石英挠性加速度计数字闭环检测电路噪声研究

为解决目前数字闭环石英挠性加速度计(Digital Closed-Loop quartz flex Accelerometer,DCLA)实测精度与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,采用噪声逐级检测的方法,搭建基于噪声分离的开环噪声测试平台,确定差动电容检测环节(C/V)是影响系统精度的主要因素。在此基础上,对改进后的试验样机开展零偏稳定性测试,并对试验结果进行Allan方差分析。实验结果表明,改进后的DCLA系统精度由65.49μg提高到12.24μg,与理论精度基本一致,充分验证了理论分析方法的正确性,为进一步改善和优化数字闭环加速度计系统提供指导和依据。     

基于单片机的数字微加速度计静态测试平台设计

设计了一种新型的PWM数字微加速度计自动测试平台。该技术基于AT89S52单片机,适用于重力场条件下PWM数字输出的加速度计的快速测试。系统脱离了计算机的辅助计算和控制,利用单片机自动控制测试过程,并独立完成数据的拟合计算,极大地简化了测试系统,并利用此平台完成了ADXL202E数字加速度计静态模型的辨识任务,标定了加速度计的标度因数和零偏2个重要的性能指标。该测试平台测试精度优于2mgn。     

捷联惯导高精度加速度计信号采集单元的设计与实现

本文从捷联惯导加速度计信号采集单元的基本原理出发,给出了采集电路设计性能指标,然后以零偏稳定性、噪声和动态响应等重要指标对采集单元的性能进行了分析,并由此对采集单元中采样电阻、运放、A/D转换器和参考电压等关键器件的性能及对采集单元精度的影响进行了研究.本文着重从电路的设计,关键器件的选型等方面来讨论高精度加速度计采集...     

一种高Q值高阶ΣΔ加速度计接口电路

由于具有较低的机械热噪声,高Q值加速度计在高精度低噪声信号检测领域应用广泛。在过采样率相对不高的情况下,针对低阶结构的高Q值加速度计接口电路性能受限于量化噪声的问题,提出了一种高阶结构的高Q值闭环ΣΔ加速度计接口电路,大大降低了数字接口电路基带内的量化噪声。为了保证该高阶系统的稳定性,设计了一种前置补偿器电路来提高电学阻尼。测试结果表明,该高Q值高阶结构系统稳定,相对于二阶结构而言对量化噪声的抑制能力大大提高。     

差分电容电压转换电路噪声性能分析及测试

本文对电容检测式加速度计系统中广泛采用的差分电容电压转换电路建立了电容电压转换电路的等效噪声模型,并对双运放集成电路芯片所构成的差分电容电压转换电路的本底噪声以及仪表放大器输出端的噪声进行了测试,将电容电压转换电路本底噪声中的差模噪声分量和共模噪声分量进行了分离.测试结果表明影响加速度计系统噪声性能的差模噪声分量占电容...     

基于PXI的长时间低零漂斩波式积分器

为了避免传统模拟积分器积分电容泄漏,减小简单数字式积分器前端模拟器件的固有噪声及A/D的量化等误差,设计了基于PXI的长时间低零漂斩波式积分器系统。该系统由PXI机箱、数据采集卡和前端信号处理模块组成硬件平台,对信号进行调理和采集,采样率达到200 kS/s,LabVIEW语言和RTX实时系统构成软件设计平台,对信号进行积分、实时扣除零漂等软处理。通过对系统的测试,此积分器有效地降低了零点漂移,比传统模拟、数字积分器具有更加优越的性能。     

梳齿式微机械加速度计的研制

微机械加速度计作为微机电系统(MEMS)的一个重要产品,目前已经得到了广泛应用.本文首先从整体上提出了微机械加速度计的工作原理和数学模型,并着重讨论了各个部分之间的关系;然后根据敏感元件的特性,对伺服回路的几个关键参数,即预载电压、PID校正参数和反馈增益,进行了分析;本文最后给出了一种加速度计整体性能的测试结果,结果表明:微机械加速度计的量程为±15gn,非线性度为0.041 9%,阈值为0.15 mgn,2 h稳定性误差为0.084 5 mgn,逐次启动重复性误差为0.156 mgn.     

一种评价硅微陀螺性能的电路分析方法

硅微机械陀螺批量生产后,传统的微陀螺测试方法耗费时间比较长,需要专用设备,测试系统比较复杂,工作量很大.基于双正弦载波调制的测控电路,经过大量的电路调试工作,首次利用电路分析方法,提出了三种评价硅微陀螺性能的指标.运用此评价指标,对五个硅微陀螺进行了性能评价,性能由高到低依次是G05、G04、G03、G02、G01,并用零偏稳定性指标对G05 、G01进行了验证,G05零偏稳定性67°/h, G01零偏稳定性104°/h.结果表明,电路分析方法可以快速评价硅微陀螺性能,效率高,准确率高.最后,运用电路分析方法进一步优化了微陀螺的结构设计以及改进了相关的制造工艺.     

