一種分子電子型角加速度計(jì)微弱信號(hào)處理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微弱信號(hào)處理電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分子電子型角加速度計(jì)微弱信號(hào)處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]分子電子型角加速度計(jì)是一種利用流體力學(xué)和分子電化學(xué)原理的角加速度測(cè)量傳感器，用來(lái)測(cè)量載體相對(duì)于傳感器敏感軸的角加速度信號(hào)。分子電子型角加速度計(jì)采用液體作為慣性質(zhì)量，其工作原理是利用敏感組件內(nèi)的工作液體的流動(dòng)導(dǎo)致“轉(zhuǎn)換器件——液體”界面處電荷的轉(zhuǎn)移而形成電勢(shì)差。通過(guò)電極測(cè)量轉(zhuǎn)換器件兩端的電勢(shì)差，直接得到與外界角加速度信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。其輸出信號(hào)屬于微弱電荷信號(hào)，極易受到環(huán)境因素的干擾，由于工作液體粘度、密度等物理參數(shù)會(huì)隨著溫度等環(huán)境因素的影響，角加速度計(jì)輸出信號(hào)在全量程和全溫度范圍內(nèi)存在非線性偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題為:提供一種對(duì)分子電子型角加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行放大、數(shù)字化和溫度補(bǔ)償?shù)碾娐贰?br>[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述:
[0005]一種分子電子型角加速度計(jì)微弱信號(hào)處理電路，包含:電荷放大電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、溫度檢測(cè)電路和數(shù)字處理電路；所述電荷放大電路對(duì)角加速度計(jì)的微弱電荷信號(hào)進(jìn)行放大處理，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路對(duì)經(jīng)電荷放大電路放大的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述溫度檢測(cè)電路測(cè)量角加速度傳感器的工作環(huán)境溫度，所述數(shù)字處理電路對(duì)角加速度測(cè)量值進(jìn)行數(shù)字溫度補(bǔ)償和數(shù)字信號(hào)輸出；其中，分子電子型角加速度計(jì)的輸出端與電荷放大電路的輸入端連接，輸出端與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，進(jìn)行信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端和溫度檢測(cè)電路的輸出端與數(shù)字處理電路的輸入端連接。
[0006]優(yōu)選的，所述電荷放大電路包括:電容Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7，濾波電容C8，電fiRl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9，以及電壓運(yùn)算放大器NI ；
[0007]液環(huán)式角加速度計(jì)敏感組件輸出端先串聯(lián)電容Cl，然后分別串聯(lián)電阻Rl和電容C2，串聯(lián)Rl后接入電壓運(yùn)算放大器NI的負(fù)向輸入端，串聯(lián)C2后接入NI的正向輸入端；電容C3串聯(lián)于NI的正負(fù)向輸入端之間；敏感組件輸出端先與NI的正向輸入端相連接，再依次串聯(lián)電阻R5、R6、R8后接模擬地，電容C7與電阻R5并聯(lián)，濾波電容C8與電阻R6并聯(lián)；電阻R2 —端接入NI的負(fù)向輸入端，另一端串聯(lián)電阻R3后接入NI的輸出端。電容C4 一端接入NI的負(fù)向輸入端另一端先串聯(lián)電容C5，然后分別于電阻R9、R4串聯(lián)，同時(shí)電容C4與電阻R2并聯(lián)；電阻R9的另一端接模擬地；電阻R4的另一端先連接至NI的輸出端，在串聯(lián)電阻R7、R8后接模擬地；電容C6與C5并聯(lián)，NI的輸出端作為電荷放大電路I的輸出端與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2相連接。
[0008]優(yōu)選的，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括:電阻R1、R11、R12、R13、R14、R15和R16，電容C9、C1、和Cll，運(yùn)算放大器N2、N3和N4 ；
[0009]電阻RlO—端連接至參考電壓，另一端先接入N2的正向輸入端，再與電阻Rll串聯(lián)后接模擬地；N2的反向輸入端與輸出端短接，N2的正電源輸入端與電容C9串聯(lián)后接模擬地，N2的負(fù)電源輸入端與電容ClO串聯(lián)后接模擬地；電阻R12串聯(lián)于N2的輸出端和N3的正向輸入端之間，R14串聯(lián)于N3的正向輸入端和模擬地之間，R13 一端與N3的負(fù)向輸入端連接，另一端連接至電荷放大電路I的輸出；電阻R5串聯(lián)于N3的反相輸入端和輸出端之間；N4的正向輸入端與N3的輸出端相連接,N4的負(fù)向輸入端與輸出端短接；電阻R16 —端與N4的輸出端相連接，另一端分別連接至電容C4和A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，電容C4的另一端接至模擬地，A/D轉(zhuǎn)換芯片通過(guò)SPI串口與ARM芯片傳輸數(shù)據(jù)。
[0010]優(yōu)選的，所述溫度檢測(cè)電路包括電阻R17和溫度檢測(cè)芯片；電阻R17 —端連接供電電壓，另一端連接溫度檢測(cè)芯片的信號(hào)輸出端。
