数字闭环石英挠性加速度计信号检测技术

数字闭环石英挠性加速度计可以有效地解决传统模拟式加速度计在模数转换中引起的精度损失问题,而数字式加速度计的精度主要取决于差动电容检测环节。阐述了数字式加速度计的工作原理,重点设计了差动电容检测方法,利用单载波调制与数字自相关解调技术构建完整的数字式加速度计信号检测方案。搭建数字式加速度计原理样机,对其进行0 g/1 g稳定性测试,得到数字式加速度计0 g/1 g零偏稳定性分别为17.595 0 g、19.363 7 g、20.715 3 g。测试结果表明,当前的数字式加速度计精度达到了模拟式加速度计精度量级,有效验证了该方案的可行性及正确性。     

石英挠性加速度计温度补偿方法研究

石英挠性加速度计的输出受温度影响,其温度特性具有复杂的函数特征。该文对加速度计零偏提出了一种温度补偿法,建立了基于温度和温度梯度的联合多项式补偿模型,设计出相应的试验方法计算补偿参数。通过试验验证,此方法简明有效,可补偿因温度变化引起的石英挠性加速度计的零偏影响,达到提高系统温度环境适应性的目的。     

石英挠性加速度计磁路参数研究

从永磁体的长径比、气隙磁场均匀性等参数出发,采用理论计算和仿真分析,对采用钐钴永磁体(Sm_2Co_(17))的石英挠性加速度计磁路进行了设计。在降低永磁体和磁帽高度比的基础上,对两种高度比的磁路气隙磁场均匀性进行了测量,并对优化前后的石英挠性加速度计的标度因数进行了1个月的重复性测试。测试结果表明,优化后的力矩器磁路既能获得较均匀的气隙磁场,也能保持较好的长期性能。     

一种激光陀螺惯导仪表信号采集电路设计

在激光惯导系统设计中,惯导仪表信号采集电路需要具备高精度采集惯性仪表信号和体积小的特点。介绍了一种简单且精度高、体积小的信号采集电路设计方法,该方法采用FPGA对激光陀螺输出信号进行采集和FIR滤波,采用I/F电路对石英挠性加速度计输出的电流信号进行转换,利用FPGA进行可逆计数从而转变为加速度计信号值。详细介绍了惯导仪表信号采集电路硬件和软件设计过程,包括I/F电路设计、FIR低通滤波器设计等,最后通过试验验证设计的正确性。     

集成式石英谐振加速度计倍频电路设计

谐振式加速度计可以将加速度转换为频率信号,在导航、姿态控制等加速度计的应用领域,采集信号需要限定在较短时间内,为了满足应用的要求,基于一种单基片集成式石英谐振器,通过现场可编程门阵列(FPGA)实现了一种针对集成式石英谐振加速度计的倍频电路设计方案,包括时钟自适应模块和锁相环。时钟自适应模块根据当前输入信号产生锁相环基准时钟并将输入信号进行倍频。离心机加速度测试结果表明,当测量时间由1 s缩短为0.125 s时,传感器标度因数为3 173 Hz/g(g=9.8 m/s²),线性相关系数R²=0.999 32,与未倍频时相比,标度因数与线性度基本保持不变,所设计的倍频电路可应用于石英谐振加速度计的信号处理及数据采集系统中。     

