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加速度計廠家數字閉環檢測電路噪聲研究

為了解決當前數字閉環石英柔性加速度計（DCLA）測量精度及其理論極限精度存在一個數量級的問題，進行DCLA閉環檢測電路噪聲分析。建立閉環系統誤差模型，采用逐級噪聲檢測方法構建基于噪聲分離的開環噪聲測試平臺。石英撓性加速度計加速度引起的差動電容變化量C，由伺服電路中差動電容檢測器檢測，其輸出為電流，此電流經電流積分器變成輸出電壓，然后跨導補償放大器把電壓變成輸出電流，該輸出電流的大小與輸入加速度成正比。確定差分電容檢測鏈路（C/V）是影響系統精度的主要因素。在此基礎上，測試改進的測試原型的偏差穩定性，并對測試結果進行Allan方差分析。實驗結果表明，改進的DCLA系統的準確度從65.49μg提高到12.24μg，與理論精度基本一致。充分驗證了理論分析方法的正確性，為進一步完善和優化數字閉環加速度計系統提供了指導和依據。

數字閉環;石英加速度計;檢測電路;噪聲分析。

加速度計廠家具有精度高，長期穩定，體積小，結構簡單等優點。它在各種慣性導航，制導，測量和控制領域中發揮著重要作用。傳統的石英柔性加速度計一般采用模擬伺服電路，輸出為模擬信號。普通石英玻璃是用天然水晶或硅石作原料經高溫熔制而成的，高純優質石英玻璃則使用無機或有機含硅的液體化合物經火焰水解合成工藝制成，稱為合成石英玻璃（Syntheticfusedsilica）。需要開環模數轉換電路來為導航計算機提供數字信息，并且在轉換過程中不可避免地會發生精度損失并隨著時間累積。目前，國內學者對石英柔性加速度計的研究主要集中在儀表元件和模數轉換電路（I/F，V/F，A/D）的改進上。盡管I/F和V/F方案可以實現更高的轉換精度，但頻率測量芯片的使用決定了系統的轉換速率不快且成本高;對于A/D轉換方案，系統轉換精度受芯片數量的限制，特別是在信號較小的情況下，系統轉換誤差較大。可以看出，模擬石英柔性加速度計對所用器件的依賴性很大，難以解決精度損失的問題。

本文提出的基于數字閉環方案的石英柔性加速度計可以直接輸出數字量。從理論上講，開環模數轉換不會造成精度損失，并且由于使用了模擬電流反饋，因此可以避免脈沖引起的增加。加速度計廠家具有抗干擾能力強，可靠性高，可控性強等優點，具有廣闊的應用前景。

傳統線加速度計包括液浮擺式加速度計、石英撓性加速度計等加速度計在其他領域有著廣泛的用途，如飛行器的控制和導航系統、各種基準臺和平臺的調平系統、地質探礦鉆孔測斜系統、路橋監測系統、機器人狀態控制系統、過載限制系統、鉆井控制系統和運動員輔助訓練系統等，其市場需求很大。改進壓力傳感器的結構，在一定程度上可避免干擾的引入，可有如下途徑：將信號處理電路與傳感器的敏感元件做成一個整體，即一體化。加速度計的類型較多，根據其構造形式可分為機械的和固態的，加速度計廠家屬于機械敏感器——力反饋擺式加速度計，其具有緊湊、可靠、精度高和動態范圍寬等特點。

   石英撓性加速度計用于有空間限制的運動物體的加速度測量系統中。石英撓性加速度計按其應用分為：船用，航空航天用，車載等。石英撓性加速度計，可直接輸出數字量，理論上不存在開環模數轉換帶來的精度損失，且由于采用模擬電流反饋的方式，可避免因脈沖加劇引起的表頭疲勞問題，具有抗干擾能力強、可靠性高、可控性強等優點，具有廣泛的應用前景。若是船用，尤其是用于水下，對姿態的要求較高，要求慣性導航設備運行時間長，因此需要選用精度較高的產品，若是航空航天用，此類導航系統大多數連續運行時間短，精度要求低，但需要較大量程。廊坊市航新儀器儀表有限公司是國內專業生產和研發導航系統及器件的高技術企業，幾十年一直從事慣性導航系統、角度測量、加速度計廠家產品的研究、設計、生產和試驗。　“嚴謹、求實、創新、發展”是公司的基本理念。公司依托航天科技實力，發揮航天創業精神，不斷地提高核心競爭能力，加強自主創新，隨時了解及跟蹤世界前沿技術，技術水平一直居于行業先進地位。

傳感器越來越多地被應用到社會發展及人類生活的各個領域，如工業自動化、農業現代化、航天技術、軍事工程、機器人技術、資源開發、海洋探測、環境監測、安全保衛、醫學診斷、交通運輸、家用電器等。近年來，全球傳感器產業飛速發展。傳感器集成化包括兩類：一種是同類型多個傳感器的集成，即同一功能的多個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列，組成線性傳感器（如CCD圖像傳感器）。可以看出，模擬石英柔性加速度計對所用器件的依賴性很大，難以解決精度損失的問題。另一種是多功能一體化，如幾種不同的敏感元器件制作在同一硅片上，制成集成化多功能傳感器，集成度高、體積小，容易實現補償和校正，是當前傳感器集成化發展的主要方向。石英撓性加速度計可應用于各種線加速度、振動加速度的測量，經轉換后可應用于速度、距離、角速度、角位移等參數測量。加速度計廠家主要特點：精度高、體積小、重量輕、測量范圍寬。加速度計廠家應用領域：用于測量火箭、飛船、飛機、艦船的加速度、位移、搖擺、振動及傾斜等參數。