[發明專利]閉環數字加速度檢波器

在審

• 申請號: 201710452285.6
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107272052A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 吳學兵;朱軍;趙永紅;付振堂;楊志強;王劍南;陳都;張秋;季松;瞿婉潔
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化石油工程地球物理有限公司裝備管理中心;賽思地球物理有限責任公司
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 羅文遠

1.一種閉環數字加速度檢波器，其特征是：包括40Hz動圈式檢波器、前置放大器和四階積分器、反饋系統、數字降頻濾波，其中，40Hz動圈式檢波器包括檢波器傳遞函數和動圈傳遞函數，檢波器傳遞函數是把振動的加速度信號變為速度信號，是一個一階積分器；動圈傳遞函數是把速度信號轉換成電信號；

前置放大器是把輸入電信號調整到合適的大小來保證信噪比；

四階積分器的輸出是一個一位數字信號，作為反饋系統的控制開關同時也是數字濾波器的輸入信號；

反饋系統的輸入是一位數據流，輸出是加速度反饋輸出；

降頻數字濾波器包括多級濾波，經過多級濾波處理后，輸出的低頻端可以到0.1nHz， 而且在10nHz以上為零相位。

2.根據權利要求1所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：所述的降頻數字濾波器包括三級：第一級為CIC濾波器（CIC Decimation）， 第二級(TI_filter_a)，第三級(TI_filter_b)和第四級FIR濾波器。

3.根據權利要求2所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：所述的第四級濾波器包括兩種：線性相位輸出(TI_filter_c 和TI_filter_e)和最小相位輸出（TI_filter_d和TI_filter_f）。

4.根據權利要求1所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：所述的反饋系統包括周期控制器（period controller）, 電壓控制器 （voltage controller）,線圈等效電路（subsystem）, 和反饋加速度輸出單元，反饋系統是一個分時控制系統，從而實現對檢波器線圈電壓、電流的平衡控制，在感知時間內，反饋回路不會對感知電壓造成影響。

5.根據權利要求4所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：所述的周期控制器的傳遞函數的輸入為一位數據流（bitstream）和一個計數器（Counter Limited），傳遞函數的輸出是三個狀態控制信號，計數器的輸出為0到63反復循環，前10個狀態【0到9】為復位狀態， 接下來的28個狀態【10到37】為電感充電狀態，剩下的26個狀態【38到63】為電感放電狀態。

6.根據權利要求4所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：所述的電感線圈的電壓控制器有四個輸入，分別是復位狀態(P_rz=1)，前半個周期（P_firsthalf=1）（電感充電周期），后半個周期（P_secondhalf=1）（電感放電周期），和充放電電壓（Vf）；在復位時間段，線圈兩端同時接地，在前半個周期， 線圈的兩端分別接+Vf和-Vf, 這時線圈內的電流逐漸增大，在后半個周期，線圈兩端的電壓反向，這時線圈內的電流逐漸減小。

7.根據權利要求4所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：所述的線圈等效電路包括等效直流電阻R1、等效直流電阻R2，等效電感L1、等效電感L2，線圈各匝之間的分布電容C1，分布電容C2。

8.根據權利要求4所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：所述的加速度反饋單元的輸入為流過檢波器線圈的電流，輸出為質量塊的加速度。

9.根據權利要求1所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：檢波器輸出的通頻帶寬主要取決于系統噪聲的要求，在幅值域從0.1nHz一直平坦到64kHz，相位域從10nHz起為0相位。

10.根據權利要求1所述的閉環數字加速度檢波器，其特征是：線圈位移和諧波失真仿真的整體諧波失真小至-160dB，五階Delta Sigma 的第二節點頻率在1200Hz，在1500Hz時，噪聲小于-170dBng/rtHz。