【技术实现步骤摘要】
一种基于光源波动抑制技术的MOEMS加速度计信号提取装置
[0001]本专利技术涉及微光机电系统(MOEMS)和微惯性器件测控技术，具体涉及一种基于光源波动抑制技术的MOEMS加速度计信号提取装置。
技术介绍
[0002]MOEMS加速度计具有理论精度高、体积小、抗电磁干扰能力强等优点，近年来被认为是惯性导航领域最有前途的候选器件之一。然而，MOEMS加速度计的光学微弱信号容易受到各种噪声和光学参数不确定性的影响，这给MOEMS加速度计获得理论高精度的信号处理带来了挑战。在过去的二十年里，对MOEMS加速度计信号检测方案的研究一直是一项重要的工作。目前，能同时兼顾体积、线性范围和精度的检测方案还不够完善，无法充分发挥MOEMS加速度计精度高、体积小的优点。
[0003]为了实现MOEMS加速度计高精度的检测，包括光路系统中存在的光源波动和环境光噪声、MEMS结构环境振动噪声以及电路中的存在的白噪声和1/f噪声在内的主要噪声必须得到有效地抑制。目前，简单的强度调制方案以及相位调制技术(PDH)都不能避免光源中的低频扰动...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光源波动抑制技术的MOEMS加速度计信号提取装置，其特征在于：由压电激励模块、MOEMS加速度计、两组光信号处理回路和激光器闭环控制回路组成；其中，每组光信号处理回路包括光电探测器，低噪放大器，带通滤波器，模拟解调器，A/D转换器和FPGA控制算法模块；激光器闭环控制回路由FPGA控制算法模块，D/A转换器，激光器驱动保护电路和半导体激光器组成；其中FPGA控制算法模块由数字解调器模块、滤波器模块、乘法器模块、除法器模块、比例缩放模块、PI控制模块以及信号发生器模块组成；所述压电激励模块包括两块压电陶瓷片、外部信号激励设备，可产生交流加速度信号；所述MOEMS加速度计包括一个质量块，一个微光栅，四组弹性梁，可敏感Z方向上的加速度输入信号；对于每一路光信号检测回路，光电探测器对MOEMS加速度计敏感结构衍射出的光斑进行光电信号的转换；光电探测器的输出与低噪放大器的输入相连，低噪放大器实现I
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V转换；低噪放大器的输出与带通滤波器的输入相连，带通滤波器实现初步地降噪和特征信号的提取；带通滤波器的输出与模拟解调器的输入相连，模拟解调器实现对激光器载波信号的解调。模拟解调器的输出与A/D转换器的输入相连，A/D转换器完成模数转换；A/D转换器的转换结果作为FPGA控制算法的输入信号分别与高通滤波器模块和低通滤波器模块相连，高通滤波器模块和低通滤波器模块实现信号交直流分量的分流；高通滤波器模块输出与减法器的输入相连，减法器实现差分运算；减法器的输出与数字解调器的输入相连，数字解调器实现对输入信号的解调，得到加速度信号与光源强度信号相耦合的分量；低通滤波器模块输出与比例缩放模块的输入相连，比例缩放模块实现信号增益系数的校正；比例缩放模块的输出与加法器的输入相连，加法器实现光源强度信号的提取；数字解调器输出的包含光源强度信息和加速度信息的信号分量作为被除数，加法器输出的包含光源强度信息的信号分量作为除数，共同作为除法器的输入，除法器实现对输出分量中光源波动的去耦，至此完成了光源波动对输出精度影响的抑制；加法器的输出与PI控制器的输入相连，PI控制器的输出为用于驱动的幅度信号，实现了幅度自增益控制功能；PI控制器的输出与信号发生器的输出作为乘法器的输入，乘法器实现幅度信号与相位信号的相乘，得到需要输出的驱动信号；信号发生器的输出与D/A转换器1的输入相连，D/A转换器1用于实现数模转换，其输出作为模拟解调器的参考信号源；D/A转换器2和激光器驱动保护电路用于实现数模转换和调理驱动信号并加载在激光器上，从而实现激光器驱动的闭环控制；D/A转换器2的输入来自乘法器的输出，D/A转换器2完成数模转换后，其输出与激光器驱动保护电路的输入相连，激光器驱动保护电路将D/A的输出转换成需要加载在激光器上的信号。2.如权利要求1所述的一种基于光源波动抑制技术的MOEMS加速度计信号提取装置，其特征在于：所述激光器驱动保护电路由加法器模块、恒流驱动电路、软启动电路、直流偏置模块、静电保护回路和浪涌吸收回路组成；直流偏置模块用于为交流驱动提供静态工作点，其输出与软启动电路的输入相连；其中D...
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