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电容积分弱电流测量i/f变换电路

核电子学与探测技术 2022年第2期42卷 317-321页

作者：李钢杨仲秋杨斌周冬亮李岩闫海霞黑龙江省原子能研究院黑龙江哈尔滨150086

采用电容积分的方法设计了一种测量弱电流的电路.该电路将被测量的微弱电流转变成可被处理机接受和处理的脉冲信号.试验测试结果表明:电容积分法与电阻反馈法相比,电容积分法克服了高值电阻带来的限制,提高了抗干扰性能和灵敏度.

关键词：弱电流电容积分器 i/f变换复原电流源灵敏度

捷联惯性导航系统加速度计i/f变换器的设计与实现

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捷联惯性导航系统加速度计I/F变换器的设计与实现

作者：唐皇重庆理工大学

学位级别：硕士

捷联惯性导航系统中的加速度计用于测量运载体的加速度信息,其加速度输出范围通常在10g到十多个g之间,且捷联惯导系统最终导航或者制导的精度很大程度上取决于加速度计的采集精度和数据处理精度。石英挠性加速度计作为主要的惯性传感器... 详细信息

捷联惯性导航系统中的加速度计用于测量运载体的加速度信息,其加速度输出范围通常在10g到十多个g之间,且捷联惯导系统最终导航或者制导的精度很大程度上取决于加速度计的采集精度和数据处理精度。石英挠性加速度计作为主要的惯性传感器,其输出表现为微弱模拟电流信号。然而如此微小以及宽动态范围的微弱电流信号既不利于高精度的测量,也不利于信号的无损传输,另外后期导航解算计算机无法直接利用该信号进行数字解算并进行补偿。本论文围绕石英挠性加速度计的信息处理、转换展开研究,在不损失加速计原有精度的情况下,通过i/f变换器将加速度计输出的微弱电流模拟信号转换为导航解算机能够识别的数字信号,以便于信号的后续处理。本论文首先对石英挠性加速度计结构及其工作原理进行了较为详细的分析,通过数据采集的基本方法对比与分析,最终确定以i/f变换为基本原理的数据转换方案。并结合复杂可编程逻辑器件的数据处理速度优势,提出以CPLD芯片来代替传统的比较器与触发器的硬件电路来完成整个转换系统的逻辑控制部分。其次在整体方案确定的条件下完成了基于CPLD芯片的i/f变换器的软硬件设计。在硬件部分中,首先完成了硬件总体方案设计,并将系统划分为几个主要功能模块,并完成各个模块的器件选型与电路仿真及电路优化,同时为了保证i/f变换器的精度,对电路抗干扰的方面也进行了详细分析并最后在Multisim中完成了硬件电路的。在软件设计方面,根据i/f变换器总体需求在Alter的QuartusⅡ的开发环境中完成了时钟同步模块,积分比较模块,逻辑控制模块以及复位模块的程序编写,并通过测试文件的编写验证了程序逻辑上的正确性。最后完成i/f变换器测试台的搭建,并测试了加速度计信息采集系统的功能性指标。通过实验分析i/f变换器的零偏、线性度、零偏稳定性等指标,实验结果表明论文所设计的i/f变换器可实现预期目标。为了减小温度对采集系统的影响,本文最后还详细介绍了关于i/f变换器的温度补偿方法,并通过实验实现温度补偿。从实验结果分析,该温度补偿方案可有效提高i/f变换器的抗干扰能力,从而在一定程度上提高了i/f变换器的实时精度。

关键词：石英挠性加速度计数据采集 i/f变换捷联惯性导航系统

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一种高精度i/f变换器的研究

一种高精度I/F变换器的研究

作者：张亚薇西安工业大学

学位级别：硕士

捷联惯导系统是近年来惯性技术的一个发展方向。由于捷联惯导系统具有的一系列优点,在许多应用中有取代平台式惯导系统的趋势。而捷联惯导系统中的加速度计又是其中的核心部件。加速度计是用来测量飞行器加速度的传感器件,其测量精度对... 详细信息

捷联惯导系统是近年来惯性技术的一个发展方向。由于捷联惯导系统具有的一系列优点,在许多应用中有取代平台式惯导系统的趋势。而捷联惯导系统中的加速度计又是其中的核心部件。加速度计是用来测量飞行器加速度的传感器件,其测量精度对整个系统至关重要。而加速度计输出的微小电流信号既不利于高精度的测量,也不利于高精度的传输采集和后续计算处理。针对捷联惯导系统中加速度计信号采集的高精度要求,本文提出了采用i/f变换技术对加速度计输出的电流信号进行高精度变换的的方法。针对传统的电流频率变换方法存在的不足,本文从提高测量精度、提高测量速度等方面作深入研究。设计了一种基于Atmegal28单片机的高精度电流频率变换系统将其变换为与周期成正比的脉冲信号从而更精确的测量并且更便捷的采集数据。本系统采用电流电压变换模块,AD模数转换器和Atmegal28单片机构成的电流频率变换系统,实现了对加速度计输出电流的高精度转换。同时还可以通过串口与PC机进行通讯,对数据进行后续分析和处理。本文完整介绍了系统的设计过程,一、介绍系统的工作原理,并从实际的功能需求角度对系统进行了分析和规划,确定软硬件的总体设计方案;二、接着详细介绍硬件电路设计和PCB板的绘制,各硬件模块驱动程序和应用软件的设计过程;三、最后简述调试过程中遇到的问题和对系统进行的调试、修正。该系统已经设计完成,并通过实验检测,运行情况良好,达到了预期的设计目的。

