CN203672371U - 一种基于石英挠性加速度计的倾角测量仪 - Google Patents

Abstract

一种基于石英挠性加速度计的倾角测量仪,它涉及测量仪器技术领域，它包含系统供电电源、DC-DC变换器、集成稳压器、石英挠性加速度计模块、I/V转换模块、A/D转换模块、单片机、串行接口，系统供电电源分别与DC-DC变换器、集成稳压器连接，且集成稳压器分别与A/D转换模块、单片机连接，DC-DC变换器与石英挠性加速度计模块连接，石英挠性加速度计模块与I/V转换模块连接，I/V转换模块连接与A/D转换模块连接，A/D转换模块与单片机连接，单片机与串行接口连接。它结构简单，设计合理，具有零偏小、线性度高、重复性和稳定性好、精度高、功耗低、动态范围宽、抗干扰能力强等特点。

Description

一种基于石英挠性加速度计的倾角测量仪

技术领域：

    本实用新型涉及测量仪器技术领域，具体涉及一种基于石英挠性加速度计的倾角测量仪。

背景技术：

    倾角传感器基本原理多为利用重力场的作用，将倾角转换为电信号。主要有液体摆、气体摆、石英摆、金属摆、膜电位计式等产品，达十多种。其中液体摆的特点主要是精度高，重复性好，可靠性高，但测量范围小，主要用于水平度的测量或小角度的测量；气体摆式的主要特点是测角范围大，但分辨率低、温漂大、零位重复性差、响应时间长；石英扭力摆式的主要特点是精度高，响应时间短，但耐低温、抗机械冲击振动性能差；膜电位计式测量范围宽，由于工作介质是液体，响应时间长，分辨率低等。

倾角传感器的代表产品有膜电位倾角传感器、石英扭力摆式传感器，以及液体摆式倾角传感器。膜电位倾角传感器和石英扭力摆式倾角传感器较多地应用于民用领域；液体摆式倾角传感器多用于武器系统。

近年来，随着新型武器系统高精度、高可靠、小型化之要求，倾角传感器厂商采用现代电子技术的发展成果，将大规模集成电路、单片机技术应用于倾角传感器产品，使传感器具备了多种信号输出能力，以及智能特点，测量精度得以提高，有效缩小了产品体积。传感器本身与信号调理、检测与控制电路一体化使得产品使用的方便性，以及抗振、防雨、抗干扰能力得以提高。国产倾角传感器为满足多种调平系统的需求，正逐步形成标准化、系列化，性能价格比逐步提高。倾角传感器的发展趋势是：宽量程，高精度，小型化，智能化。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种基于石英挠性加速度计的倾角测量仪，它结构简单，设计合理，具有零偏小、线性度高、重复性和稳定性好、精度高、功耗低、动态范围宽、抗干扰能力强等特点。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：它包含系统供电电源1、DC-DC变换器2、集成稳压器3、石英挠性加速度计模块4、I/V转换模块5、A/D转换模块6、单片机7、串行接口8，系统供电电源1分别与DC-DC变换器2、集成稳压器3连接，且集成稳压器3分别与A/D转换模块6、单片机7连接，DC-DC变换器2与石英挠性加速度计模块4连接，石英挠性加速度计模块4与I/V转换模块5连接，I/V转换模块5连接与A/D转换模块6连接，A/D转换模块6与单片机7连接，单片机7与串行接口8连接。

本实用新型的工作原理：它的倾角敏感单元采用低g值的石英挠性加速度计，敏感重力加速度，结合后端伺服电路和高分辨率的模数转换器，并采用线性插值法和滤波算法处理测得的角度信号数据，构成倾角测量仪，石英挠性加速度计为力反馈式惯性加速度计，由伺服电路和表头构成。表头中的表芯是该表的敏感元件，当有加速度沿输入轴方向作用时，惯性力作用使摆片发生偏转，差动电容传感器的电容发生变化。伺服电路检测这一变化并变换成相应的输出电流，反馈给力矩器，并产生电磁力矩以平衡惯性力。

本实用新型具有以下有益效果：

1、它能够在不同的补偿温度区域角度变化呈非线性变化的时候，只要做少量的试验来采集数据和论证数据正确性，进行温度漂移不补偿；

2、更方便的进行非线性度误差的修正；

3、零位调整时能够使敏感元件不受机械结构应力的影响。

附图说明：

    图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

参看图1，本具体实施方式是采用以下技术方案：它包含系统供电电源1、DC-DC变换器2、集成稳压器3、石英挠性加速度计模块4、I/V转换模块5、A/D转换模块6、单片机7、串行接口8，系统供电电源1分别与DC-DC变换器2、集成稳压器3连接，且集成稳压器3分别与A/D转换模块6、单片机7连接，DC-DC变换器2与石英挠性加速度计模块4连接，石英挠性加速度计模块4与I/V转换模块5连接，I/V转换模块5连接与A/D转换模块6连接，A/D转换模块6与单片机7连接，单片机7与串行接口8连接。

本具体实施方式的工作原理：它的倾角敏感单元采用低g值的石英挠性加速度计，敏感重力加速度，结合后端伺服电路和高分辨率的模数转换器，并采用线性插值法和滤波算法处理测得的角度信号数据，构成倾角测量仪，石英挠性加速度计为力反馈式惯性加速度计，由伺服电路和表头构成。表头中的表芯是该表的敏感元件，当有加速度沿输入轴方向作用时，惯性力作用使摆片发生偏转，差动电容传感器的电容发生变化。伺服电路检测这一变化并变换成相应的输出电流，反馈给力矩器，并产生电磁力矩以平衡惯性力。

本具体实施方式的工作过程如下：敏感元件是对加速度变化敏感的石英挠性加速度计，利用石英挠性加速度计在重力加速度测量范围内，其输出的加速度值与角度成正弦变化的关系，来对测量到的加速度信号求反正弦变换，求出相应的角度值。因其输出的信号为电流信号，因此需经过电流—电压转换，在对其进行放大处理后，变为可转换为数字信号的电压信号。通过A/D转换器变为数字信号并将数字信号送入AT89C52单片机中进行滤波、限幅、线性化等处理，使之实时的变为与测量值对应的精确角度信号，并通过RS-232/422转换器变为串行信号，实现与上位机通讯。

本具体实施方式具有以下有益效果：它结构简单，设计合理，具有零偏小、线性度高、重复性和稳定性好、精度高、功耗低、动态范围宽、抗干扰能力强等特点。

Claims (1)

1.一种基于石英挠性加速度计的倾角测量仪，其特征在于它包含系统供电电源(1)、DC-DC变换器(2)、集成稳压器(3)、石英挠性加速度计模块(4)、I/V转换模块(5)、A/D转换模块(6)、单片机(7)、串行接口(8)，系统供电电源(1)分别与DC-DC变换器(2)、集成稳压器(3)连接，且集成稳压器(3)分别与A/D转换模块(6)、单片机(7)连接，DC-DC变换器(2)与石英挠性加速度计模块(4)连接，石英挠性加速度计模块(4)与I/V转换模块(5)连接，I/V转换模块(5)连接与A/D转换模块(6)连接，A/D转换模块(6)与单片机(7)连接，单片机(7)与串行接口(8)连接。

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