高分辨率模数转换电路的设计及误差分析

随着惯性技术的发展,传统的电流频率(I/F）转换电路已经不能满足惯性系统的需要。在传统的I/F转换电路的基础上结合A/D采样芯片,用来对积分器残余电荷进行采样,以得到一种高分辨率模数(I/F+A/D）转换电路。介绍了转换电路的工作原理,分析了电路的原理性误差。经仿真分析及实验验证,与传统的I/F转换电路相比,该电路具有更高的满度输出频率、更大的标度因数以及更好的线性度。输入小信号对电路进行测试,测试结果表明该电路对小信号更加灵敏,具有更高的分辨率。     

高分辨率电流频率转换电路设计

随着惯性技术的发展,对电流频率转换电路的分辨率要求越来越高,以往常用的I/F转换电路已经不能满足要求,本文在传统电路的基础上结合FPGA和DSP提出了一种电路设计思路来提高分辨率.设计了硬件电路和软件电路.根据大量的试验数据分析,此改进电路在不损失电流频率转换电路线性度和稳定性的精度下,把电路的分辨率提高了一个数量级,解决了高精度电流频率转换电路分辨率低的问题,进一步扩大了电流频率转换电路的使用范围.     

基于FPGA的大比例系数高精度I/F电路设计

加速度计是惯性导航系统的核心部件,通常加速度计的输出信号为模拟电流,为便于导航计算机对采集数据解算处理,需经过I/F（电流/频率）转换电路。为满足某惯导系统对大比例系数加速度信号采集转换的要求,在经典I/F电路的基础上结合FPGA+A/D设计了一种比例系数大于90000脉冲/（s·mA）,量程为6mA的电流频率转换电路,同时转换电路支持串口输出。通过对该大比例系数I/F转换电路的温度特性、线性度、零位稳定性等指标的测试,表明该电路性能良好,有利于进一步拓展应用范围。     

一种加速度计小型化V/F电路设计

本文提出了一种惯导系统中加速度计信息采集的V/F方案,其将加速度计输出的电流信号通过采样电阻转化成电压信号,再由高精度V/F芯片进行电压信号到频率信号的转换,然后通过FPGA计数、同步、补偿并最终输出.整个方案的实现过程简单,电路体积小,成本低,非常适用于导弹及鱼雷等捷联惯导系统应用领域.实验证明,该方法提高了加速度计...     

电流积分器对I/F转换性能的影响分析

本文介绍了带分流结构的电流/频率转换电路和电流积分器的工作原理,推导了电流积分器的误差,并分析了运放的几个关键参数对l/F电路性能的影响.通过理论推导和实验对比,得出了I/F电路设计时电流积分器电路选择运算放大器的参考依据,并对带分流结构的I/F电路作出了改进.     

硅微谐振加速度计的研究现状及发展趋势

硅微谐振加速度计具有体积小、 功耗低、 准数字量输出和精度提升大的优点,是一种具有良好应用前景的高精度MEMS惯性仪表.总结分析了近些年国内外在硅微谐振加速度计方面的研究现状,主要在结构设计及工艺、 测控电路设计等方面阐述了各自特点.最后,结合近些年MEMS惯性仪表的发展趋势,对硅微谐振加速度计晶圆级真空封装、 测控电路数字化、仪表补偿智能化3个发展方向进行了展望.     

石英挠性加速度计I/F转换电路软件补偿研究

为提高石英挠性加速度计电流频率转换的线性度,本文从软件补偿角度出发,针对电流频率转换的特点,利用了曲线拟合方法对试验数据进行处理,设计了硬件补偿电路,验证了软件补偿方法可以提高电流频率转换的线性度。     

石英振梁加速度计研究现状及发展趋势

石英振梁加速度计是一种基于振梁谐振和力频特性原理的新型全固态惯性传感器,具有高精度、大量程、低功耗、直接频率脉冲输出等突出特点,已被广泛应用于战术武器系统。简要介绍了石英振梁加速度计的工作原理、技术特点,梳理了分体式和一体式两种仪表结构的研究现状和关键技术。结合国外研究发展趋势,指出石英振梁加速度计将成为后续达到摆式积分陀螺加速度计精度和抗辐照指标、满足战略级需求最有可能的加速度计方案。     

一种高精度多路温度采集方法研究

惯性平台系统是一种框架系统,主要包括平台本体、电路箱和电源箱.平台系统精度主要靠安装在平台本体的三浮陀螺和加速度计来保证.通常惯性平台的工作环境比较严酷,惯性传感器对温度有很高的敏感度,在系统正常工作时,平台内部有二级温控来保证仪表有良好的工作环境,但内部空间温度梯度变化会影响惯性传感器的精度.在温度采集过程中,铂电阻存在非线性、自热效应及热电动势等电气干扰的精度影响.采用阻值比较法,通过引入恒定激励电流来抑制温度采集电路的自热效应,并基于FPGA设计并行多通道温度采集电路.给出了系统总体设计方案、测温电路参数设计、序列激励电流控制和数字滤波补偿的具体实现方式,测试结果表明该系统可实现64路温度采集,在一定范围内测温精度能达到±0.02℃,满足精度要求.     