关键词： i/f变换 i/V变换器 AD模数转换器 Atmega128单片机

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一种高精度i/f变换器的研究

生命科学仪器 2009年第9期7卷 -页

作者：张亚薇张志文西安工业大学电子信息工程学院陕西西安710032

捷联惯导系统中的加速度计是重要的惯性测量器件,其输出通常为模拟信号电流,目前电流的测量精度提高受到限制。本文通过电流频率变换器将其变换为与周期成正比的脉冲信号从而更精确的测量并且更便捷的采集数据。本文介绍了一种采用电流... 详细信息

捷联惯导系统中的加速度计是重要的惯性测量器件,其输出通常为模拟信号电流,目前电流的测量精度提高受到限制。本文通过电流频率变换器将其变换为与周期成正比的脉冲信号从而更精确的测量并且更便捷的采集数据。本文介绍了一种采用电流电压变换模块,AD模数转换器和AVR单片机构成的高速、高精度的电流频率变换系统,从而将传统的i/f变换精度从10-3提高到10-5。

关键词： i/f变换 i/V变换器 AD模数转换器 AVR单片机

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基于i/f变换的高精度数据采集方案分析

基于I/F变换的高精度数据采集方案分析

第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会（MCMi'2007）

作者：王超许化龙第二炮兵工程学院

目前有两种高精度数据采集方案获得了广泛的应用,它们是i/f变换和A/D转换,由于它们都将模拟量转化为数字量,在数字化应用日趋广泛的今天,它们构成了联系模拟量与数字处理机的桥梁。本文就其中的i/f变换方案进行详细的分析,首先从i/f变... 详细信息

目前有两种高精度数据采集方案获得了广泛的应用,它们是i/f变换和A/D转换,由于它们都将模拟量转化为数字量,在数字化应用日趋广泛的今天,它们构成了联系模拟量与数字处理机的桥梁。本文就其中的i/f变换方案进行详细的分析,首先从i/f变换原理出发,在掌握原理的基础上,以惯性仪器---加速度计的数据采集为应用背景分析这种方案的性能,精度,在应用中面临的主要问题,并给出解决方案。

关键词： i/f变换性能加速度计数据采集

来源： cnki会议评论

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高精度加速度计测量系统的分析与设计

高精度加速度计测量系统的分析与设计

作者：王巍哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

惯性导航系统是利用惯性敏感器件、基准方向和最初的位置、速度信息来确定载体的方位和速度的自主式航迹递推导航系统。惯性系统具有自主性、隐蔽性、实时性、全天候等优点,因而在各种载体的导航、制导、定位和稳定控制中得到了广泛的... 详细信息

惯性导航系统是利用惯性敏感器件、基准方向和最初的位置、速度信息来确定载体的方位和速度的自主式航迹递推导航系统。惯性系统具有自主性、隐蔽性、实时性、全天候等优点,因而在各种载体的导航、制导、定位和稳定控制中得到了广泛的应用。加速度计是惯性导航领域的重要器件,是敏感和测量载体运动加速度的仪表,为惯性导航系统进行定位和速度解算提供基本依据。加速度计的输出是与载体的运动加速度成比例的信号,同时加速度计输出信号测量的精度直接影响惯性导航系统的精度。对于高精度的石英挠性加速度计来说,一般输出的是电流信号。由于加速度计在惯性导航系统中的重要性,并且加速度计的精度越来越高,对加速度计输出信号的采集就显得十分重要。加速度计输出信号的采集精度不仅直接影响惯导系统的精度,而且若其输出信号采集精度不够高的话也浪费了加速度计的精度指标。而在加速度计输出信号采集系统中,输出模拟信号的数字化是重中之重。现有的加速度计输出数字化方案主要有A/D转换、电流转电压再进行电压频率变换和电流频率变换三种方法。A/D转换和电流-电压-频率的加速度计输出数字化方法,在多年的实践应用中不能在加速度计输出数字化中得到很高的精度。在此基础上对电流积分变换进行了深入讨论,比较了电流积分变换的几种方法的优缺点之后,提出了二元调宽脉冲反馈电流积分型模数转换的i/f变换加速度计输出数字化方案,并给出了所设计系统的组成框图和各部分所要实现的功能。在系统总体设计的基础上,对每一部分功能电路进行了设计,根据模拟电路和数字电路相关内容,对电路所使用的芯片进行了选择,对参数进行了计算。针对初步设计好的电路使用Ni公司的Multisim软件进行了仿真,进一步确定各功能电路的性能和相关参数。利用Protel DXP设计了电路板,制作电路板后通过调试,证明系统能够实现电流频率变换的功能。最后给出现在比较流行的几种频率采集方法,考虑到频率采集的精度和实现的难易程度,提出用多周期同步法对转换后的频率进行采集,给出了频率采集程序编写的框图。并为接下来的系统的完善和改进提出了建议。

