專利名稱：微射流陀螺儀射流速度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感技術(shù)與控制技術(shù)，尤其涉及一種微噴微流體慣性角速度傳感器中，在微小尺寸范圍內(nèi)的微射流陀螺儀射流速度控制方法。
背景技術(shù)：
微射流陀螺是利用封閉腔體內(nèi)由周期性地驅(qū)動(dòng)薄膜使氣體通過(guò)狹小的小孔形成射流，射流通過(guò)檢測(cè)腔，所說(shuō)的檢測(cè)腔的中部設(shè)置若干對(duì)稱的溫度傳感器。根據(jù)微射流陀螺的工作原理，必須在穩(wěn)恒的氣流速度下才能得到較高的精度。
測(cè)量氣體流速的原理在微流體流經(jīng)通道處設(shè)計(jì)安放一個(gè)熱線(熱敏電阻)，當(dāng)有流體經(jīng)過(guò)時(shí)將帶走熱線產(chǎn)生的熱量。流速越快，帶走的熱量越大；流速越慢，帶走的熱量越小。通過(guò)恒溫電橋的測(cè)量轉(zhuǎn)換，可以獲得與流速平方根成正比的輸出電壓。要達(dá)到高精度的并且長(zhǎng)期穩(wěn)定的測(cè)量，就需要穩(wěn)定氣體流量。氣體流量與薄膜的運(yùn)動(dòng)幅度，溫度以及設(shè)備老化等因素有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種微射流陀螺儀射流速度控制裝置，在微小尺寸范圍內(nèi)穩(wěn)定氣流的測(cè)量控制維持了微氣流的穩(wěn)定性，使測(cè)量的零點(diǎn)漂移減少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，使系統(tǒng)效率和抗干擾性能便于優(yōu)化。
技術(shù)方案本發(fā)明的微射流陀螺儀射流速度控制裝置由橋路電阻網(wǎng)絡(luò)，恒溫控制放大器，A/D變換器，微處理器，D/A變換器，電流電壓變換放大器，功率放大器，微執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)定接口，微氣流，差動(dòng)放大器，測(cè)量輸出組成，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端接微氣流的輸出信號(hào)，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出有兩路，其中一路與差動(dòng)放大器、測(cè)量輸出順序串聯(lián)連接，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的另一路輸出端與恒溫控制放大器、A/D變換器、微處理器、D/A變換器、電流電壓變換放大器、功率放大器、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)順序串聯(lián)連接；恒溫控制放大器的輸出端還反饋接橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端，設(shè)定接口的輸出端接微處理器的輸入端；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出端維持微氣流的穩(wěn)定性。
橋路電阻網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)橋路，即恒溫控制橋路、氣流偏移測(cè)量橋路，恒溫控制橋路中第一電阻、第二電阻、第三電阻各為橋路的一臂，第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻組成的氣流偏移測(cè)量橋路構(gòu)成恒溫控制橋路的另一臂，恒溫控制橋路的差動(dòng)輸出電壓送給恒溫控制放大器；在氣流偏移測(cè)量橋路中第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻各為該橋路的一臂，氣流偏移測(cè)量橋路的差動(dòng)輸出電壓送給差動(dòng)放大器；其中，第四電阻(R4)、第五電阻為半導(dǎo)體熱敏電阻。
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、維持了微氣流的穩(wěn)定性，使測(cè)量的零點(diǎn)漂移減少。
2、橋路電阻網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)橋路恒溫控制橋路、氣流偏移測(cè)量橋路，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于安排。
3、在微機(jī)控制下的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)使系統(tǒng)效率和抗干擾性能便于優(yōu)化。


圖1是本發(fā)明控制裝置的總體框圖，其中有橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1，恒溫控制放大器2，A/D變換器3，微處理器4，D/A變換器5，電流電壓變換放大器6，功率放大器7，微執(zhí)行機(jī)構(gòu)8，設(shè)定接口9，微氣流10，差動(dòng)放大器11，測(cè)量輸出12。
圖2是本發(fā)明控制裝置中橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的微射流陀螺儀射流速度控制裝置中，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1的輸入端接微氣流10的輸出信號(hào)，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1的輸出有兩路，其中一路與差動(dòng)放大器11)、測(cè)量輸出12順序串聯(lián)連接，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1的另一路輸出端與恒溫控制放大器2、A/D變換器3、微處理器4、D/A變換器5、電流電壓變換放大器6、功率放大器7、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)8順序串聯(lián)連接；恒溫控制放大器2的輸出端還反饋接橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1的輸入端，設(shè)定接口9的輸出端接微處理器4的輸入端；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的輸出端維持微氣流10的穩(wěn)定性。
橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1有兩個(gè)橋路，即恒溫控制橋路、氣流偏移測(cè)量橋路，恒溫控制橋路中第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3各為橋路的一臂，第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7組成的氣流偏移測(cè)量橋路構(gòu)成恒溫控制橋路的另一臂，恒溫控制橋路的差動(dòng)輸出電壓送給恒溫控制放大器2；在氣流偏移測(cè)量橋路中第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7各為該橋路的一臂，氣流偏移測(cè)量橋路的差動(dòng)輸出電壓送給差動(dòng)放大器11；其中，第四電阻R4、第五電阻R5為半導(dǎo)體熱敏電阻。
工作過(guò)程微執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的薄膜受交變電壓驅(qū)動(dòng)而振動(dòng)。外界與腔體經(jīng)由開(kāi)口有流體的吸入和排出，形成相對(duì)腔體出口而言為零凈質(zhì)量流率但動(dòng)量不為零的微氣流10。噴射氣流使橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1中半導(dǎo)體熱敏電阻降溫，改變阻值后，引起橋路產(chǎn)生不平衡輸出電壓。不平衡輸出電壓使恒溫控制放大器2產(chǎn)生輸出電壓，放大器2輸出電壓送給A/D變換器3并反饋給橋路電阻網(wǎng)絡(luò)1，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)中的熱敏電阻中的電流增加，加熱后，電阻升溫，橋路在新?tīng)顟B(tài)下獲得平衡，所以放大器2稱為恒溫控制放大器。A/D變換器3輸出數(shù)字信號(hào)給微處理器4，設(shè)定接口9輸出的數(shù)字信號(hào)也給微處理器4，微處理器4內(nèi)部軟件對(duì)上述兩信號(hào)的偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，調(diào)節(jié)運(yùn)算的結(jié)果控制一正弦數(shù)字信號(hào)的幅值。正弦數(shù)字信號(hào)由微處理器4的軟件產(chǎn)生，經(jīng)D/A變換器5輸出，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)送給電流電壓變換放大器6。電流電壓變換放大器6的輸出電壓送給功率放大器7，功率放大器7的輸出作為微執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的交變驅(qū)動(dòng)電壓。維持熱敏電阻阻值的穩(wěn)定，也即維持恒溫控制放大器2的輸出電壓的穩(wěn)定性，即維持了微氣流10的穩(wěn)定性。
整個(gè)穩(wěn)定控制裝置實(shí)際上是維持半導(dǎo)體熱敏電阻即第四電阻R4、第五電阻R5的串聯(lián)合電阻的穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種微射流陀螺儀射流速度控制裝置，其特征在于該裝置中，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)(1)的輸入端接微氣流(10)的輸出信號(hào)，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)(1)的輸出有兩路，其中一路與差動(dòng)放大器(11)、測(cè)量輸出(12)順序串聯(lián)連接，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)(1)的另一路輸出端與恒溫控制放大器(2)、A/D變換器(3)、微處理器(4)、D/A變換器(5)、電流電壓變換放大器(6)、功率放大器(7)、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)順序串聯(lián)連接；恒溫控制放大器(2)的輸出端還反饋接橋路電阻網(wǎng)絡(luò)(1)的輸入端，設(shè)定接口(9)的輸出端接微處理器(4)的輸入端；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)的輸出端維持微氣流(10)的穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微射流陀螺儀射流速度控制裝置，其特征在于橋路電阻網(wǎng)絡(luò)(1)有兩個(gè)橋路，即恒溫控制橋路、氣流偏移測(cè)量橋路，恒溫控制橋路中第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)各為橋路的一臂，第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)組成的氣流偏移測(cè)量橋路構(gòu)成恒溫控制橋路的另一臂，恒溫控制橋路的差動(dòng)輸出電壓送給恒溫控制放大器(2)；在氣流偏移測(cè)量橋路中第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)各為該橋路的一臂，氣流偏移測(cè)量橋路的差動(dòng)輸出電壓送給差動(dòng)放大器(11)；其中，第四電阻(R4)、第五電阻(R5)為半導(dǎo)體熱敏電阻。
全文摘要
微射流陀螺儀射流速度控制裝置涉及一種微噴微流體慣性角速度傳感器中，在微小尺寸范圍內(nèi)的微射流陀螺儀射流速度控制，該裝置中橋路電阻網(wǎng)絡(luò)(1)的輸入端接微氣流(10)的輸出信號(hào)，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出有兩路，其中一路與差動(dòng)放大器(11)、測(cè)量輸出(12)順序串聯(lián)連接，橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的另一路輸出端與恒溫控制放大器(2)、A/D變換器(3)、微處理器(4)、D/A變換器(5)、電流電壓變換放大器(6)、功率放大器(7)、微執(zhí)行機(jī)構(gòu)(8)順序串聯(lián)連接；恒溫控制放大器(2)的輸出端還反饋接橋路電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端，設(shè)定接口(9)的輸出端接微處理器(4)的輸入端；微執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出端維持微氣流的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01C19/00GK1838018SQ20061003942
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者蘇巖, 陳建元, 丁衡高 申請(qǐng)人:東南大學(xué)