石英撓性加速度計(jì)信號(hào)采集與誤差補(bǔ)償方法研究.pdf

1、加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心元件之一，它用于敏感與載體加速度成比例的加速度信號(hào)。加速度計(jì)信號(hào)采集電路則是將加速度計(jì)敏感到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同時(shí)將該數(shù)字信號(hào)送至FPGA芯片進(jìn)行信號(hào)分析和處理。慣導(dǎo)系統(tǒng)的總體精度取決于加速度計(jì)本身的測(cè)量精度、加速度計(jì)信號(hào)采集電路的采集精度以及FPGA芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理方法。相對(duì)于航天和航空、陸用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，船用慣導(dǎo)系統(tǒng)有自身獨(dú)有的特性，船用慣導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)加速度計(jì)的精度有著更高要求，并且需要加速度計(jì)有優(yōu)

2、良的的重復(fù)性和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性，但帶寬和動(dòng)態(tài)范圍要求又略低于其他慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。針對(duì)船用慣導(dǎo)系統(tǒng)的需求，本課題研究設(shè)計(jì)一種船用高精度石英撓性加速度計(jì)信號(hào)采集系統(tǒng)，通過(guò)提高系統(tǒng)采樣分辨率和建立誤差補(bǔ)償模型兩種方法來(lái)提高系統(tǒng)總體精度。
　　本文首先對(duì)比了常用的信號(hào)采集方案，即I/F轉(zhuǎn)換方案和I/V轉(zhuǎn)換方案（A/D轉(zhuǎn)換方案），經(jīng)過(guò)對(duì)比分析兩種方案，I/V轉(zhuǎn)換方案更能滿足船用慣導(dǎo)系統(tǒng)需求，最終確立了以超高精度Σ-△型模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS128

3、1為核心的加速度計(jì)信號(hào)采集系統(tǒng)，采用數(shù)字隔離等抗干擾方法保證系統(tǒng)具備較高的有效分辨率。同時(shí)，對(duì)石英撓性加速度計(jì)的原理和誤差進(jìn)行建模，通過(guò)建立誤差模型分析出有效、便捷的溫度誤差補(bǔ)償方案。在完成采集電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和石英撓性加速度計(jì)溫度誤差補(bǔ)償?shù)睦碚摲治龊头桨钢贫ê?，?duì)所得到的方案進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。經(jīng)過(guò)分析和計(jì)算可以得出石英撓性加速度計(jì)信號(hào)采集板的分辨率精度為3.56×10-4g，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)理論分析得到的溫度誤差補(bǔ)償方案進(jìn)行試驗(yàn)，可以