关键词：加速度计 i/f变换二元调宽频率

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高性能环境γ射线监测器的研制

高性能环境γ射线监测器的研制

作者：任怡昌哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在我们生活的地球上到处存在着辐射,但是用于检测环境本底辐射的监测器却很少。本文介绍了一种高性能的高气压氩气电离室环境T射线监测器的设计过程。通常,对于气体辐射监测器的设计,工作气体及壁材的能量响应是影响监测器的一个决定因... 详细信息

在我们生活的地球上到处存在着辐射,但是用于检测环境本底辐射的监测器却很少。本文介绍了一种高性能的高气压氩气电离室环境T射线监测器的设计过程。通常,对于气体辐射监测器的设计,工作气体及壁材的能量响应是影响监测器的一个决定因素,工作气体及壁材的选取直接决定着监测器性能的好坏。而在一般的气体辐射监测器的设计中,工作气体及壁材的选取基本上都是通过查阅相关气体及壁材能量响应曲线的工程图表,以确定具体的工作气体及壁材。而对于一些特殊要求或是工程图表中没有的气体及壁材的参数,则需要通过实验来确定。这样使得监测器的研制比较耗费人力物力。为了克服这个设计中的缺点,本文使用MCNP及EGSnrc两个核物理计算软件对电离室式监测器建立模型,通过对不同的气体及壁材的性能进行仿真以代替试验的过程,从而选取合适的工作气体及壁材。同时也通过MCNP及EGSnrc模拟了电离室的工作气体压力与监测器的大小对监测器性能的影响。为防止由于漏电造成的信号损失,本文采用了三同轴绝缘子的方案很好地实现了电离室的绝缘。由于电离室本身不对电流放大,因此信号的采集较为困难,本文另外介绍了用i/f直接变换的电路以达到信号的转换。

关键词：环境辐射高气压电离 i/f变换

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悬丝支承加速度计温度误差建模及补偿研究

悬丝支承加速度计温度误差建模及补偿研究

作者：李园晴上海交通大学

学位级别：硕士

加速度计是惯性导航系统中的重要器件之一,其精度直接影响惯性系统的精度。加速度计所处的工作环境和工作条件将影响其测量误差,特别是温度因素的影响不可忽略。因此,研究对加速度计温度误差进行建模并补偿是提高加速度计精度的重要手... 详细信息

加速度计是惯性导航系统中的重要器件之一,其精度直接影响惯性系统的精度。加速度计所处的工作环境和工作条件将影响其测量误差,特别是温度因素的影响不可忽略。因此,研究对加速度计温度误差进行建模并补偿是提高加速度计精度的重要手段。本文主要研究悬丝支承型摆式加速度计的静态温度特性。论文首先根据悬丝支承型摆式加速度计的结构特点,从理论上分析了支承型摆式加速度计线运动和角运动条件下的误差数学模型。其次,对i/f变换电路的温度误差模型进行了研究。文中分析了i/f放大变换电路的工作原理,以及影响i/f放大变换电路转换输出精度的各种因素,并通过多项式拟合方法建立了i/f放大变换电路的温度误差模型,并进行补偿。补偿后i/f放大变换电路的转换精度达到了加速度计输出测试精度要求。第三,在温控转台内,对加速度计进行了1g输入下静态八位置温度试验,采用最小二乘极大似然估计和多项式拟合的方法,分析加速度计静态模型系数随加速度计壳体温度变化的规律,建立了-50℃～+65℃之间加速度计零偏和标度因数误差的温度模型,应用该模型对加速度计温度干扰进行补偿,补偿后,加速度计输出的拟合均方根误差提高了一个数量级,并且基本上消除了加速度计输出随温度变化的趋势项,使得加速度计测量精度得到了明显提高。最后,在惯性测量分组件测试中,将加速度计温度模型系数、i/f放大变换电路漂移温度模型系数代入标定测试模型中进行试验验证。实践表明,文中建立的悬丝支承加速度计温度误差模型是正确有效的,对加速度计温度误差进行补偿是提高加速度计精度的有效途径。

关键词：惯性技术误差建模温度特性温度补偿 i/f变换温度漂移