一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路制造技术

一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路，其特征在于，包括:高频振荡器件、电压偏置器件、直流耦合器件、高频反馈器件、高频耦合器件、差动电感器件、波形整形器件；电压偏置器件通过直流耦合器件与高频振荡器件连接；高频反馈器件一端与高频振荡器件连接，另一端与电压偏置器件，控制高频振荡器件的频率稳定性；高频振荡器件通过高频耦合器件与差动电感器件连接，为差动电感器件输入高频信号；差动电感器件与波形整形器件连接，输出高频交流电压信号。可解决现有伺服信号检测电路寄生参数大、抗干扰性差、测量误差大、体积大、重量大、可靠性低、寿命短等问题。本技术方案可广泛应用于悬丝摆式加速度传感器的差动电感检测技术领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路
本专利技术涉及加速度传感器
，具体来说，属于悬丝摆式加速度传感器领域，更进一步来说，涉及伺服信号检测技术。
技术介绍
悬丝摆式加速度计模拟伺服电路部分的伺服信号检测电路，是用于将差动电感转换为幅值与之对应的电压信号，经后续的积分电路和放大电路将电压信号转换为直流电流，再反馈到力矩线圈中，产生的电磁力矩将悬丝摆组件拉回到无加速度时的平衡位置，反馈电流的大小就反映了加速度的值。悬丝摆式加速度计中悬丝摆式加速度传感器的检测的精度决定整个系统的精度。目前悬丝摆式加速度传感器中的差动电感检测电路，主要由分离元器件组成，分离元器件除体积大之外，分离元器件之间由于连线较长、相互匹配性差等原因，造成现有差动电感检测系统寄生参数大、抗干扰性差、测量误差大、体积大、重量大、可靠性低、寿命短等问题，限制了悬丝摆式加速度计在微型化、高可靠、长寿命、高精度等方面的深化和使用。目前悬丝摆式加速度传感器的检测精度只能达到10-5g量级，基本能够满足中高精度的导航系统的使用。但是随着现代导航系统的快速发展，对加速度计的精度的要求越来越高，所以导航系统对数字转换电路的精度要求越来越高，目前的悬丝摆式加速度传感器的检测精度已远远不能满足日益发展的需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路，以克服现有差动电感检测系统造寄生参数大、抗干扰性差、测量误差大、体积大、重量大、可靠性低、寿命短等问题。为了达到以上目的，本专利技术采用一体化半导体单片集成电路技术方案进行实现，提供一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路，其特征在于，包括:高频振荡器件、电压偏置器件、直流耦合器件、高频反馈器件、高频耦合器件、差动电感器件、波形整形器件；所述电压偏置器件通过所述直流耦合器件与所述高频振荡器件连接，为所述高频振荡器件提供偏置电压；所述高频反馈器件一端与所述高频振荡器件连接，另一端与所述电压偏置器件，控制所述高频振荡器件的频率稳定性；所述高频振荡器件通过所述高频耦合器件与所述差动电感器件连接，为所述差动电感器件输入高频信号；所述差动电感器件与所述波形整形器件连接，输出高频交流电压信号。除差动电感器件为悬丝摆式加速度计表头部分的差动电感外，其余电路采用一体化半导体单片集成电路技术方案进行集成，所述一体化半导体单片集成电路中的每个元器件均设计为采用现行半导体集成电路工艺可进行集成。伺服信号检测电路原理框图如图1所示。所述伺服信号检测电路的工作原理为：由电压偏置器件产生一个偏置电压，提供给高频振荡器件，确保高频振荡器件工作在组成该电路的所有元器件的线性区，通过对所述高频振荡器件中的电容和电感的组合设置，产生所需频率的高频信号，经过高频反馈器件进行频率稳定控制，将高频信号被引入到差动电感器件中，所述差动电感器件被悬置与被检测物体两侧的两个参数相同的检测线圈电感中，两个检测线圈电感两端的输出电压经过通过波形整形器件后，将高频信号转换为高频交流电压信号，该高频交流电压信号与被检测物体加速度大小成比例关系，实现对被检测物体加速度大小变化的检测。所述高频信号为高频正弦波信号。所述伺服信号检测电路的电原理图组成如下：电路是由一个精密运算放大单元电路U1，一个三级管Q1，和若干电阻、电容、电感及二极管等器件组成。运算放大单元电路U1、D1、D2、C1、R1、R2、R3、R4、R5组成一个偏置电路，产生一个固定的输出电压，用于给Q1偏置电流，Q1、R6、R7、R8、R9、R10、C2、C3、C4、C5、C6、L3组成一个正弦波发生器，D3、D4、C2、R7组成隔离反馈网络，产生一个高度稳定的、固定频率的高频正弦波，通过C7耦合至加速度计表头中的L1和L2上，所述L1和L2的电感线圈悬置在被检测物体的两侧，且两个电感检测线圈的参数完全相同。将采样到的电感差通过后级的整形桥输出，D5、D6、D7、D8、C8组成的整形桥，用于将正弦波信号整形为交流电压信号。该信号与加速度计中的加速度大小成比例关系，最终实现对加速度变化的检测。所述运算放大单元电路U1为精密运算放大电路。所述NPN三级管Q1为高频NPN三级管。所述固定电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10为金属膜电阻。所述固定电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8为无机陶瓷介质电容。所述二极管D5、D6、D7、D8为肖特基二极管。所述固定电感L1和L2的参数完全相同。本专利技术和现有技术的悬丝摆式加速度计的差动电感电路相比，其优点在于：本专利技术涉及的电路，结合一体化半导体单片集成电路技术方案，得到高可靠、高精度高频信号发生器，产生精密稳定的高频信号，能有效克服现有伺服信号检测电路系统造寄生参数大、抗干扰性差、测量误差大、体积大、重量大、可靠性低、寿命短等问题。附图说明图1为伺服信号检测电路原理框图。图2为差动电感检测电路原理图。图1中：U1为运算放大单元电路，Q1为NPN三级管，D1、D2稳压二极管，D3、D4二极管，D5、D6、D7、D8为肖特基二极管，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10为固定电阻，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8为固定电容，L1、L2、L3为固定电感，VCC为正电源端，VSS为负电源端。具体实施方式如图1，本专利技术所述差动电感检测电路的具体实施如下：U1为精密运算放大单元电路，三级管Q1为高频NPN三极管，R1＝6KΩ，R2＝12KΩ，R3＝10KΩ，R4＝28KΩ，R5＝5KΩ，R6＝10KΩ，R7＝10KΩ，R8＝1KΩ，R9＝200Ω，R10＝100Ω。C1＝0.01μF，C2＝C5＝2200pF，C3＝0.01μF，C4＝240pF，C6＝0.1μF，C7＝0.01μF，C8＝0.01μF。L1和L2加速度计表头线圈。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路，其特征在于，包括:高频振荡器件、电压偏置器件、直流耦合器件、高频反馈器件、高频耦合器件、差动电感器件、波形整形器件；/n所述电压偏置器件通过所述直流耦合器件与所述高频振荡器件连接，为所述高频振荡器件提供偏置电压；/n所述高频反馈器件一端与所述高频振荡器件连接，另一端与所述电压偏置器件，控制所述高频振荡器件的频率稳定性；/n所述高频振荡器件通过所述高频耦合器件与所述差动电感器件连接，为所述差动电感器件输入高频信号；/n所述差动电感器件与所述波形整形器件连接，输出高频交流电压信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路，其特征在于，包括:高频振荡器件、电压偏置器件、直流耦合器件、高频反馈器件、高频耦合器件、差动电感器件、波形整形器件；
所述电压偏置器件通过所述直流耦合器件与所述高频振荡器件连接，为所述高频振荡器件提供偏置电压；
所述高频反馈器件一端与所述高频振荡器件连接，另一端与所述电压偏置器件，控制所述高频振荡器件的频率稳定性；
所述高频振荡器件通过所述高频耦合器件与所述差动电感器件连接，为所述差动电感器件输入高频信号；
所述差动电感器件与所述波形整形器件连接，输出高频交流电压信号。


