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石英加速度计数字闭环检测电路噪声研究
为了解决当前数字闭环石英柔性加速度计(DCLA)测量精度及其理论极限精度存在一个数量级的问题,进行DCLA闭环检测电路噪声分析。建立闭环系统误差模型,采用逐级噪声检测方法构建基于噪声分离的开环噪声测试平台。确定差分电容检测链路(C/V)是影响系统精度的主要因素。在此基础上,
石英加速度计
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石英加速度计数字闭环检测电路噪声研究
为了解决当前数字闭环石英柔性加速度计(DCLA)测量精度及其理论极限精度存在一个数量级的问题,进行DCLA闭环检测电路噪声分析。建立闭环系统误差模型,采用逐级噪声检测方法构建基于噪声分离的开环噪声测试平台。确定差分电容检测链路(C/V)是影响系统精度的主要因素。在此基础上,测试改进的测试原型的偏差稳定性,并对测试结果进行Allan方差分析。实验结果表明,改进的DCLA系统的准确度从65.49μg提高到12.24μg,与理论精度基本一致。压力传感器一旦抗干扰性差容易受外界干扰,那么它的价值就打了折扣,其应用范围受到很大的限制。充分验证了理论分析方法的正确性,为进一步完善和优化数字闭环加速度计系统提供了指导和依据。
数字闭环;石英加速度计;检测电路;噪声分析。
石英加速度计具有精度高,长期稳定,体积小,结构简单等优点。它在各种惯性导航,制导,测量和控制领域中发挥着重要作用。传统的石英柔性加速度计一般采用模拟伺服电路,输出为模拟信号。需要开环模数转换电路来为导航计算机提供数字信息,并且在转换过程中不可避免地会发生精度损失并随着时间累积。目前,国内学者对石英柔性加速度计的研究主要集中在仪表元件和模数转换电路(I/F,V/F,A/D)的改进上。尽管I/F和V/F方案可以实现更高的转换精度,但频率测量芯片的使用决定了系统的转换速率不快且成本高;对于A/D转换方案,系统转换精度受芯片数量的限制,特别是在信号较小的情况下,系统转换误差较大。表头由整体石英挠性摆组件、差动电容传感器、力矩器、壳体等部分组成,系统组成。可以看出,模拟石英柔性加速度计对所用器件的依赖性很大,难以解决精度损失的问题。
本文提出的基于数字闭环方案的石英柔性加速度计可以直接输出数字量。从理论上讲,开环模数转换不会造成精度损失,并且由于使用了模拟电流反馈,因此可以避免脉冲引起的增加。石英加速度计具有抗干扰能力强,可靠性高,可控性强等优点,具有广阔的应用前景。
石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源,晶体属三方晶系的氧化物矿物。石英块又名硅石, 主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。石英挠性加速度计,包括表头和混和集成电路,其中,表头包括壳体和表芯,所述表芯由上盖板、石英挠性摆组件以及下力矩器组成,石英挠性摆组件由配重、摆片和线圈组成,所述表头以及表芯的各组件之间、所述石英挠性摆组件的各组件之间以及所述下力矩器的各组件之间,至少部分地通过激光焊接或通过耐高温胶或两者的结合相互连接。石英挠性加速度传感器为单轴力矩反馈式加速度计,通过检测质量来检测外界的加速度信号,再经伺服电路解调、放大,后输出电流信号正比于加速度信号。产品广泛用于航空航天导航系统等。基本的加速度传感器类型总的来说有两类加速度传感器:交流响应加速度传感器和直流响应加速度传感器。



石英挠性加速度计原理及性能
石英挠性加速度计用来测量沿其输入轴作用的常值和低频加速度。当沿加速度计 的输入轴有加速度a,作用时,摆质量发生位置变化,终产生的电磁力矩有使摆质量 回到原来位置的倾向,直到与惯性力矩平衡。在力平衡状态下,测量流过采样电阻的 电流,便可以得到加速度计所测量的加速度数值。 通过石英挠性加速度计工作原理的公式推导,得出石英挠性加速度计的电流标度 因数与检测质量摆的质量m、质量中心至挠性枢轴的距离L和力矩器的力矩系数K 有关系,为后续的关键技术研究奠定了理论基础。石英挠性加速度计用于载体的微重力测量系统和惯导系统中,并可用于的静态角度测量系统中。 石英加速度计,用于各种物体的姿态测量和导航。石英挠性加速度计用于有空间限制的运动物体的加速度测量系统中。所提出的加速度计包括与一个闭环自谐振电路一起使用的响应传感元件和模拟力反馈读出电路。石英加速度计精度较高,量程较大,抗振能力强。
