[發明專利]高精度自補償數字加速度傳感器

無效

• 申請號: 200910259541.5
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101738493A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 任勇芳;姚宏英;陳克勇;周向陽
• 申請（專利權）人: 北京華航航宇科技有限公司
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 宋松

技術領域

本發明涉及加速度傳感器，尤其一種可輸出數字量的高精度且具有更好的自補償能力的加速度傳感器。

背景技術

伴隨著現代信息技術的日益發展，加速度傳感器廣泛應用于航空、航天外，還應用于地質勘探，石油鉆井，磁懸浮列車等領域，國內目前加速度傳感器多采用模擬開環輸出或模擬量反饋，反饋精度不高，缺乏對信號的溫度線性補償；其次加速度傳感器智能化、數字化成度不高，沒有后期的信號處理，產品集成度不高。

隨著裝備信息化、數字化的要求愈來愈緊迫，具有高精度輸出的數字加速度傳感器的研制有著重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有自補償能力，可高精度輸出數字信號的加速度傳感器。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：

一種高精度自補償數字加速度傳感器，包括傳感器，還包括模數轉換電路和信號反饋電路，所述模數轉換電路由依次連接的信號調理模塊、高精度AD采集模塊和MCU數據處理器組成；MCU數據處理器和所述傳感器之間連接有信號反饋電路，由DAC轉換模塊、V/I電路模塊和電流調理模塊順次連接而成。

所述DAC轉換模塊、V/I電路模塊組成電路為并聯的兩路。

還包括一溫度傳感器與MCU數據處理器相連接。

本發明所述的傳感器，采用高精度AD采集模塊，實現加速度傳感器數字化輸出，最終輸出的信號經信號反饋電路反饋給傳感器形成閉環輸出，提高了輸出值的精度和穩定度，采用并聯的兩路DAC轉換、V/I電路經電流調理后反饋，提高了反饋信號的精度，進一步提高了輸出值的精度；內建溫度傳感器與MCU數據處理器相連接具有溫度自補償功能，減少了溫度對測量值的影響，從而大大降低對溫控部分的要求，溫控線路的設計也可簡化，并且提高了信號輸出精度。

附圖說明

下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明所述高精度自補償數字加速度傳感器的模塊結構圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明實施例所述的高精度自補償數字加速度計傳感器，包括傳感器1，模數轉換電路和信號反饋電路，所述模數轉換電路由依次連接的信號調理模塊2、高精度AD采集模塊3和MCU數據處理器4組成；MCU數據處理器4和所述傳感器1之間連接有信號反饋電路，由DAC轉換模塊5、V/I電路模塊6和電流調理模塊7順次連接而成。內建溫度傳感器8與MCU數據處理器4相連接具有溫度自補償功能，減少了溫度對測量值的影響，從而大大降低對溫控部分的要求，溫控線路的設計也可簡化，并且提高了信號輸出精度。

自傳感器1采集的信號經過信號調理模塊2進行相應的濾波、電壓跟隨和差方處理后，去除掉相應的噪聲并形成穩定的電壓信號，可采用相應的技術提高加速度傳感器的量程，在保證精度的情況下量程范圍可以做到±40g以上；利用目前比較成熟的過采樣技術，再經高精度AD采集模塊3進行采樣后輸入MCU數據處理器4，采集出來的信號輸送到以MCU為核心的高速數學運算平臺，通過數字信號處理算法(如卡爾曼濾波或FIR和IIR濾波等)以及輸出信號精度補償(如溫度補償和常規誤差補償)算法的處理后進行最終輸出，轉換后的數字量采用異步全雙工RS485數字量輸出到上位機，從而代替了傳統用模擬量輸出方法。

另一方面，MCU數據處理器4將輸出的數值經信號反饋電路轉變調理為相應的電流信號后反饋給傳感器1，使整個加速度傳感器最終形成閉環輸出，提高了信號的穩定度和精度；在反饋電路中，采用并聯的兩路DAC轉換及V/I電路，對輸出值按高位和低位分別進行轉換，利用雙通道DAC模塊，克服了相應DAC芯片數據位數的限制，提高了反饋信號的精度，進一步的提高了輸出值的精度。

本發明所述的高精度自補償數字加速度傳感器，采用閉環輸出，自建溫度補償，輸出精度高，數值穩定程度高，大大提高了加速度傳感器的集成度和智能化，可廣泛應用于航空、航天、地質勘探，石油鉆井，磁懸浮列車等領域。