一种自由度解耦的静电加速度计制造技术

本发明专利技术提供了一种自由度解耦的静电加速度计，属于加速度传感测试领域，包括：敏感探头、电容位移传感电路、反馈静电执行机、PID控制器、DAC电路和偏置电压驱动器；检验质量块的表面被分离成独立的几个部分，DAC电路将正负幅值的模拟偏置电压分别施加至检验质量块上；检验质量块中两两对立的面上施加的偏置电压大小相等且正负相反；电容位移传感电路测试检验质量块在敏感探头中的位置；PID控制器计算反馈电压对电容极板进行控制；反馈静电执行机将反馈电压施加到电容极板上以产生反馈力。传统的静电加速度计需要利用加减组合电路来获取自由度信息，本发明专利技术的静电加速度计具有自由度解耦的能力。度解耦的能力。度解耦的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种自由度解耦的静电加速度计


[0001]本专利技术属于加速度传感测试领域，更具体地，涉及一种自由度解耦的静电加速度计。

技术介绍

[0002]加速度计是测量物体加速度的惯性仪表。加速度计的测量原理基于牛顿第二定律，即作用于质量为m的物体上的力F将使该物体产生大小为a＝F/m的加速度。
[0003]为保证有足够的测量带宽，加速度计通常设计成具有伺服控制功能。其中，静电反馈加速度计的工作原理是：通过和飞船固联的电容极板测试检验质量块的位置，经由静电执行机产生合适的静电力(力矩)使检验质量块稳定在极板中间的平衡位置上。质量块和外界载体相对静止，即静电执行机产生的加速度和飞船加速度保持一致，最终可通过该静电执行机的相关数据(电压或电流等)获得加速度信息。而静电反馈力是由施加在质量块上的偏置电压以及极板上的反馈电压产生。
[0004]作为惯性系统的核心设备，不同的服务目的使得对加速度计性能具有不同的要求。(1)降低加速度计的功耗；(2)加速度具有自动优化分辨率的功能。基于以上目标，一方面对器件的选型与数量提出更高的要求；另一方面，考虑改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由度解耦的静电加速度计，其特征在于，包括：敏感探头、电容位移传感电路、反馈静电执行机、PID控制器、DAC电路、偏置电压驱动器、数据采集单元和偏置电压计算控制单元；其中，所述敏感探头包括电容极板和检验质量块；检验质量块的每一面均平行设置两块电容极板；电容位移传感电路的输入端连接电容极板，其输出端连接PID控制器；PID控制器的输出端连接反馈静电执行机；反馈静电执行机的输出与电容极板相连；偏置电压驱动器的输出端连接检验质量块；数据采集单元连接电容极板和反馈静电执行机；数据采集单元的输出端连接偏置电压计算控制单元；偏置电压计算控制单元的输出端连接偏置电压驱动器；检验质量块的六个面相互绝缘；偏置电压驱动器用于输出三组偏置电压，分别为x、y、z方向的偏置电压；DAC电路用于将偏置电压转换为模拟信号，将模拟偏置电压的正负幅值电压施加至检验质量块，以产生静电刚度调节检验质量块的位置；其中，检验质量块中两两对立的面上施加的偏置电压大小相等，正负相反，以使正对的电容极板上施加的反馈电压相同，实现独立调节x、y、z方向的偏置电压；电容位移传感电路用于测试检验质量块在敏感探头中的位置；PID控制器用于根据检验质量块的位置计算反馈电压对电容极板进行控制；反馈静电执行机用于将反馈电压施加到电容极板上以产生六个自由度的反馈力，使检验质量块处于平衡位置；偏置电压计算控制单元用于根据当前检验质量块的工作状态和外界输入加速度，分别计算x、y、z方向的偏置电压。2.根据权利要求1所述的静电加速度计，其特征在于，所述检验质量块的材质为微晶玻璃底衬，表面镀金。3.根据权利要求1或2所述的静电加速度计，其特征在于，在平衡点预设范围内，六个自由度的反馈力为：由度的反馈力为：由度的反馈力为：由度的反馈力为：由度的反馈力为：由度的反馈力为：其中，d是电容极板和质量块之间的平衡间距，C0为检验质量块处于平衡位置时电容极板与质量块之间的电容，V
b
是偏置电压；V
f1
是施加在z1两块极板上的反馈电压，V
f2
是施加在z2两块极板上的反馈电压，V
f3
是施加在x1两块极板上的反馈电压，V
f4
是施加在x2两块极板上的反馈电压，V
f5
是施加在y1两块极板上的反馈电压，V
f6
是施加在y2两块极板上的反馈电压；F
z
‑
translation
为检验质量块在z方向上所受的平动合力，F
x
‑
translation
为检验质量块在x方向上所受的平动合力，F
y
‑
translation
为检验质量块在y方向上所受的平动合力，T
Rx
‑
rotation
为检验
质量块在Rx方向上所受的转动合力，T
Ry
‑
rotation
为检验质量块在Ry方向上所受的转动合力，T
Rz
‑
rotation
为检验质量块在Rz方向上所受的转动合力；F
z1+
为z1+极板上施加的平动反馈力，F
z1
‑
为z1
‑
极板上施加的平动反馈力，F
z2+
为z2+极板上施加的平动反馈力，F
z2
‑
为z2
‑
极板上施加的平动反馈力；F
x1+
为x1+极板上施加的平动反馈力，F
x1
‑
为x1
‑
极板上施加的平动反馈力，F
x2+
为x2+极板上施加的平动反馈力，F
x2
‑
为x2
‑
极板上施加的平动反馈力；F
y1+
为y1+极板上施加的平动反馈力，F
y1
‑
为y1
‑
极板上施加的平动反馈力，F
y2+
为y...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明，欧阳超丽，王铖锐，李舵，杨晓甜，陈德璁，白彦峥，周泽兵，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：