高精度加速度計測量系統(tǒng)的分析與設(shè)計.pdf

1、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是利用慣性敏感器件、基準方向和最初的位置、速度信息來確定載體的方位和速度的自主式航跡遞推導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性系統(tǒng)具有自主性、隱蔽性、實時性、全天候等優(yōu)點,因而在各種載體的導(dǎo)航、制導(dǎo)、定位和穩(wěn)定控制中得到了廣泛的應(yīng)用。加速度計是慣性導(dǎo)航領(lǐng)域的重要器件,是敏感和測量載體運動加速度的儀表,為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進行定位和速度解算提供基本依據(jù)。加速度計的輸出是與載體的運動加速度成比例的信號,同時加速度計輸出信號測量的精度直接影響慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度

2、。對于高精度的石英撓性加速度計來說,一般輸出的是電流信號。
　　 由于加速度計在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的重要性,并且加速度計的精度越來越高,對加速度計輸出信號的采集就顯得十分重要。加速度計輸出信號的采集精度不僅直接影響慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度,而且若其輸出信號采集精度不夠高的話也浪費了加速度計的精度指標(biāo)。而在加速度計輸出信號采集系統(tǒng)中,輸出模擬信號的數(shù)字化是重中之重?，F(xiàn)有的加速度計輸出數(shù)字化方案主要有A/D轉(zhuǎn)換、電流轉(zhuǎn)電壓再進行電壓頻率變換和電流

3、頻率變換三種方法。A/D轉(zhuǎn)換和電流-電壓-頻率的加速度計輸出數(shù)字化方法,在多年的實踐應(yīng)用中不能在加速度計輸出數(shù)字化中得到很高的精度。在此基礎(chǔ)上對電流積分變換進行了深入討論,比較了電流積分變換的幾種方法的優(yōu)缺點之后,提出了二元調(diào)寬脈沖反饋電流積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換的I/F變換加速度計輸出數(shù)字化方案,并給出了所設(shè)計系統(tǒng)的組成框圖和各部分所要實現(xiàn)的功能。
　　 在系統(tǒng)總體設(shè)計的基礎(chǔ)上,對每一部分功能電路進行了設(shè)計,根據(jù)模擬電路和數(shù)字電路相關(guān)內(nèi)

4、容,對電路所使用的芯片進行了選擇,對參數(shù)進行了計算。針對初步設(shè)計好的電路使用NI公司的Multisim軟件進行了仿真,進一步確定各功能電路的性能和相關(guān)參數(shù)。利用Protel DXP設(shè)計了電路板,制作電路板后通過調(diào)試,證明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電流頻率變換的功能。
　　 最后給出現(xiàn)在比較流行的幾種頻率采集方法,考慮到頻率采集的精度和實現(xiàn)的難易程度,提出用多周期同步法對轉(zhuǎn)換后的頻率進行采集,給出了頻率采集程序編寫的框圖。并為接下來的系統(tǒng)的完善