兩軸加速度計(jì)廠家數(shù)字閉環(huán)檢測(cè)電路噪聲研究

為了解決當(dāng)前數(shù)字閉環(huán)石英柔性加速度計(jì)（DCLA）測(cè)量精度及其理論極限精度存在一個(gè)數(shù)量級(jí)的問題，進(jìn)行DCLA閉環(huán)檢測(cè)電路噪聲分析。建立閉環(huán)系統(tǒng)誤差模型，采用逐級(jí)噪聲檢測(cè)方法構(gòu)建基于噪聲分離的開環(huán)噪聲測(cè)試平臺(tái)。兩軸加速度計(jì)廠家產(chǎn)品采用獨(dú)特的小型化、耐高溫抗震設(shè)計(jì)、先進(jìn)的封裝工藝及專用電路，產(chǎn)品的輸出電流與輸入加速度成正比，用戶可以通過計(jì)算選取合適的采樣電阻，達(dá)到高精度的輸出。確定差分電容檢測(cè)鏈路（C/V）是影響系統(tǒng)精度的主要因素。在此基礎(chǔ)上，測(cè)試改進(jìn)的測(cè)試原型的偏差穩(wěn)定性，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行Allan方差分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的DCLA系統(tǒng)的準(zhǔn)確度從65.49μg提高到12.24μg，與理論精度基本一致。充分驗(yàn)證了理論分析方法的正確性，為進(jìn)一步完善和優(yōu)化數(shù)字閉環(huán)加速度計(jì)系統(tǒng)提供了指導(dǎo)和依據(jù)。

數(shù)字閉環(huán);石英加速度計(jì);檢測(cè)電路;噪聲分析。

兩軸加速度計(jì)廠家具有精度高，長(zhǎng)期穩(wěn)定，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。它在各種慣性導(dǎo)航，制導(dǎo)，測(cè)量和控制領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)的石英柔性加速度計(jì)一般采用模擬伺服電路，輸出為模擬信號(hào)。壓力傳感器一旦抗干擾性差容易受外界干擾，那么它的價(jià)值就打了折扣，其應(yīng)用范圍受到很大的限制。需要開環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來為導(dǎo)航計(jì)算機(jī)提供數(shù)字信息，并且在轉(zhuǎn)換過程中不可避免地會(huì)發(fā)生精度損失并隨著時(shí)間累積。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)石英柔性加速度計(jì)的研究主要集中在儀表元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（I/F，V/F，A/D）的改進(jìn)上。盡管I/F和V/F方案可以實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換精度，但頻率測(cè)量芯片的使用決定了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換速率不快且成本高;對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換方案，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換精度受芯片數(shù)量的限制，特別是在信號(hào)較小的情況下，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差較大?？梢钥闯?，模擬石英柔性加速度計(jì)對(duì)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(shù)字閉環(huán)方案的石英柔性加速度計(jì)可以直接輸出數(shù)字量。從理論上講，開環(huán)模數(shù)轉(zhuǎn)換不會(huì)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。兩軸加速度計(jì)廠家具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

兩軸加速度計(jì)廠家廠家航新儀器儀表有限公司主要生產(chǎn)兩軸加速度計(jì)廠家，該產(chǎn)品是航天、航空、航海等領(lǐng)域用于精密測(cè)角、測(cè)斜等重要傳感器，是慣性導(dǎo)航中的核心器件。 石英撓性加速度計(jì)是一種力平衡式傳感器，它將輸入加速度轉(zhuǎn)換成其撓性擺片的微小位移，并用反饋力加以平衡。兩軸加速度計(jì)廠家抗振動(dòng)和沖擊體積小，重量輕，寬壓供電，功耗低，模擬電信號(hào)輸出。由于采用了力反饋回路，使這種撓性加速度計(jì)具有精度高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。適合于低頻低g值的加速度測(cè)量，是慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵器件之一。我兩軸加速度計(jì)廠家采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)的慣導(dǎo)級(jí)石英撓性加速度計(jì)，產(chǎn)品具有優(yōu)良的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、重復(fù)性、啟動(dòng)性能及高可靠性等特點(diǎn)。產(chǎn)品既可用于靜態(tài)測(cè)試也可以用于動(dòng)態(tài)測(cè)試，也是一款標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)傳感器。

兩軸加速度計(jì)廠家通過計(jì)算可以準(zhǔn)確獲得系統(tǒng)的速度和位置，為各類系統(tǒng)的導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制、調(diào)平等提供準(zhǔn)確的加速度測(cè)量信號(hào)，石英撓性加速度計(jì)還具有低噪聲的優(yōu)勢(shì)，也就是說輸出的信號(hào)中干擾因素比較少，這將有助于系統(tǒng)更加快捷準(zhǔn)確地提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)。重力儀主要由重力傳感器、姿態(tài)測(cè)量傳感器、航天器差分定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理軟件等組成，其中重力傳感器采用國(guó)產(chǎn)高精度石英撓性加速度計(jì)、姿態(tài)測(cè)量傳感器采用國(guó)產(chǎn)高精度光學(xué)陀螺。假如沒有石英撓性加速度計(jì)提供的數(shù)據(jù)，隔振平臺(tái)就“不知道”該化解多大的振動(dòng)影響，平臺(tái)上的相關(guān)實(shí)驗(yàn)就沒法順利開展。近年來，隨著空天飛行任務(wù)的不斷開展，長(zhǎng)期在軌飛行對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定性、長(zhǎng)期密封性等提出了更高的要求，隨著技術(shù)的不斷突破，不遠(yuǎn)的將來，兩軸加速度計(jì)廠家將有望在更加宏偉的空天探測(cè)任務(wù)中再次帶給人們新的、更大的驚喜。