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石英加速度计指标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）测量精度及其理论极限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。石英加速度计指标在导航、石油测井等场合应用十分广泛，其伺服电路有两种形式，一种是裸芯片粘接在陶瓷基片上的混合厚膜集成电路，即HIC。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。

石英加速度计指标具有精度高，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。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。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限制，特别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。石英加速度计指标具有抗干扰能力强，可靠性高，可控性强等优点，具有广阔的应用前景。

加速度计是直接安装在振动物体表面(或内部)的小型设备。它们包含一个小块，由像弹簧一样操作的柔性部件悬挂。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。当加速度计移动时，小质量将成比例地偏转加速度。可以使用各种传感技术来测量质量的偏转量。由于质量和弹簧力是已知的，挠曲量很容易转换成加速度值。加速度计可以提供一个或多个轴的加速度信息。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，廊坊市航新仪器仪表有限公司石英加速度计指标具有优良的长期稳定性、重复性、启动性能、环境适应性及可靠性高等特点。石英加速度计指标产品既可用于静态测试也可以用于动态测试，也是一款标准的振动传感器。公司产品广泛应用于航空、航天、船舶等领域和石油勘探、高铁、物探、桥梁、堤坝等民用领域，并以质量优良、***、高***等特点深受顾客的好评，在行业内有良好的口碑和信誉度。

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。石英挠性加速度计一般采用模拟伺服电路，输出为模拟信号，需外加开环模数转换电路才能为导航计算机提供数字信息，而转换过程中将不可避免地造成精度损失，并随时间累积。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石英加速度计指标产品在同类型石英挠性加速度计的基础上，进行创新设计，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兼顾，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，保证两个方向的安装角误差同时满足要求。　由于该石英加速度计指标产品零件小、精度要求高，在新材料选用及试验期间，公司各部门“以公司利益为上”紧密配合，精密制造中心细心加工，总装中心90F小组成员细心装调，积极配合各种试验；电机部配合摸索充磁参数、协助绕制线圈；热表中心积极研究新材料的热处理工艺。

 廊坊市航新仪表有限公司成立于2006年，其前身华航精密机械厂隶属于北华航天工业学院。在力平衡状态下，测量流过采样电阻的电流，便可以得到加速度计所测量的加速度数值。主要生产石英挠性加速度计，同时开发民用挠性加速度计产品，具有较强的加工能力和丰富的组装经验。可提供测斜仪成套设备。依托航天工业***的技术基础和*** 的仪器设备，航新所石英挠性加速度计已经形成了系列化产品，以其精度高、可靠性 高、体积小、重量轻、使用方便等特点，成为惯性导航系统主选产品，广泛应用于航天、 航空、船舶、战车、石油、岩土工程等诸多领域，为各类系统的导航、制导、控制、调 平、监测等提供信号例。