电流测量电路的误差补偿和降噪技术的研究及应用

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1、摘要在航天飞行器中，惯性导航装置需要实时且高精度地测量加速度计等传感器输出的电流、电压等模拟量，以实现对飞行器导航。因而研制适合飞行器使用的动态高精度电流电压测量系统，就具有了非常重要的意义。本篇论文主要围绕如何提高电流测量系统的测量精度来展开。主要从两个方面考虑，一是温度误差的补偿方法的研究和应用，二是降噪技术的研究和应用。由于惯导系统工作环境恶劣，温度变化大，温度变化引起的测量误差(以下简称温度误差)成为影响测量精度的一个关键因素。因此在研制过程中我们把减少温漂误差作为一个关键点。在本研究中，我们设计了不同环境温度下的零点误差测试实验，以找出温度误差的变化规律。根据温度误差的规律，用软件插

2、值补偿来实现温度误差的补偿。为了准确测出关键电子器件的温度值，以提高温度误差补偿的效果。我们改进结构设计和印刷电路板布局，实现了测量电路周边温度场温度的均匀化，采用温度传感器的误差补偿，提高了温度测量精度，并将这些方法应用于实际的电流测量系统中。测量电路的噪声源有两个，分别是测量电路板内部的固有噪声源和环境干扰噪声源。电路板内部的固有噪声通过选用低噪声的器件，以及改进印刷电路板的设计来降低。环境干扰噪声则是通过结构上采用电磁屏蔽，提高印刷电路板的设计等方法以达到降低噪声，提高精度的目的。本文共分六章：第一章综述了电子测量技术的现状和发展趋势，并根据课题背景对电流测量系统的要求，提出了课题的目标

3、和任务。第二章通过对电流测量电路的各关键器件的误差与噪声进行分析，找出了影响电流测量精度的关键因素。第三章提出了温度误差的补偿方法，实验验证了温度误差补偿方法；并提出和应用了提高温度误差补偿效果的方法。第四章详细讨论了电流测量电路降低噪声的方法。第五章详细描述了测量电路板的设计和实现：并设计了性能测试实验，对测量电路板的各项精度指标进行了测试和探讨。第六章对全文进行简明的总结，并提出了进一步研究的内容。关键词：电流测量、温度误差补偿、噪声抑制AbstractInaircraft．theinertiaInavigationsystemneedstogetthemeasuredvalueinhig

4、hprecisionofmanysensors，suchasaccelerometer．ThosemeasuredvaluefromthesensorSisanalogsignal，suchascurrentandvoltage．Soitissignificanttodevelopahigh-precisioncurrentandvoltagemeasurementsystemsuitedforaircraftapplication．Aimingathighprecision，thisthesisproposestwosolutions，whicharetemperaturecompensat

5、ionandnoisereduction．IntheharshenvironmentoftheinertiaInavigationsystem．thetemperatureiSchangedfrequently,whichmakestemperaturedrifterroreffecttheprecisionbadly．Therefore，thetemperaturecompensationbecomesakeypoint．Inthisthesis，wedesignedexperimentstoanalyzezeropointerrorsindifferenttemperaturesandbu

6、ildamodeIofthetemperaturedrifterror．Basedonthismodel，asoftwareinterpolationcompensationmethodwasemployed．1nordertoimprovetheresultoftemperaturecompensation．jtiSnecessarytomeasuretemperatureofthekeyelectroniccomponentsaccurately．1nthisthesis．weimprovedtheconfigurationandPCBlayoutdesign，realizedthetem

7、peratureuniformityaroundthemeasuringcircuit．Temperaturesensorswerealsousedtoimprovethetemperaturemeasurementprecision．AIIthesemethodswereappliedinthereaImeasuringcurrentsystem．Therearetwokindsofnoises