电子元件、组件

TN6,TM219 96050507石英挠性加速度计的温场分析/王洋,商顺昌(中国工程物理研究院电子工程所)//传感器技术.一1996,(3)一8~11,14 利用有限元法对大量程二元脉冲调宽石英挠性加速度计因力矩线圈发热而造成的内部温场变化进行了分析,从理论上计算出温场的分布情况和变化情况,并通过对温度误差的分析,阐述了提高温度特性的有效途径,为加速度计的热设计和温度补偿提供理论依据.图3表4参3(许)TN6O 96050508片式元件产业的发展前景/章士流,鲁圣国,李标荣(东莞南方电子有限公司)刀电子科技导报一19%,(8).一2一4 通过总结中国电子元件产业发展的…     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点,为了有效利用硅片面积和提高质量块质量,设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计,该结构具有检测电极和力反馈电极.根据结构设计参数,推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式.利用扭摆加速度计的数学模型,建立了加速度计表头系统级模型,并结合接口电路进行闭环整体仿真,调整校正环节参数,得到闭环系统性能指标.最后进行初步开环测试,测得加速度计的灵敏度为33 mV/g,非线性度2.29%.     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点,为了有效利用硅片面积和提高质量块质量,设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计,该结构具有检测电极和力反馈电极。根据结构设计参数,推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式。利用扭摆加速度计的数学模型,建立了加速度计表头系统级模型,并结合接口电路进行闭环整体仿真,调整校正环节参数,得到闭环系统性能指标。最后进行初步开环测试,测得加速度计的灵敏度为33mV/g,非线性度2.29%。     

一种新型挠性轴内置式扭摆微加速度计的设计

针对扭摆式加速度计的结构特点，为了有效利用硅片面积和提高质量块质量，设计了一种新型挠性轴内置于质量块的扭摆式加速度计，该结构具有检测电极和力反馈电极。根据结构设计参数，推导出中心敏感电容、等效质量、机械灵敏度的参数表达式。利用扭摆加速度计的数学模型，建立了加速度计表头系统级模型，并结合接口电路进行闭环整体仿真，调整校正环节参数，得到闭环系统性能指标。最后进行初步开环测试，测得加速度计的灵敏度为33mV/g，非线性度2.29%。     

石英挠性加速度计磁路仿真分析与优化设计

力矩器工作气隙磁性能是石英挠性加速度计磁路设计的关键.利用有限元分析软件ANSYS,对采用稀土永磁材料的力矩器磁路磁通分布进行了仿真分析,并在此基础上进行了磁路结构的优化设计,提出了一种锥形磁钢结构.有限元分析结果表明,锥形磁钢的磁路结构使工作气隙磁场更均匀,可提高加速度计的线性度.     

数字闭环加速度计带宽测试方法的研究

为了消除传统电模拟法引入的激励信号对力矩器驱动模块造成的影响,提出了一种在数字闭环加速度计系统反馈回路数模转换器输入端叠加一个激励信号来测试系统带宽的方法.通过对该方法的电激励模型进行分析,表明在带宽测试时系统反馈回路D/A输入端叠加激励信号可以等效为外界输入的加速度.搭建测试平台测试系统带宽,实验表明,用该方法测得的数字闭环加速度计系统带宽与传统机械振动法的测试结果相接近.该方法未增加其它电路,降低了系统的复杂度,消除了电模拟法外加激励信号源对力矩器驱动模块的影响.此外,该方法操作快速简单、便于在线测试,可满足大多数数字闭环加速度计的带宽测试要求.     

基于卡尔曼滤波的动态角度测量系统设计

数字倾角仪主要用于静态环境下的角度测量,但当被测物体在动态（非匀速直线运动）环境下,倾角仪内部加速度计会受到除重力加速度外的加速度影响而变得不准确,此时仅依靠加速度无法准确解算出被测物体真实角度。针对动态下的测量问题,设计一种低成本的动态角度测量系统,利用MPU9255传感器中集成的三轴加速度计和三轴陀螺仪,采用融合陀螺数据的卡尔曼滤波和系统误差补偿,解决加速度计在动态下无法准确测量角度的问题。经测试表明,所设计的测量系统能够满足动态下较高精度的角度测量。     

单轴摆式伺服线加速度计悬丝断裂故障的分析

简单介绍了单轴摆式伺服线加速度计的结构和工作原理,并结合加速度计生产测试、装机使用等环节,对加速度计上电快慢及加速度计幅相频动态特性的关系进行了研究分析,找出了生产测试中导致加速度计悬丝断裂故障的重要原因。     

