤波算法航天器加速度测量中常常面临噪声和干扰的问题，因此需要设计有效的滤波算法来降低噪声和干扰的影响。
飞机飞行试验用振动／应变测量系统设计
１ 方案及主 要原 理
本 机载振 动／ 应变 实 时测 量 系统 由应 变 片 、加 速 度
传感器来感受被测量 ，再经振动／ 应变放大器将被测信 号转换成 电压信 号并放大 ，放 大后 的电压信 号 由数据 采集 存储 系统 按 设 定 的 采样 率 进 行 采 集 与 存 储 。测试
设 计 。 该 系 统 包 括 振 动／应 变 测 量 系 统 、 数 据 采 集 存 储 系 统 和 数 据 处 理 系 统 ， 为 飞 机 飞 行 试 验 中振 动 、 应 变 的 测 量 提 供 了轻 便 、 可 靠 的 测 试 设 备 。 关 键 词 ： 机 载 ；振 动 ；应 变 ； 实 时 ； 数 据 采 集 中 图分 类 号 ：Ｖ １ ． ３ ２ ４ ３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ７ ６ ４—５ ９ （ ０ ０） ０ ７５ ２ １ １—０ ３ ０ ５—０ ４
储系统和分析处理软件三部分 。
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３ １ 振 动／ ． 应变 测 量 系统
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图 １ 振动应 变实时测量系统 总体框 图
将被测物理量转换成电信号传送给振动／ 应变放大器。 根据技术指标和传感器用途 ，确定采用 电荷 型加
零部 件 振动 和应 变 的现场 测量 。
应 变 ：６通 道 ；频 率 范 围 １ ～５ｋ ；测 量 范 围 Ｈｚ Ｈｚ ± ０ ０ ；分辨 力 ０ １ 。 ５ ０ ． ２ ）数 据 采集 系统 通 道 数 ：１ ；Ａ Ｄ 位 数 ：１ ６ ／ ４；最 大 存 储 量 ：２ Ｇ； 采 样率 ：２５ｋ ｚ通 道 。 ． Ｈ ／
振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用
振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用航空器结构的安全性是航空工程中至关重要的一环，而振动测量系统则成为了保障航空器结构安全的重要工具之一。
振动测量系统通过对航空器结构的振动进行实时监测和分析，可以及时发现结构的异常情况，从而预防事故的发生，提高航空器的安全性能。
本文将探讨振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用，并介绍其工作原理、优势以及未来发展方向。
振动测量系统利用传感器和数据处理单元对航空器结构的振动进行监测。
传感器通常包括加速度计、陀螺仪等，能够感知结构的振动情况，并将振动信号转化为电信号输入到数据处理单元中进行处理。
数据处理单元则对接收到的振动信号进行分析和处理，提取出结构的振动特征参数，如振幅、频率等，从而实现对结构安全状况的评估和监测。
振动测量系统在航空器结构安全监测中具有以下优势。
首先，它能够实时监测结构的振动情况，及时发现结构的异常振动现象，有助于预测结构的故障和损伤。
其次，振动测量系统具有高精度和高灵敏度，能够对微小的振动进行检测和分析，从而提高了监测的准确性和可靠性。
此外，振动测量系统采用了数字化技术，能够实现数据的自动化采集、处理和存储，大大提高了监测的效率和可操作性。
未来，随着航空器结构设计的不断发展和航空技术的不断进步，振动测量系统在航空器结构安全监测中的应用也将不断拓展和完善。
一方面，振动测量系统将更加智能化和自动化，能够实现对多种结构振动的同时监测和分析，提高监测的全面性和综合性。
另一方面，振动测量系统将与其他监测技术和系统相结合，形成多元化的结构安全监测体系，进一步提高航空器的安全性能。
综上所述，振动测量系统在航空器结构安全监测中发挥着重要作用，具有广阔的应用前景和发展空间。
通过不断地完善和创新，振动测量系统将为航空工程的发展和航空器的安全运行提供更加可靠的保障。
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航空航天测试系统郑德智第5章振动、加速度与冲击测量系统测振传感器2振动测量系统31加速度测量及传感器3振动量的测量振动量：通常指反映振动的强弱程度的量，亦即指振动位移，振动速度和振动加速度的大小。
这三者之间存在着确定的微分或积分关系。
