石英撓性加速度計信號采集與誤差補償方法研究.pdf

1、加速度計是慣性導航系統(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。加速度計信號采集電路則是將加速度計敏感到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時將該數(shù)字信號送至FPGA芯片進行信號分析和處理。慣導系統(tǒng)的總體精度取決于加速度計本身的測量精度、加速度計信號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。相對于航天和航空、陸用慣性導航系統(tǒng)，船用慣導系統(tǒng)有自身獨有的特性，船用慣導系統(tǒng)對加速度計的精度有著更高要求，并且需要加速度計有優(yōu)

2、良的的重復性和長時間運行的穩(wěn)定性，但帶寬和動態(tài)范圍要求又略低于其他慣性導航系統(tǒng)。針對船用慣導系統(tǒng)的需求，本課題研究設(shè)計一種船用高精度石英撓性加速度計信號采集系統(tǒng)，通過提高系統(tǒng)采樣分辨率和建立誤差補償模型兩種方法來提高系統(tǒng)總體精度。
　　本文首先對比了常用的信號采集方案，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)過對比分析兩種方案，I/V轉(zhuǎn)換方案更能滿足船用慣導系統(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為核心的加速度計信號采集系統(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，對石英撓性加速度計的原理和誤差進行建模，通過建立誤差模型分析出有效、便捷的溫度誤差補償方案。在完成采集電路的系統(tǒng)設(shè)計和石英撓性加速度計溫度誤差補償?shù)睦碚摲治龊头桨钢贫ê?，對所得到的方案進行試驗測試。經(jīng)過分析和計算可以得出石英撓性加速度計信號采集板的分辨率精度為3.56×10-4g，達到了設(shè)計要求。通過對理論分析得到的溫度誤差補償方案進行試驗，可以