微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】提供一種微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括檢測電路和運(yùn)算放大電路，所述檢測電路將有加速度輸入時(shí)的微結(jié)構(gòu)電容差轉(zhuǎn)換為電壓差輸入到運(yùn)算放大電路，所述運(yùn)算放大電路的REF引腳接地。本實(shí)用新型通過將運(yùn)算放大電路的REF引腳接地，可以排除檢測放大電路對偏值的不確定影響，便于進(jìn)行溫度補(bǔ)償，而且其加溫時(shí)間有了顯著減小，輸出溫度特性也間接得到改善，簡化結(jié)構(gòu)，減少了元器件的數(shù)量，間接改善微加計(jì)的溫度特性。
【專利說明】微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬微慣性儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)、武器制導(dǎo)及民用各類微機(jī)械加速度計(jì)(以下簡稱微加計(jì))的研制及批量生產(chǎn)。

【背景技術(shù)】
[0002]微加計(jì)的檢測放大電路包括兩個(gè)部分:檢測電路和運(yùn)算放大電路(見圖2)。它們是系統(tǒng)電路的最前級，其性能會(huì)對微加計(jì)輸出造成直接影響。由圖2可看出，運(yùn)算放大電路2中的REF為參考電壓輸入點(diǎn)，其變化將會(huì)通過放大器以K倍(放大器放大倍數(shù))的形式反映在信號(hào)輸出上。如果REF引腳上的電壓存在漂移，就會(huì)影響微結(jié)構(gòu)電氣零位，進(jìn)而影響微加計(jì)偏值輸出電壓以及加溫時(shí)間。目前國產(chǎn)微加計(jì)普遍存在加溫時(shí)間長、溫度漂移大等問題，極大地影響了其科研和工程化生產(chǎn)進(jìn)程，也限制了其在軍用、民用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，上述問題極需解決改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題:提供一種微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，通過將運(yùn)算放大電路的REF引腳接地，可以排除檢測放大電路對偏值的不確定影響，便于進(jìn)行溫度補(bǔ)償，而且其加溫時(shí)間有了顯著減小，輸出溫度特性也間接得到改善，簡化結(jié)構(gòu)，減少了元器件的數(shù)量，間接改善微加計(jì)的溫度特性。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案:微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括檢測電路和運(yùn)算放大電路，所述檢測電路將有加速度輸入時(shí)的微結(jié)構(gòu)電容差轉(zhuǎn)換為電壓差輸入到運(yùn)算放大電路，所述運(yùn)算放大電路的REF引腳接地。
[0005]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比將微加計(jì)的檢測放大電路進(jìn)行了改進(jìn)，簡化了設(shè)計(jì)，減少了元器件的數(shù)量，縮短了調(diào)試和生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)改善了微加計(jì)的溫度特性，縮短了加溫時(shí)間，提高了產(chǎn)品合格率和可靠性，對微加計(jì)的工程化生產(chǎn)具有實(shí)際意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實(shí)用新型的工作原理示意圖；
[0007]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中檢測放大電路原理示意圖；
[0008]圖3為本實(shí)用新型中的檢測放大電路原理示意圖；
[0009]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中REF引腳接地前Uref值示意圖；
[0010]圖5為現(xiàn)有技術(shù)中REF引腳接地前偏值示意圖；
[0011]圖6為本實(shí)用新型中REF引腳接地后偏值示意圖；
[0012]圖7為微加計(jì)改進(jìn)前加溫時(shí)間示意圖；
[0013]圖8為本實(shí)用新型加溫時(shí)間示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。
[0015]微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括檢測電路I和運(yùn)算放大電路2，所述檢測電路I將有加速度輸入時(shí)的微結(jié)構(gòu)電容差轉(zhuǎn)換為電壓差輸入到運(yùn)算放大電路2，所述運(yùn)算放大電路2的REF引腳接地。