[0011]優(yōu)選的，所述數(shù)字處理電路包括:ARM芯片和RS422串口芯片；ARM芯片接收A/D轉(zhuǎn)換芯片和溫度檢測(cè)芯片的輸出信號(hào)，處理后經(jīng)RS422串口芯片將數(shù)字信號(hào)輸出。
[0012]優(yōu)選的，電阻Rl = Ik Ω , R2 = 4.7K Ω , R3 = 4.7K Ω , R4 = 4.3K Ω , R5 = 4.7K Ω ,R6 = 4.7ΚΩ , R7 = 1ΚΩ , R8 = 4.3ΚΩ , R9 = 18ΚΩ , RlO = 10ΚΩ , Rll = 75ΚΩ , R12 =100K Ω，R13 = 1ΚΩ，R14 = 1ΚΩ，R15 = 100K Ω，R16 = IK Ω , R17 = 2.1K Ω ；
[0013]電容 Cl = 0.1 μ F，C2 = 0.1 μ F，C3 = I μ F，C4 = 0.27 μ F，C5 = 0.1 μ F，C6 =
0.1 μ F，C7 = 0.27 μ F，C9 = I μ F，ClO = I μ F，Cll = 4.7 μ F ;
[0014]運(yùn)算放大器NI型號(hào)為0Ρ4177，運(yùn)算放大器Ν2、Ν3和Ν4型號(hào)為AD8630，A/D轉(zhuǎn)換芯片型號(hào)為ADS8322，溫度檢測(cè)芯片型號(hào)為18Β20+，ARM芯片型號(hào)為ADUC7022，RS422串口芯片型號(hào)為ΜΑΧ3490。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
[0016]本發(fā)明通過(guò)將模擬電荷放大電路和以ARM芯片為基礎(chǔ)的數(shù)字電路相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)分子電子型角加速度計(jì)微弱電荷信號(hào)的模擬放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字處理，減小了環(huán)境因素對(duì)信號(hào)的干擾，并可對(duì)信號(hào)進(jìn)行非線性補(bǔ)償，保證在工作溫度范圍內(nèi)角加速度計(jì)為線性系統(tǒng)，經(jīng)多次實(shí)踐證明補(bǔ)償效果明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的分子電子型角加速度計(jì)微弱信號(hào)處理電路組成框圖；
[0018]圖2為電荷放大電路的電路圖；
[0019]圖3為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0020]圖4為溫度檢測(cè)電路的電路圖；
[0021]圖5為數(shù)字處理電路的電路圖；
[0022]圖中，1-電荷放大電路，2-信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，3-信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，4-溫度檢測(cè)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種分子電子型角加速度計(jì)微弱信號(hào)處理電路進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的一種分子電子型角加速度計(jì)微弱信號(hào)處理電路包含電荷放大電路1、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2、溫度檢測(cè)電路3和數(shù)字處理電路4。所述電荷放大電路I對(duì)角加速度計(jì)的微弱電荷信號(hào)進(jìn)行放大處理，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2對(duì)經(jīng)電荷放大電路I放大的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述溫度檢測(cè)電路3測(cè)量角加速度傳感器的工作環(huán)境溫度，所述數(shù)字處理電路4對(duì)角加速度測(cè)量值進(jìn)行數(shù)字溫度補(bǔ)償和數(shù)字信號(hào)輸出。分子電子型角加速度計(jì)的輸出端與電荷放大電路I的輸入端連接，輸出端與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2的輸入端連接，進(jìn)行信號(hào)調(diào)整和模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2的輸出端和溫度檢測(cè)電路3的輸出端與數(shù)字處理電路4的輸入端連接。
[0025]如圖2所示，所述電荷放大電路I包括:電容(:1、02、03、04、05、06、07，濾波電容C8，%fiRl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8 和 R9，以及電壓運(yùn)算放大器 NI。
[0026]液環(huán)式角加速度計(jì)敏感組件輸出端先串聯(lián)電容Cl，然后分別串聯(lián)電阻Rl和電容C2，串聯(lián)Rl后接入電壓運(yùn)算放大器NI的負(fù)向輸入端，串聯(lián)C2后接入NI的正向輸入端。電容C3連接于NI的正負(fù)向輸入端之間。敏感組件輸出端先與NI的正向輸入端相連接，再依次串聯(lián)電阻R5、R6、R8后接模擬地，電容C7與電阻R5并聯(lián)，濾波電容C8與電阻R6并聯(lián)。電阻R2 —端接入NI的負(fù)向輸入端，另一端串聯(lián)電阻R3后接入NI的輸出端。電容C4 一端接入NI的負(fù)向輸入端另一端先串聯(lián)電容C5，然后分別于電阻R9、R4串聯(lián)，同時(shí)電容C4與電阻R2并聯(lián)。電阻R9的另一端接模擬地。電阻R4的另一端先連接至NI的輸出端，在串聯(lián)電阻R7、R8后接模擬地。電容C6與C5并聯(lián)，NI的輸出端作為電荷放大電路I的輸出端與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路2相連接。
[0027]如圖3所示，所述信