数字闭环加速度计检测电路研究

admin · 发表于 2025-3-9 12:40:20

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本文以石英挠性加速度计为应用背景，从理论和具体设计的角度，对石英挠性加速度计的数字闭环检测电路做了系统、全面的研究。传统的石英挠性加速度计输出模拟电流信号，需要外接模拟/数字转换电路传送给导航计算机，由于该转换电路在转换和传输过程中会造成误差积累，造成转换电路精度不高，并且使用转换存在占用空间大，采样时间长等缺点，本论文研究的目的在于克服以上缺点，从而提高整个捷联惯导系统的精度和性能，因此本文的研究具有一定的理论意义和工程价值。本文的主要研究内容有：1) 从加速度计内部结构入手，依据内部结构参数分析常见的加速度计差分电容检测电路原理，并重点描述了单载波调制型电容检测电路的模型，分析了电容传感器中的寄生电阻和寄生电容对检测的影响，并依此设计了数字化电路，最后得出了闭环检测电路的原理，建立了闭环系统传递函数，并进行了时域响应仿真和参数计算，并设计了校正网络。2) 为了消除电路中低频噪声的干扰，实现微弱加速度信号检测的目的，采用调制解调和相关检测原理的数字闭环加速度计检测电路包括载波信号发生器、电荷放大电路、A/D转换器、FPGA、D/A转换器、反馈驱动电路，对硬件电路各个组成模块的具体设计从设计思路、选用器件、传递函数，参数计算等角度展开了完整全面的讨论，并对FPGA中采用的相关检测的数字信号处理原理进行了详细的说明和模型分析。3) 对电路性能展开分析，重点分析了闭环系统的稳定性；从电路噪声、载波信号稳定性、双路放大器一致性、检测信号与参考信号的相位同步四个方面分析了对电路性能的影响。4) 根据GJB 1037A-2004对基于数字闭环检测电路的加速度计系统进行了实验测试，讨论了实验条件和准备工作，说明了具体实验步骤和参数计算公式，采用四点翻滚实验测试了静态性能参数，并做了偏值及标度因数短期稳定性的实验。通过理论分析和测试结果表明，本文设计的基于数字闭环检测电路的加速度计达到了捷联惯导系统要求的偏值稳定性、标度因数稳定性、分辨率和带宽的要求。

数字闭环加速度计检测电路研究

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