[0016]微加計(jì)閉環(huán)系統(tǒng)主要由表頭組件(含敏感質(zhì)量塊的微結(jié)構(gòu))、檢測放大電路和反饋電路等幾部分組成。其工作原理見圖1，當(dāng)加速度輸入作用于敏感質(zhì)量塊m形成慣性力，使微結(jié)構(gòu)上電容極板發(fā)生位移，產(chǎn)生電容變化AC。檢測放大電路將電容變化△(:轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?V，反饋電路產(chǎn)生負(fù)反饋電壓，加到微結(jié)構(gòu)上以平衡慣性力的作用，形成閉環(huán)系統(tǒng)。
[0017]本方案是對其中的檢測放大電路進(jìn)行改進(jìn)，檢測放大電路包括2個(gè)部分:檢測電路I和運(yùn)算放大電路2(見圖2)。它們是系統(tǒng)電路的最前級，其性能會(huì)對微加計(jì)輸出造成直接影響。由圖2可看出，運(yùn)算放大電路2中的REF為參考電壓輸入點(diǎn)，其變化將會(huì)通過放大器以K倍(放大器放大倍數(shù))的形式反映在信號(hào)輸出上。如果REF引腳上的電壓存在漂移，就會(huì)影響微結(jié)構(gòu)電氣零位，進(jìn)而影響微加計(jì)偏值輸出電壓以及加溫時(shí)間。所以，需要對REF發(fā)生電路做出處理。改進(jìn)電路(見圖3)中，我們將REF引腳接地，得到了較好的效果。
[0018]下面以某微加計(jì)為例，對采用兩種檢測電路方案的結(jié)果進(jìn)行比較。試驗(yàn)方法為:在室溫(約25°C)下給微加計(jì)通電后，迅速置于75°C恒溫箱內(nèi)，并用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量各測試點(diǎn)的輸出電壓。
[0019]I)對偏值溫度特性的影響，見圖4?圖6。圖中試驗(yàn)微加計(jì)的標(biāo)度因數(shù)為200mV/g ;采樣時(shí)間40min。
[0020]由圖4可以看到，從室溫至75°C，REF引腳接地前其上的電壓變化了近0.7mV。通過放大器放大(按放大器放大系數(shù)為11倍估算)，將會(huì)對偏值造成SmV左右(約40mg)的影響；對比圖4和圖5，當(dāng)微加計(jì)與環(huán)境溫度達(dá)到平衡后(試驗(yàn)開始1200s后)，UKEF(圖4)存在微幅漂移，導(dǎo)致偏值輸出(圖5)不穩(wěn)定；再對照圖5和圖6，接地前微加計(jì)偏值溫漂(穩(wěn)定值與起始值的差)約為46mV，接地后微加計(jì)偏值輸出快速穩(wěn)定，偏值溫漂約為54mV，接地前后Uref的電壓變化對偏值輸出影響約為8mV。(注:環(huán)境溫度變化時(shí)，微機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料特性和檢測放大電路的變化均會(huì)對偏值產(chǎn)生影響，對某個(gè)偏值電壓而言，二者的影響可能是正電壓也可能是負(fù)電壓，不能簡單認(rèn)為上文中的REF引腳接地后微加計(jì)偏值溫漂54mV比接地前的46mV大，微加計(jì)溫度特性變差了，這只是說明，對于這只微加計(jì)，檢測放大電路的影響為負(fù)電壓。)由此得出結(jié)論，REF引腳上的電壓變化對偏值影響較大，引腳接地后可以排除檢測放大電路對偏值的不確定影響，便于進(jìn)行溫度補(bǔ)償，可間接改善微加計(jì)的溫度特性。
[0021]2)對加溫時(shí)間的影響:加溫時(shí)間指在規(guī)定環(huán)境溫度下，加速度計(jì)自通電工作開始至輸出穩(wěn)定時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間。取I只微加計(jì)在恒溫25°C的環(huán)境下，進(jìn)行加溫時(shí)間的試驗(yàn)，改進(jìn)前后的測試結(jié)果分別見圖7和圖8。圖中信號(hào)采樣時(shí)間30min，采樣頻率0.5Hz。)
[0022]微加計(jì)在改進(jìn)后加溫時(shí)間減小為改進(jìn)前的1/4，且提高了輸出穩(wěn)定性。試驗(yàn)證明，按此方案對微加計(jì)電路進(jìn)行改進(jìn)后，其加溫時(shí)間有了顯著減小，輸出溫度特性也可間接得到改善，而且簡化了設(shè)計(jì)，減少了元器件的數(shù)量，可降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品可靠性。此方法若應(yīng)用在微加計(jì)的實(shí)際生產(chǎn)中，將會(huì)取得良好的效果。
[0023]上述實(shí)施例，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限制本實(shí)用新型實(shí)施范圍，故凡以本實(shí)用新型權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.微機(jī)械加速度計(jì)檢測放大電路的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括檢測電路(I)和運(yùn)算放大電路(2)，所述檢測電路(I)將有加速度輸入時(shí)的微結(jié)構(gòu)電容差轉(zhuǎn)換為電壓差輸入到運(yùn)算放大電路(2)，其特征在于:所述運(yùn)算放大電路(2)的REF引腳接地。
【文檔編號(hào)】G01P15/00GK204086301SQ201420568185
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】張蔚, 劉敬濤, 劉小舟, 馬讓奎, 劉欣, 閆瑞 申請人:陜西寶成航空儀表有限責(zé)任公司