究竟测量哪个振动量是振动测量中必须考虑的问题之一。
加速度22cos()cos()dv a A t A t dtωωϕωωϕπ==-+=++速度sin()cos()2dx v A t A t dt πωωϕωωϕ==-+=++)cos(ϕω+=t A x 位移振动位移、振动速度和振动加速度三者的幅值之间的关系与频率有关。
在低频振动场合，加速度的幅值不大，宜选用振动位移测量；在中频振动场合，宜选择振动速度测量，在高频振动场合，加（1）正弦测量系统振动量测量通常有以下几种系统：正弦测量系统图⏹正弦测量系统适用于按简谐振动规律的系统。
⏹应用正弦测量系统，除了测量振幅外，有时还要求测量振幅对于激励力的相位差，以及观察振动波形的畸变情况。
（2）动态应变测量系统动态应变测量系统将电阻应变片贴在结构的测振点处，或直接制成应变片式位移计或加速度计，安装在测振点处，将应变片接入电桥，电桥由动态应变仪的振荡器供给稳定的载波电压。
测振时由于振动位移引起电桥失衡而输出一电压，经放大并转换成电流，由表头指示，或由光学示波器、计算机记录。
（3）频谱分析系统模拟量频谱分析系统传感器经微/积分放大器后，进入模拟量频谱分析仪。
模拟式频谱分析仪，由跟踪滤波器或一系列窄带带通滤波器构成，随着滤波器中心频率的变化，信号中的相应频率的谐波分量得以通过，从而可以得到不同频率的谐波分量的幅值或功率的值，由仪表显示或记录；数字频谱分析系统现代振动分析系统大都是数字式分析系统。
将来自传感器的模拟信号经过A/D转换，把模拟信号转换成数字序列信号，然后通过快速傅里叶（FFT）的运算，获得被测系统的频谱。
机械振动参数的估计:单自由度系统固有频率和阻尼的测量1. 自由振动法一个单自由度振动系统，若给予初始冲击（其初速度为dz(0)／dt)或初始位移z 0）,则系统将在阻尼作用下作衰减自由振动。
机械振动参数估计的目的是用以确定被测结构的固有频率、阻尼比、振型等振动模态参数。
◆自由振动法◆共振法2.共振法单自由度系统的受迫振动。
当激振频率接近于系统的固有频率时，振动响应就急剧增大。
位移共振：振动测量系统☐分类：接触式和非接触式☐接触式：按壳体的固定方式分为☐相对式：壳体固定在基座上，测杆和被测对象相联，敏感被测对象相对于基座的振动；☐绝对式：壳体固定在被测对象上，弹簧支撑一个惯性体感受振动，又称为惯性式测振传感器；☐振动测试：对振动位移、振动速度、振动加速度这些振动量的检测，它们反映了振动的强弱程度。
（一）力学模型和运动方程式惯性式位移传感器的输出位移zm 反映被测振动的位移量xm。
/3()1()180n A ωωωφω≥≈≈-⏹位移传感器的上限测量频率在理论上是无限的，但实际上受具体仪器结构和元器件特性、后继放大电路频响等条件的限制，不能太高。
⏹下限测量频率则受弹性元件的强度和质量块尺寸、重量等因素的限制，使不能太小。
n⏹因此位移传感器的频率范围是有限的。
惯性式加速度传感器的响应条件惯性式加速度传感器的质量块相对位移Zm 与被测振动的加速度成正比，因而可用质量块的位移来反映被测振动的加速度大小。
加速度传感器幅频特性的表达式:21/31()20n n A kHzωωωω≤≈=常数，很高，可达1.惯性式加速度传感器的最大优点是它具有零频率持性,理论下限测量频率为零，实际下限测量频率极低。
2.为使ωn 远大于被测振动频率，加速度传感器的尺寸、质量可做得很小（小于1g ），从而对被测对象的附加影响也小。
3.传感器的影响：''t n t t m a a m m m f f m m m =+=+为传感器质量固定在被测对象上的惯性式传感器将作为附加质量使整个系统的振动特性发生变化。
电涡流测振传感器当光程差每变化半个光波波长时，明暗条纹变化一次。
设一个振动周期内，计得干涉条纹变化数为N ，则：42m N X λ⨯=⨯迈克尔逊干涉仪激光测振仪加速度测量1.加速度是表征物体运动本质的一个基本物理量。
2.可以通过测量加速度来测量物体的运动状态。
例如，惯性导航系统就是通过飞行器的加速度来测量它的速度(地速)、位置、已飞过的距离等。
3.可以通过测量加速度来判断运动机械系统所承受的加速度负荷，以便正确设计其机械强度和按照设计指标正确控制其运动加速度，以免机件损坏。
4.对于加速度，常用绝对法测量，即把惯性型测量装置安装在运动体上进行测量。
当质量块受力平衡时，质量块m相对于基座的位移与加速度成正比，故可通过该位移或惯性力来测量加速度。