基于MEMS技术的无线加速度测量系统

结合MEMS微传感器和无线通信技术,研究了MEMS微加速度计检测信号的测量与无线传输技术,制定了二维加速度信号的无线测量系统方案,设计了系统电路,并完成了原型装置的制作与调试。实践表明,本系统能对微弱的加速度进行无线检测,有较高的测量精度和灵敏度。     

基于MEMS的数据手套传感技术研究

目前主流的数据手套采用机械式、光纤式或者图像识别等方法来获取手势姿态,本文提出利用MEMS传感器（三轴陀螺、三轴加速度计和三轴磁阻）,根据惯性测量原理,采用基于四元数解算的扩展卡尔曼滤波信息融合方法来获得手指全姿态信息的方法。基于MEMS传感器设计的数据手套,穿戴方便,运动自由度大,抗干扰能力强,且不受光线条件的约束。测试和实验的结果表明,基于MEMS传感技术的数据手套稳定可靠,具有一定的创新性和实际应用参考价值。     

惯导系统中加速度计的信号采集

介绍了一种以压频转换为原理实现加速度计系统中数据采集的方法。以TI公司的数字信号处理器TMS320F240为核心,利用可编程定时/计数器8253对高性能同步压频转换器AD652的输出脉冲进行计数实现数据采集。分析了系统硬件电路设计方案和软件流程。结果表明,高性能同步压频转换器分辨率高、抗干扰能力强,能够满足惯导系统中加速度计数据采集的要求。     

一种基于AD7865的数据采集系统的设计

介绍了14位逐次逼近型的四路同步采样A/D转换器AD7865的性能特点及其在高速高精度采集系统中的应用,给出了由AD7865和单片机AT89S52构成的四通道并行数据采集系统的设计和测试结果,该采集系统在多路过载传感器输出信号的测试中得到很好的应用.     

高灵敏加速度计微弱信号提取电路设计与测试

介绍了一种压阻式高灵敏加速度传感器微弱信号提取电路。该信号提取电路采用两级信号放大设计,两级之间设计有二阶巴特沃兹低通滤波器。本设计电路通过电路仿真软件进行仿真和外接加速度计测试。测试结果表明,该微弱信号检测提取电路可以很好地对高灵敏MEMS加速度计输出的信号进行放大,具体表现为可将传感器输出信号从毫伏级放大到伏级。采用这种电路设计的MEMS高灵敏加速度计输出信号具有良好的低频特性,可以满足高灵敏传感器宽频带测试的需要。     

Dissymmetrical 3×3 Coupled Optical Accelerometer

Without adding feedback to modulate light path system, the dissymmetrical 3×3 coupled optical accelerometer reduces the complexity of the design of light path system. Experiments prove that it can attain good demodulation effects. As carrier is not needed in this system, the frequency range of input signal is diminished so as to decrease the sampling frequency of accelerometer. This makes for the system on programmable chip(SOPC) design of digital demodulating system. The upper limit of accelerometer working frequency can reach 3 500 Hz. But affected by the inherent frequency of sensitive components, its working frequency is 10 Hz～1 000 Hz, and the sensitivity is 8.718 0 V/(m·s-2). This accelerometer can detect the dynamic range of acceleration signal real-timely, steadily and accurately, solving the dissymmetrical problem of light path caused by circumstances and the complexity of process.     

Dissymmetrical 3×3 Coupled Optical Accelerometer

Without adding feedback to modulate light path system, the dissymmetrical 3×3 coupled optical accelerometer reduces the complexity of the design of light path system. Experiments prove that it can attain good demodulation effects. As carrier is not needed in this system, the frequency range of input signal is diminished so as to decrease the sampling frequency of accelerometer. This makes for the system on programmable chip(SOPC) design of digital demodulating system. The upper limit of accelerometer working frequency can reach 3 500 Hz. But affected by the inherent frequency of sensitive components, its working frequency is 10 Hz～1 000 Hz, and the sensitivity is 8.718 0 V/(m·s-2). This accelerometer can detect the dynamic range of acceleration signal real-timely, steadily and accurately, solving the dissymmetrical problem of light path caused by circumstances and the complexity of process.