【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电容传感，尤其涉及一种基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统及其标定方法。
技术介绍
1、电容传感在航空航天领域中有着广泛的应用，比如惯性传感器和加速度传感器。为了能够有效的将噪声从信号中剔除，电容传感采用同步解调技术提取有效信号，以提高信噪比，因此，解调开关信号与被测信号的相位对齐对电容传感的性能起到至关重要的作用。
2、如图1所示，电容传感的输出与相位差之间呈余弦关系，当相位差为0时，电容传感的输出为最大值，此时电容传感的信噪比最大。现有技术通过相位对齐算法使解调开关信号与被测信号的相位对齐，但由于电路本底噪声等干扰的存在，相位并不能完全对齐，相位灵敏度既可以反应电容传感的性能，也可以用来评估相位对齐算法的性能，因此，相位灵敏度的测量在电容传感的开发中起着至关重要的作用。目前，现有技术并没有测量相位灵敏度的明确方法，且现有技术具有不能合理客观的评价相位对齐算法的性能的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术为解决目前，现有技术并没有测量相位灵敏度的明确方法，且现有技术具有不能合理客观的评价相位对齐算法的性能的缺陷，提供一种基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统及其标定方法，能够对电容传感链路的相位灵敏度进行标定，以及准确评估相位对齐算法的性能。
2、本专利技术提出的基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统，包括标定单元、控制器、模数转换电路和fpga数字电路，其中，标定单元包括一块动极板和两块定极板，两块定极板在动极板的两侧对称布置，还包括电容传感链路
3、控制器的输出端与标定单元的输入端相连，标定单元的输出端与电容传感链路的输入端相连，电容传感链路的输出端与模数转换电路的输入端相连，模数转换电路的输出端与fpga数字电路的输入端相连，fpga数字电路的输出端作用于电容传感链路；
4、控制器用于调整动极板的位置，标定单元用于将动极板和两块定极板之间的中心位置的间距作为被测信号，并将被测信号输送至电容传感链路，相位对齐模块用于将解调开关信号和被测信号进行相位对齐，解调电路模块用于计算解调开关信号和被测信号进行相位对齐后的相位差，电压转换模块用于通过测试信号与相位差计算电容传感链路输出的电压值，并将电压值输送至模数转换电路，模数转换电路用于采集电压值，并将电压值转换为数字信号以输送至fpga数字电路，fpga数字电路用于根据数字信号将解调开关信号的相位移动π/2，并向电容传感链路施加解调开关信号，正交转换模块根据解调开关信号计算并输出正交分量。
5、本专利技术提出的基于电容传感链路的相位灵敏度标定方法，利用基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统实现，具体包括如下步骤：
6、s1、搭建基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统；
7、s2、通过调节控制器的位移参数以调整动极板的位置，标定单元将动极板和两块定极板之间的中心位置的间距作为被测信号，并将被测信号输送至电容传感链路；
8、s3、相位对齐模块通过解调相位对齐算法将初始的解调开关信号和被测信号进行相位对齐，解调电路模块计算相位对齐后的解调开关信号和被测信号的相位差；
9、s4、电压转换模块根据相位差和被测信号通过下式计算电容传感链路输出的电压值xi：
10、
11、其中，i为控制器的第i次调整，a为被测信号，为相位差；
12、s5、模数转换电路将电压值转换为数字信号，并输送至fpga数字电路，fpga数字电路将解调开关信号的相位移动π/2，并将解调开关信号施加于电容传感链路，正交转换模块根据解调开关信号计算正交分量yi：
13、
14、s6、重复步骤s2-s5，直至控制器的调节次数为i，i≥2，且保证动极板每次向同一方向被控制器调整相同的距离，依次记录电容传感链路输出的电压值和正交分量；
15、s7、线性拟合步骤s6记录的电压值和正交分量，通过下式计算电容传感链路的相位灵敏度φ：
16、
17、其中，y为yi的均值，x为xi的均值。
18、与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
19、本专利技术提出了基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统及其标定方法，采用fpga数字电路向电容传感链路施加解调开关信号，并通过拟合电容传感链路输出的电压值和正交分量计算电容传感链路的相位灵敏度，即本专利技术提供了一种确定的相位灵敏度的标定方法，并解决了现有技术不能准确评估相位对齐算法的性能的问题。
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1.一种基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统，包括标定单元、控制器、模数转换电路和FPGA数字电路，其中，标定单元包括一块动极板和两块定极板，两块定极板在所述动极板的两侧对称布置，其特征在于，还包括电容传感链路，所述电容传感链路包括相位对齐模块、解调电路模块、电压转换模块和正交转换模块；
2.一种基于电容传感链路的相位灵敏度标定方法，利用权利要求1所述的基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统实现，其特征在于，具体包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于电容传感链路的相位灵敏度标定系统，包括标定单元、控制器、模数转换电路和fpga数字电路，其中，标定单元包括一块动极板和两块定极板，两块定极板在所述动极板的两侧对称布置，其特征在于，还包括电容传感链路，所述电容...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛科，于涛，汪龙祺，王智，隋延林，陈泳锟，陈禹竺，刘鑫，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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