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1、信号与信息处理高精度加速度计信号变换技术112马晓雷,刘军,王冬(1.军械工程学院光纤技术研究所,河北石家庄050003;2.中国人民解放军96623部队,山东莱芜271100)摘要针对捷联惯导系统加速度计信号采集的高精度要求,提出了一种采用I-F变换技术对加速度计进行高精度数据采集的方法,对其工作原理、构成及提高精度的方法等问题进行了分析和讨论。实验证明,该系统满足了捷联惯导系统的精度要求,具有普遍的实用价值。关键词捷联惯导系统;加速度计;电流/频率转换;高精度中图分类号TN927+12文献标识码A文章编号1003-3106(2007)12
2、-0015-03SignalConversionTechniqueofHigh-precisionAccelerometer112MAXiao-lei,LIUJun,WANGDong(1.FiberOpticTechnologyInstitute,OrdnanceEngineeringCollege,ShijiazhuangHebei050003,China;2.TheUnit96623ofPLA,LaiwuShandong271100,China)AbstractInviewofthehigh-precisionrequirementsin
3、datacollectionofaccelerometerusedinstrapdowninertialnavigationsystem,thispaperputsforwardakindofmethodwhichadoptsI/Fconverttechnologytocarryoutthehigh-precisiondatacollectionofaccelerometer,analyzeitsoperationprinciple,structure,precision-enhancingmethod,etc.Theexperimentpr
4、ovesthatthissystemcansatisfythehigh-precisionrequirementsofthestrapdowninertialnavigationsystemandhaswidespreadpracticalvalue.Keywordsstrapdowninertialnavigation;accelerometer;I/Fconvert;highprecision针对加速度计的具体参数设计I-F变换电路0引言的主要技术指标如下:加速度计是捷联惯导系统中重要的惯性敏感元输入电流:0.8LA~?40mA;件,其输
5、出信号通常为模拟量,必须转换成数字量才-4非线性:<1@10;能与导航计算机通信。随着加速度计分辨率的提标度因数:30000?300Hz/mA;高,加速度计的输出信号呈现微弱的特点,加速度测工作温度范围:-40e~60e。量系统对数据采集电路的精度要求越来越高。因[3]此,设计合适的数据采集电路就显得尤其重要。2电路结构和原理1技术指标2.1电路结构由于加速度计的用途和使用环境不同,对I-FI-F变换电路由I/V变换电路、方向选择开变换电路的技术指标有不同的要求,通常将根据需要进行设计。本文研究的系统应用背景要求实时、关、精密恒流电路、积分器
6、、双向比较器、基准电源、-4高精度、宽动态范围,加速度计的工作范围为10~触发器和符号判断电路等部分组成。其原理如图1?25g,具体参数如表1所示。所示。表1加速度计性能参数I/V变换电路由高速精密运放和精密电阻组参数数值成,输入电流Iin与反馈电阻R1进行电压变换,输出输入量程?30偏值/mg<7电压Vout1的变换关系如下:月综合误差/Lg(1R)<30Vout1=-IinR1。标度因数/(mA/g)1.44月综合误差/10-6(1R)<30方向选择开关由模拟开关、高速精密运放和精非线性/(Lg/g2)<20收稿日期:2007-04-30
7、2007年无线电工程第37卷第12期15信号与信息处理密电阻组成,它们共同构成两路运算电路,在TTL电上述过程完成了一个电容充放电循环周期,平的控制下能够实现输出电压Vout2的等幅换向。KIin方向改变2次,产生2个计数脉冲。同时电压高精度恒流源由高精度运放和精密电阻构成,Vout2Vout1经符号判断电路产生脉冲选通信号,控制脉冲经恒流源电路产生恒定电流对积分电容C积分产输出电路实现正负脉冲的选择输出。I-F电路工生比较电压Vin。基准电源?2.5V由集成电压芯片作时序如图2所示。REF1004I-2.5提供。双向比较器由2个相同的比较器
8、A1、A2构成,其中A1的IN+为门限电压UT1,A2的IN-为门限电压UT2。触发器采用集成双J-K主从触发器,在双向比较器输出信号的控制下产生TTL电平控制方向