设传感器基座相对于参考坐标的位移为x b ，质量块m 相对于参考坐标的位移为x ，质量块相对于传感器基座的位移为y ：by x x =-22221[1()][2()]m m n n ny a ωωωξωω=-+解此线性微分方程，可得：如上所述，质量—弹簧—阻尼系统可以把加速度转换成与之成比例的质量块相对于传感器基座的位移;位移式加速度传感器:采用位移传感器检测质量块的相对位移，可构成各种类型的加速度计。
变磁阻式加速度传感器当质量块感受加速度而产生相对位移时，差动变压器就输出与位移(也即与加速度)成近似线性关系的电压，加。
电容式加速度传感器以通过弹簧片支承的质量块作为差动电容器的活动极板，并利用空气阻尼。
霍尔式加速度传感器上下方向的加速度成比例的惯性力梁发生弯曲变形自由端产生与加速度成比例的位移霍尔。
元件输出与加速度成比例的霍尔电势UH⏹测量质量块相对位移的加速度传感器灵敏度较低。
⏹广泛采用基于测量惯性力的加速度传感器⏹电阻应变式、压阻式和压电式加速度传感器。
工作原理:▪敏感质量块感受加速度；▪产生与之成正比的惯性力F＝ma；▪再通过弹性元件把惯性力转变成应变、应力，或通过压电元件把惯性力转变成电荷量；▪测量应变、应力或电荷来间接测量加速度。
应变式加速度传感器等强度弹性悬臂梁固定安装在传感器的基座上，梁的自由端固定一质量块m，在梁的根部附近两面上各贴一个(两个)性能相同的应变片，应变片接成对称差动电桥。
a F ma=当质量块感受加速度而产生惯性力F a 时，在力F a 的作用下，悬臂梁发生弯曲变形，其应变为2266a l l F ma Ebh Ebhε==粘贴在梁两面上的应变片分别感受正(拉)应变和负(压)应变而电阻增加和减小，电桥失去平衡而输出与加速度成正比，即的电压U⏹当壳体连同基座和被测对象一起运动时，惯性质量块相对于壳体或基座产生位移，由此位移产生的弹性力加于压电元件上，在压电元件的两个端面上就产生了极性相反的电荷。
⏹属于惯性式传感器其中k1为弹簧刚度，k2为压电元件的刚度；其中ms为惯性质量，mb 为壳体或其座的质量。
K为等效刚度，M为等效质量。
22221212[1()]()()/()()nnn s b s b s b s bd xdtzxK M k k m m m m K k kM m m m mωωωω=-==++=+=+2为被测振动位移压电式传感器通常不用阻尼元件，且其元件的内部阻尼也很小（ξ<0.02），系统可视为无阻尼系统。
压电元件表面产生的电荷Q为作用在压电元件上的力F 为:压电式加速度计的等效电路a/U Q C 压电元件本身可以等效为电容，因此，加速度计既可以看作一个电压源，也可以看作一个电荷源。
考虑到实际使用的测量电路，等效电路为Ca加速度计电容，Cc电缆分布电容，Ci放大器输入电容压电式加速度传感器测量电路压电传感器的测量系统前置放大器的作用：一是放大压电元件的微弱信号；二是高阻抗输入变为低阻抗输出。
前置放大器的类型：电压放大器电荷放大器１.电压放大器：高输入阻抗的比例放大器im 20U 1(/)Q R ωωω=+a c iQ C C C ++≈电压放大器输出电压与电容C = C a + C i +C c 密切相关，连接电缆的长度与形状变化，会给测量带来不稳定因素，影响传感器的灵敏度。
因此，现在通常采用性能稳定的电荷放大器。
q C a R a C c C i R ie ie y压电传感器电缆电压前置放大器NA0U imA U =⋅２.电荷放大器电荷放大器的输出电压与输入电荷成正比，它是一个具有深度电容负反馈的ff KC C C KqU ++-=)(0KC f >>(C+C f )K 为放大器的开环放大倍数压电式加速度传感器的主要特性灵敏度：质量块质量越大，灵敏度越高；频率响应范围：传感器的固有频率越高，则其可测频率范围越宽，目前可测的最低频率达0.1Hz。
压电式加速度计常用的安装方法：安装状态直接影响可测的频率范围。
一般用粘结法固定的可测频率不超过5kHz。
手持探针法只能用于1Hz以下的近似测量。
用螺栓固定是最好的方法，尤其适用于测冲击波及高频振动。
压电式加速度传感器的结构和安装安装表面激振平台型式测量范围零偏稳定性分辨力特点压电式5～105g10-4～10-3g 10-2～10-5g固有频率较高，用于冲击及振动测量，大地测量及惯性导航等应变式±0.5～±200g低频响应较好，固有频率低，适用于低频振动测量压阻式±20g～105g灵敏度较高，便于集成化，耐冲击，易受温度影响微机电式±1g～±105g10-6～10g10-6～10-3g尺寸小，重量轻，成本低，适用于汽车安全防护，战术武器制导和惯性导航加速度测量方法及其性能特点YXZ 杠杆放大机构梳状叉指驱动器DETF DETF 平板质量块梳状叉指驱动器杠杆放大机构谐振式硅微机械陀螺、加速度计仪器科学与光电工程学院测控系。