[實用新型]加速度計及其溫控電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220319934.8
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN202929500U
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉松;周峰;趙哲;魏超;于皓;許中生
• 申請（專利權）人: 航天科工慣性技術有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;G01P15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于測量加速度的裝置，具體涉及一種應用于空間微重力環(huán)境的石英撓性加速度計及其溫控電路。?

背景技術

石英撓性加速度計作為慣性測量的重要器件，具有精度高、長期穩(wěn)定性好，適合空間微重力加速度測量的優(yōu)點。如，在空間微重力測量中要求石英撓性加速度計分辨率為5μg。在此環(huán)境下，溫度、振動和磁場等環(huán)境載荷的變化都會影響加速度計的輸出精度，其中受石英撓性加速度計溫度系數(shù)的限制，一般為20μg/℃，溫度的影響尤為重要。?

在公知的加速度計溫控電路中，由于測量精度要求較低，普遍采用的是控制加速度計安裝工裝溫度或控制整個慣性測量系統(tǒng)，其缺陷在于：由于工裝或測量系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，導致加熱元件安裝復雜、熱場分布要求高，且受環(huán)境溫度變化影響大，一般為環(huán)境溫度在0℃～50℃范圍內(nèi)變化時，單級溫控電路溫度控制精度為±1℃左右，而多級溫控電路由于受加熱功耗、尺寸等限制，不適合應用于能源有限的空間環(huán)境中；同時，公知的溫控電路多采用調(diào)頻或調(diào)幅控制，這種電路不但復雜，而且由于控制驅(qū)動部分為開關工作狀態(tài)，易對加速?度計和外界產(chǎn)生電磁干擾，導致石英撓性加速度計輸出的最高精度在100μg以上，不適合應用于精度要求高的微重力測量場合。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的缺陷，直接對石英撓性加速度計進行溫度控制，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、對外無干擾、控溫精度高、穩(wěn)定性好，并適合各型號加速度計直接使用的直流溫控電路。?

為實現(xiàn)本實用新型的目的，一種用于加速度計的溫控電路包括電橋模塊、校正模塊和放大驅(qū)動模塊，其中，所述電橋模塊包括溫度傳感器，所述溫度傳感器用于測量加速度計的工作環(huán)境溫度變化并轉(zhuǎn)換為所述電橋模塊輸出電壓的變化；所述校正模塊包括運算放大器，所述運算放大器的兩個輸入端分別與電橋模塊的兩路輸出連接；所述放大驅(qū)動模塊包括三極管和加熱元件，所述三極管的基極與所述運算放大器的輸出端連接、集電極經(jīng)過加熱元件后與電源連接，所述加熱元件安裝在所述加速度計上。?

進一步地，所述放大驅(qū)動模塊還可以包括3級并聯(lián)的三極管，所述并聯(lián)三極管的三個集電極共同經(jīng)過加熱元件后與電源連接。?

其中，所述運算放大器的輸出端和輸入端之間可以設置一個增益電阻。?

上述溫控電路的工作原理是：電橋模塊中的一路由溫度傳感器將加速度計工作環(huán)境溫度的變換轉(zhuǎn)換為電壓信號，并與電橋模塊中另一路的基準電壓一起送至校正電路中的運算放大器的兩個輸入端，經(jīng)校?正電路進行處理，處理后的信號輸出至放大驅(qū)動模塊進行線性放大并驅(qū)動加熱元件對加速度計進行加熱，使加速度計的工作環(huán)境溫度升高，最終通過安裝在加速度計中的溫度傳感器反饋回電橋模塊，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證加速度計在各種溫度環(huán)境下穩(wěn)定工作。?

上述用于加速度計的溫控電路的精度較現(xiàn)有技術有了顯著提高，且對加速度計無電磁干擾，保證了加速度計能夠準確的測量微小加速度。其中，放大驅(qū)動模塊采用多級三極管直接耦合連接，既保證了加溫電流在全溫環(huán)境下滿足使用要求，又保證了輸入信號與輸出信號始終保持著線性放大關系。同時，上述溫控電路還具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、穩(wěn)定性好特點，增強了加速度計使用的通用性。?

本實用新型的另一個目的是提供一種包括上述溫控電路的加速度計，所述溫控電路中的溫度傳感器和加熱元件固定在所述加速度計上，且所述溫度傳感器位于加速度計內(nèi)部中心位置。?

進一步地，所述加熱元件直接粘貼在加速度計的外殼上。?

上述加速度計由于采用了本實用新型提供的直流溫控電路，可以直接將加熱元件粘貼在加速度計的外殼上。與現(xiàn)有技術中的加速度計相比，由于不需要在整個加速度計外面加外罩將加熱元件封裝起來，加速度計的結(jié)構(gòu)得以簡化，體積也變得更小。?

附圖說明

圖1是本實用新型用于加速度計的溫控電路的最佳實施例之一的電路圖；?

圖2(a)是使用圖1中溫控電路的加速度計的最佳實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2(b)是圖2(a)的仰視圖；?

圖3(a)是本實用新型在環(huán)境溫度0℃～50℃范圍內(nèi)時的實驗驗證結(jié)果；?

圖3(b)是本實用新型在恒溫環(huán)境下的溫度控制精度。?

具體實施方式

以下通過一個具體實施例來詳細說明本實用新型用于加速度計的溫控電路。?