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高精度硅微谐振加速度计频率测量输出电路

2014-10-21北京航天控制仪器研究所北京100039

中国惯性技术学报 2014年6期
关键词:信号

(北京航天控制仪器研究所,北京 100039)

(北京航天控制仪器研究所,北京 100039)

硅微谐振加速度计是一种频率输出的MEMS仪表,针对其差动频率输出的特点和对静态与动态高精度测试精度的要求,设计并实现了一种高精度频率输出电路,实现了差动频率的实时相减和静态与动态频率信号输出。对电路及仪表的精度进行了测试,测试结果表明,该电路稳定性可达到1×10-9,全温范围内(-40~+70 ℃)非线性优于1×10-7,频率分辨率可达到1×10-5,测试精度满足仪表系统精度要求,使仪表更满足工程应用的条件。根据实际工程应用要求,还对该电路提出了抗干扰设计,进一步提高了该电路的工程应用可靠性。

谐振式;频率测量;频率相减;抗干扰

微加速度计作为一种重要的硅微惯性器件,具备了MEMS仪表的众多优点。由于采用频率信号输出,在传输过程中信号不易失真,并且无需经过 A/D转换就可直接与数字系统接口,极大简化了应用系统的设计,同时还具有抗干扰和高稳定性的特点。由于硅微谐振加速度计采用差动音叉布置方案[1],双路频率信号之差与外界输入加速度成比例,这一差动过程往往会降低系统的响应时间,同时大幅降低测试效率。因此针对这类高精度频率信号输出仪表,需要研究同时具有高精度静态和动态测试精度的测试方法及测试设备,并兼顾工程应用的便利性。

目前,较为通用的频率信号测试途径主要有高精度频率信号计数器、DSP或FPGA[2]实时采样处理电路和高速信号采集卡三种。……

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