[實(shí)用新型]一種基于石英撓性加速度計(jì)的傾角測量儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420031534.6
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN203672371U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張江波;張書敏;任文杰;史興艷
• 申請（專利權(quán)）人: 張江波
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

????本實(shí)用新型涉及測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于石英撓性加速度計(jì)的傾角測量儀。

背景技術(shù)：

????傾角傳感器基本原理多為利用重力場的作用，將傾角轉(zhuǎn)換為電信號。主要有液體擺、氣體擺、石英擺、金屬擺、膜電位計(jì)式等產(chǎn)品，達(dá)十多種。其中液體擺的特點(diǎn)主要是精度高，重復(fù)性好，可靠性高，但測量范圍小，主要用于水平度的測量或小角度的測量；氣體擺式的主要特點(diǎn)是測角范圍大，但分辨率低、溫漂大、零位重復(fù)性差、響應(yīng)時間長；石英扭力擺式的主要特點(diǎn)是精度高，響應(yīng)時間短，但耐低溫、抗機(jī)械沖擊振動性能差；膜電位計(jì)式測量范圍寬，由于工作介質(zhì)是液體，響應(yīng)時間長，分辨率低等。

傾角傳感器的代表產(chǎn)品有膜電位傾角傳感器、石英扭力擺式傳感器，以及液體擺式傾角傳感器。膜電位傾角傳感器和石英扭力擺式傾角傳感器較多地應(yīng)用于民用領(lǐng)域；液體擺式傾角傳感器多用于武器系統(tǒng)。

近年來，隨著新型武器系統(tǒng)高精度、高可靠、小型化之要求，傾角傳感器廠商采用現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展成果，將大規(guī)模集成電路、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于傾角傳感器產(chǎn)品，使傳感器具備了多種信號輸出能力，以及智能特點(diǎn)，測量精度得以提高，有效縮小了產(chǎn)品體積。傳感器本身與信號調(diào)理、檢測與控制電路一體化使得產(chǎn)品使用的方便性，以及抗振、防雨、抗干擾能力得以提高。國產(chǎn)傾角傳感器為滿足多種調(diào)平系統(tǒng)的需求，正逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，性能價(jià)格比逐步提高。傾角傳感器的發(fā)展趨勢是：寬量程，高精度，小型化，智能化。

實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于石英撓性加速度計(jì)的傾角測量儀，它結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，具有零偏小、線性度高、重復(fù)性和穩(wěn)定性好、精度高、功耗低、動態(tài)范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案：它包含系統(tǒng)供電電源1、DC-DC變換器2、集成穩(wěn)壓器3、石英撓性加速度計(jì)模塊4、I/V轉(zhuǎn)換模塊5、A/D轉(zhuǎn)換模塊6、單片機(jī)7、串行接口8，系統(tǒng)供電電源1分別與DC-DC變換器2、集成穩(wěn)壓器3連接，且集成穩(wěn)壓器3分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊6、單片機(jī)7連接，DC-DC變換器2與石英撓性加速度計(jì)模塊4連接，石英撓性加速度計(jì)模塊4與I/V轉(zhuǎn)換模塊5連接，I/V轉(zhuǎn)換模塊5連接與A/D轉(zhuǎn)換模塊6連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊6與單片機(jī)7連接，單片機(jī)7與串行接口8連接。

本實(shí)用新型的工作原理：它的傾角敏感單元采用低g值的石英撓性加速度計(jì)，敏感重力加速度，結(jié)合后端伺服電路和高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并采用線性插值法和濾波算法處理測得的角度信號數(shù)據(jù)，構(gòu)成傾角測量儀，石英撓性加速度計(jì)為力反饋式慣性加速度計(jì)，由伺服電路和表頭構(gòu)成。表頭中的表芯是該表的敏感元件，當(dāng)有加速度沿輸入軸方向作用時，慣性力作用使擺片發(fā)生偏轉(zhuǎn)，差動電容傳感器的電容發(fā)生變化。伺服電路檢測這一變化并變換成相應(yīng)的輸出電流，反饋給力矩器，并產(chǎn)生電磁力矩以平衡慣性力。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1、它能夠在不同的補(bǔ)償溫度區(qū)域角度變化呈非線性變化的時候，只要做少量的試驗(yàn)來采集數(shù)據(jù)和論證數(shù)據(jù)正確性，進(jìn)行溫度漂移不補(bǔ)償；

2、更方便的進(jìn)行非線性度誤差的修正；

3、零位調(diào)整時能夠使敏感元件不受機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。

附圖說明：

????圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

參看圖1，本具體實(shí)施方式是采用以下技術(shù)方案：它包含系統(tǒng)供電電源1、DC-DC變換器2、集成穩(wěn)壓器3、石英撓性加速度計(jì)模塊4、I/V轉(zhuǎn)換模塊5、A/D轉(zhuǎn)換模塊6、單片機(jī)7、串行接口8，系統(tǒng)供電電源1分別與DC-DC變換器2、集成穩(wěn)壓器3連接，且集成穩(wěn)壓器3分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊6、單片機(jī)7連接，DC-DC變換器2與石英撓性加速度計(jì)模塊4連接，石英撓性加速度計(jì)模塊4與I/V轉(zhuǎn)換模塊5連接，I/V轉(zhuǎn)換模塊5連接與A/D轉(zhuǎn)換模塊6連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊6與單片機(jī)7連接，單片機(jī)7與串行接口8連接。

本具體實(shí)施方式的工作原理：它的傾角敏感單元采用低g值的石英撓性加速度計(jì)，敏感重力加速度，結(jié)合后端伺服電路和高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并采用線性插值法和濾波算法處理測得的角度信號數(shù)據(jù)，構(gòu)成傾角測量儀，石英撓性加速度計(jì)為力反饋式慣性加速度計(jì)，由伺服電路和表頭構(gòu)成。表頭中的表芯是該表的敏感元件，當(dāng)有加速度沿輸入軸方向作用時，慣性力作用使擺片發(fā)生偏轉(zhuǎn)，差動電容傳感器的電容發(fā)生變化。伺服電路檢測這一變化并變換成相應(yīng)的輸出電流，反饋給力矩器，并產(chǎn)生電磁力矩以平衡慣性力。