[發明專利]高溫石英撓性加速度計伺服電路的實現方法

在審

• 申請號: 201911313010.X
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111024983A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 孫華濤;王輝;劉本勇;黃軒瑋
• 申請（專利權）人: 青島航天半導體研究所有限公司
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08;H02H7/12
• 代理公司: 山東重諾律師事務所 37228
• 代理人: 賈巍超

本發明涉及高溫石英撓性加速度計伺服電路的實現方法，包括以下步驟；步驟一，前置變換電路U1、跨導補償放大器U4的集成電路芯片采用焊接方式背銀；首先，將共晶焊機熱臺溫度升到450℃；然后，將表面已鍍銀的金屬基板放在已升溫的共晶焊機加熱臺上，金屬基板鍍銀厚度2μm?5μm；其次，將需要背面金屬化的芯片及托盤放置在共晶焊機物料臺上；再次，移動共晶焊機熱臺使芯片托盤出現在顯微鏡視野內，移動操作手柄使夾持鑷子位于芯片正上方，向下移動使夾持鑷子右片槽口壓在芯片邊上，同時按下手柄按鈕使鑷子夾住芯片，鑷子夾持芯片厚度1/2?2/3處，移動操作手柄抬高夾持鑷子；本發明設計合理、結構緊湊且使用方便。

技術領域

本發明涉及高溫石英撓性加速度計伺服電路的實現方法，本發明屬于傳感器制造技術領域，具體A/D轉換一體化、小型化、高溫185℃環境要求和可靠性高的一種加速度計伺服電路。

背景技術

石英撓性加速度計是慣性導航系統中的關鍵器件之一，是測量線加速度的高精度傳感器，它的重要性已越來越為人們所理解。以加速度計為核心的慣導系統在工作時不受無線電波的干擾，也不受氣候和磁差的影響，而且具有結構簡單、體積小、精度和靈敏度高、穩定性好、功耗小、成本低等特點，不僅可廣泛地應用于航天、航空、慣性導航等領域，而且越來越多的應用在石油、建筑等多個民用領域，潛在需求量較大，具有巨大的社會效益和經濟效益。隨著我國經濟的高速發展，石英撓性加速度計在傾斜儀、水平儀、石油測井、隧道開鑿、精密慣性定位測量、地質檢測、自然災害預防等方面的需求量逐年增加，尤其是在野外作業，急需低功耗、低噪聲、滿足高溫185℃的加速度計。

目前，石油鉆井領域需求滿足工作溫度為-45℃~185℃的石英撓性加速度計伺服電路。傳統的石英撓性加速度計伺服電路無法滿足以上寬溫度范圍要求。

石英撓性加速度計的過流保護功能是通用互感器對輸入電流采樣，將采集到的電位與一個穩定電位比較，來實現PWM芯片的軟啟動端是否對地放電。這種設計受環境溫度影響大，保護點有較大的溫度漂移，無法準確設置過流保護點；使用這種設計的電源模塊無法加容性負載，模塊的加容性負載的時候，啟動瞬間輸出電流大，就會觸發模塊的過流保護；當模塊保護后，模塊停止工作，保護電流采集不到電位，模塊恢復工作，啟動瞬間輸出電流大又會觸發過流保護。從而使模塊出現無法退出保護狀態的情況，始終處于工作與保護的循環中，模塊的輸出電壓會在一定范圍內震蕩。

現有的設計受環境溫度影響大，無法設置精準的過流保護點；電源模塊帶載無法加容性負載。

發明內容

本發明所要解決的技術問題總的來說是提供一種高溫石英撓性加速度計伺服電路及實現方法。本發明解決了高溫環境加速度計伺服電路故可靠性低、障率高問題；解決了市場無一體化數字輸出電路，體積大等問題。該產品在小型化、高環境溫度要求系統中具有十分廣闊的市場前景。本發明通過取樣電阻采樣能夠設置精準的過流保護點，溫漂小；可以帶容性負載，不會誤保護。

為解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：

一種高溫石英撓性加速度計伺服電路，包括形成閉環實現的伺服放大器以及表頭組件；

表頭組件包括力矩器組件以及差動電容組件；

力矩器組件包括力矩傳感器L1；

伺服放大器包括前置變換電路U1、用于給前置變換電路U1供電的雙路穩壓電路、反饋阻容網絡、以及跨導補償放大器U4；

前置變換電路U1包括運算放大器、電流積分器、用于檢測電容差的差動電容檢測器、以及三角波發生器；三角波發生器包括輸出電路、恒流源以及偏置電路；