2.如权利要求1所述的一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路，其特征在于，所述高频振荡器件为高频正弦波发生器。


3.如权利要求1所述的一种用于悬丝摆式加速度传感器的伺服信号检测电路，其特征在于，
(1)所述高频振荡器件包括：NPN三级管Q1,固定电阻R7、R8、R9、R10，固定电容C2、C3、C4、C5、C6，固定电感L3；
所述固定电阻R9与R10串联，所述R9的另一端与所述NPN三级管Q1的发射极相连结，所述R10的另一端接地，所述固定电阻R9与R10的串联端与所述固定电阻R8的一端连接，所述固定电阻R8的另一端与所述NPN三级管Q1的基极连接，所述固定电容C3的一端与所述NPN三级管Q1的基极连接，所述固定电容C3的另一端接地，所述固定电容C4并接于所述NPN三级管Q1的集电极与发射极之间，所述固定电容C5的一端与所述NPN三级管Q1的发射极连接，所述固定电容C3的另一端接地，所述固定电容C6的一端与所述固定电阻R9与R10的串联端连接，所述固定电容C6的另一端接地，所述固定电感L3的一端与所述NPN三级管Q1的集电极连接，所述固定电感L3的另一端接地；
(2)所述直流耦合器件为电阻器件，所述电阻器件为固定电阻R6，所述固定电阻R6一端与所述NPN三级管Q1的基极连接；
(3)所述电压偏置器件包括：运算放大单元电路U1，稳压二极管D1、D2，固定电容C1，固定电阻R1、R2、R3、R4、R5；
所述稳压二极管D1的阳极与所述稳压二极管D2的阳极连接，所述稳压二极管D1的阴极与所述固定电阻R1、R2的串联端连接，所述固定电阻R1的另一端接正电源，所述稳压二极管D2的阴极与所述固定电阻R2、R3的串联端连接，所述固定电阻R3的另一端接地，所述固定电阻R2、R3的串联端与所述运算放大单元电路U1的正输入端连接，所述固定电阻R1、R2的串联端与所述固定电阻R4的一端连接，所述固定电阻R4的另一端通过所述固定电阻R5与所述运算放大单元电路U1的负输入端连接，所述固定电容C1并...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，李平，吴潇巍，刘俊，尹国平，杨晓琴，张子扬，
申请(专利权)人：贵州振华风光半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52