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廊坊市航新仪器仪表有限公司
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微型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-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。廊坊市航新仪器仪表有限公司微型加速度计产品具有优良的长期稳定性、重复性、启动性能、高-性及集成度-特点。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。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。
微型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。2公里/秒再入返回地球等关键阶段和环节,在此过程中,速度控制都是关键因素,而-测量各个阶段速度变化即加速度正是加速度计的“看家”本领。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-,-是在信号较小的情况下,系统转换误差较大。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。微型加速度计具有抗干扰能力强,-性高,可控性强等优点,具有广阔的应用前景。
随着惯性系统低成本化的发展,在20世纪60年代中期开始出现新型的非液浮的所谓干式加速度计。由于这种仪表采用挠性支承技术,所以称为石英挠性加速度计,且其结构与工艺大大简化。多年来,公司生产的石英挠性加速度计为我国航天器的多次发射与飞行试验做出的一定贡献。目前这种石英挠性加速度计已广泛应用于各类现代惯性系统中。廊坊市航新仪器仪表有限公司微型加速度计产品在同类型石英挠性加速度计的基础上,进行-设计,例如通过采用新材料、采用配重环等方法达到线圈电阻与标度因数的-,实现产品的大量程设计要求,解决了标度因数的温度系数问题;设计-吊表工装,-两个方向的安装角误差同时满足要求。
智能化传感器是由一个或多个敏感元件、微处理器、-控制及通讯电路、智能软件系统相结合的产物,它兼有监测、判断、信息处理等功能。与传统传感器相比,它具有很多特点。这18万多元器件、连接器及其配件的,直接影响探月工程的成败。例如,它可以确定传感器工作状态,对测量资料进行修正,以便减少环境因素如温度、湿度引起的误差;它可以用软件解决硬件难以解决的问题;它可以完成资料计算与处理工作等。石英挠性加速度计可应用于各种线加速度、振动加速度的测量,经转换后可应用于速度、距离、角速度、角位移等参数测量。微型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。石英挠性加速度计,用于各种物体的姿态测量和导航。
为“嫦娥四号”服务的石英挠性加速度计
月球距离地球约38万公里,正在进行中的月球背面科考,从火箭系统、航天系统到月球车整个的探月工程是我国科技的体现。探月工程相关技术负责人介绍过,火箭系统需使用近3万多个元器件,近10万个电缆电线。其中,由于内部电阻器帮助把仪表放大器的输入电路与外部信号源隔离使得rfi滤波除了提供对rfi抑制,还提供附加的输入过载保护,消除射频干扰,以稳定输出零位。航天系统则有5万多个元器件。这18万多元器件、连接器及其配件的,直接影响探月工程的成败。为“嫦娥四号”石英挠性加速度计,分别用于在地月转移变轨控制、环月轨道保持控制和动力下降三大阶段测量整器飞行的加速度,从而控制整器的速度变化,以实现准确的变轨控制和平稳、准确的着陆控制。石英挠性加速度传感器一般为单轴力矩反馈式加速度计,通过检测来检测外界的加速度信号,再经伺服电路解调、放大,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、石油钻井测斜或地质勘探捷联系统。其主要由差动电容传感器、检测摆组件、电磁力矩器、电子放大器几个大的部分组成。