基于双轴转台的加速度计自动测试方法设计与实现

为了降低加速度计测试成本,简化标定方法,对加速度计在双轴转台上的测试标定方法进行了研究,组建了一个双轴转台测试系统,系统使用NI USB-9239进行模拟数据采集,依据上述系统提出了一套测试标定新方法,并且设计了一套能进行自动化测试的软件;系统能测试出加速度计的标度因数、三阶非线性模型的各项系数、零偏、零偏稳定性和零偏重复性等参数;选用一种MEMS加速度计进行了测试,对提出的测试标定方法和软件自动测试功能进行了验证,试验过程和测得的参数数值表明软件测试自动化程度较高、测试标定方法实用可靠。     

基于混合EMD方法的加速度计信号处理

由于MEMS加速度计的特点及其广泛的应用,将加速度计运用到输入终端系统成为了一个新的发展方向。但是受加速度计自身和系统数据采集电路受环境干扰等因素的影响,采集到的信号往往叠加了大量的噪声信号,因此必须对实际采集的加速度信号进行滤波去噪处理以确保输入系统的精度。提出了一种基于EMD方法的混合滤波处理策略:针对EMD方法的缺陷,引入了RBF径向基函数神经网络和小波包变换,并结合S-G滤波器对加速度计信号进行了滤波处理。同时采用Al-lan方差(白噪声、零偏不稳定性和量化误差)对滤波结果进行分析并验证了该混合EMD方法的有效性。     

高精度电容式MEMS加速度计系统设计

在传统Σ-Δ架构基础上,引入了低精度高速模/数转换器(ADC),将前置放大器输出的模拟电压信号转换为数字信号,有利于简化电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计系统模拟接口电路设计.在嵌入ADC的MEMS加速度系统中,采用过采样平均数字算法对信号进行估计,有效降低系统对前置放大器噪声性能的需求,利于实现低功耗和高精度的设计目标.仿真结果表明:与未采用过采样平均技术相比,当前置放大器输出等效噪声大于1μV/Hz时,系统的信噪比(SNR)提高了约10dB.     

数字闭环石英挠性加速度计量化误差分析与实验研究

数字闭环方案可以减小模拟伺服方案中A／D转换环节所引入的精度损失,而量化误差是影响数字闭环石英挠性加速度计系统精度的重要因素之一。介绍了数字闭环石英挠性加速度计检测系统的工作原理,讨论了AD,DA位数的选择依据,基于现有硬件检测电路,软件上采取AD,DA降位使用的方法分析量化误差对闭环系统精度的影响。搭建数字闭环实验系统,实验结果表明：在一定范围内,随着AD,DA位数的降低,量化误差影响增大,闭环系统精度降低,与理论分析相吻合,为数字闭环加速度计的精度改善提供必要的理论指导和实验基础。     

微机械加速度计的集成化数字接口

在传感器技术的发展过程中,传统模拟输出传感器由于具有一些固有局限,正在逐渐被数字输出传感器所取代.数字技术的应用使传统传感器成为智能传感器,并具有集成化、智能化、网络化、系统化等新特点.介绍以传统模拟传感器技术为基础,在惯性测量器件--微机械加速度传感器上集成数字接口,使之成为智能化传感器的一种设计方案.     

改善数字式加速度计处理电路温度稳定性的一种方法

介绍了一种电容式微机械加速度计的数字化处理电路,并重点介绍了数模转换器和模数转换器的温度特性。提出通过将调幅信号与载波信号进行相除运算,来显著的改善由于模数转换器和数模转换器引起的加速度计系统稳定性恶化现象。根据载波信号具有的一些与调幅信号不同的特性,运用方波解调的思想,设计了简化的数字方波解调算法对载波信号进行数字解调,这个算法可以节约大量的FPGA硬件资源,并且可以在解调时实现相位自动对准。     

基于FPGA+DSP架构的数字音频处理技术研究

为了解决航空机载环境下飞行员通话强噪声问题,提出了一种基于FPGA+DSP架构的数字话音处理系统.系统由模拟部分和数字部分组成,模拟部分完成话音信号的匹配、滤波、放大和AD/DA转换;数字部分设计了一种音频处理算法,对话音信号进行活动检测、噪声抑制和话音增强等处理.试验结果表明,该系统能够有效抑制通话噪声、增强话音信号,提高了飞行员通话的可懂度和舒适度.     

微弱信号的高精度数据采集系统

针对加速度计输出信号微弱的特点,提出了一种基于TMS320F28335、CPLD以及AD7760的高精度数据采集系统设计．加速度计的输出信号经过信号调理电路后进入24位精度AD7760完成模数转换,DSPTMS320F28335作为主控制器,辅以CPLD完成对AD7760转换数据的读取操作,并将数据通过串口发送到上位机．详细介绍了系统的硬件电路设计,包括信号调理电路以及ADC、CPLD、DSP之间的接口电路设计,并介绍了系统的软件设计．实验结果表明,设计的数据采集系统能够完成微弱信号的数据采集任务．     

Analog VLSI neural networks for impact signal processing

The architecture and operation of the 80170NX electrically trainable analog neural network, which recognizes objects in real time, are discussed. The 80170NX uses a discrete Fourier transform (DFT) to preprocess an accelerometer output waveform that is subsequently recognized through a multilayer perceptron neural network. It is shown that neural network hardware operating in a linear mode can perform conventional signal processing functions. The similarity of neural network computations to linear signal processing functions makes it exceedingly straightforward to integrate neural networks and conventional signal processing in the system     

Development of an ASIC set for signal processing

An approach to signal acquisition, digitization, and processing of low-frequency physiological signals is discussed. The approach uses a chip attached to a transducer through a digital wire placed at the sensing point. The wire transmits digital information instead of an analog signal to an application-specific integrated circuit (ASIC) signal processor. This digital wire/Visp chip set produces a noise-immune signal processing system usable in a variety of biosignal processing needs. The concept is demonstrated using the Visually Evoked Potential (VEP) measurement system     

起重机底座转盘水平状态监测用水平传感器的研制

本文研制了一种用于起重机底座转盘水平状态监测的新型水平传感器,该传感器采用双轴加速度芯片SCA100T作为敏感元件,结合数字信号处理、单片机技术和LCD显示技术,将起重机底座转盘与水平面的夹角以数字的形式直接显示在LCD显示器上。实验数据分析表明,该水平传感器最大误差小于0．015°,满足起重机底座转盘水平状态的监测要求。