捷联惯性导航计算机综合测试平台的硬件设计与实现

导航计算机的功能及性能验证一般需要基于实际的惯性传感器来进行联调测试。为了便于导航计算机在实验室快速地开展性能验证工作,设计了一种面向捷联惯导革统算法及性能验证的惯性多传感器信息模拟综合测试平台。平台基于PCI 总线的PC/FPGA 的架构方案,对传感器信息进行硬件仿真,实现了多路、多类型惯性器件实时、同步输出。通过与真实导航计算机连接,测试验证了此半实物仿真测试平台信号输出的有效性。     

Computer-Aided Design and Graphics Applied to the Study of Inductor-Energy -Storage Dc-to-Dc Electronic Power Converters

A series of nine programs are developed for the design of the inductors of single-winding flyback converters. Three converter types are considered: voltage step-up, current step-up, and voltage step-up/current step-up. For each of the converter types, three pulse modulators are considered: constant frequency, constant transistor on-time, and constant transistor off-time. Computer-graphics displays are used to assist in evaluating characteristics of the various converter-modulator combinations.     

AC/DC converter topologies for the Space Station

A new class of AC/DC converter topologies (Type-1 converters) is described, suitable for use in an advanced single-phase sine-wave voltage, high-frequency power distribution system, of the type that was proposed for a 20 kHz Space Station primary electrical power distribution system. The converter comprises a transformer, a resonant network, a current controller, a diode rectifier, and an output filter. The input AC voltage source is converted into a sinusoidal current source using the resonant network. The output of this current source is rectified by the diode rectifier and is controlled by the current controller. The controlled rectified current is then filtered by the output filter to obtain a constant voltage across the load. Three distinct converter topologies, Type-1A, Type-1B, and Type 1-C, are described, and their performance characteristics are presented. All three types have a close-to-unity rated power factor (greater than 0.98), low total harmonic distortion in input current (less than 5%), and high conversion efficiency (greater than 96%)     

Steady-State Analysis of the Series Resonant Converter

The series resonant converter is analyzed in steady state, and for constant switching frequency the output current and voltage characteristics are found to be ellipses. The converter operating point can then be easily obtained by superimposing a load line on these elliptical characteristics. Peak resonant capacitor voltage and inductor current are also plotted in the output plane and are dependent to first order only on output current. When peak voltage and current are plotted in this manner, the dependence of component stresses on operating point is clearly revealed. The output characteristics are modified to include the effect of transistor and diode voltage drops, and experimental verification is presented.     

遗传寻优神经网络在平台温控系统建模中的应用

温度直接影响惯性仪表及惯性平台的使用精度,而高精度温控系统的设计依赖于准确的平台加温模型,针对平台系统中多种惯性仪表加温过程复杂度高,当前采用的阶跃响应辨识方法存在模型适应性差、精度不高等情况,且针对基于梯度下降的BP学习算法存在局部收敛的问题.采用基于遗传算法寻优的神经网络辨识的方法,对惯性仪表加温模型进行建模,试验验证通过遗传寻优后的BP神经网络学习算法,提高了网络的学习精度,进而提高了平台系统中惯性仪表加温过程数学模型的精度,模型适应性较高,为后续惯性仪表的加温控制方法的设计提供了必要的条件.     

浅谈高精度惯性仪表制造技术特征中 不可忽视的制造工艺固有特性问题

重点研究了我国高精度惯性仪表产品制造技术如何突破传统机械产品制造工艺理念和认知框架,解决高精度惯性技术(原理)产品制造合格率、 参数稳定性和精度提高问题.首次在产品制造技术特征中从理论上提出了"制造工艺的固有(基因)特征性"概念,当研究提高惯性仪表精度的解决方案时,从制造角度应注意到这一"固有的遗传(基因)特征"抽象概念对产品精度影响作用.提出了在高精度惯性仪表的制造工艺设计中,应关注减小或消除这些制造工艺固有特征作为关键工艺控制因素.     

仪表级SiC/Al复合材料的应用研究与实践

针对下一代惯性仪表结构材料在应用中存在问题的现状,开展仪表级复合材料的应用研究,攻克了复合材料稳定化组分设计,高致密、大尺寸复合材料制备技术,尺寸稳定化评价技术和仪表级复合材料稳定化工艺四项关键技术,实现了仪表级SiCP/Al在惯性仪表结构件上的成功应用,分析了该材料应用于惯性仪表可能带来的效果,并指出了制约仪表级SiCP/Al在惯性仪表零部件上应用的问题。     

惯导平台系统研究进展与发展趋势思考

现代军事应用中,远程导弹武器主要功能是精确打击关键军事目标,制导精度成为其首要性能指标。当前,国内外远程武器采用的主流惯性器件为惯导平台系统,平台框架在发射前可控制台体旋转实现自对准、自标定等功能。在导弹飞行过程中,平台控制台体稳定于惯性空间,通过隔离角运动提高惯性仪表使用精度,因而成为远程制导系统的首选惯性器件。我国惯导平台系统技术从20世纪60年代起步至今,先后经历了滚珠轴承平台、气浮陀螺平台、动调陀螺平台、静压液浮平台以及三浮平台系统的发展历程。目前,在研新型远程导弹制导系统主要采用基于三浮陀螺及陀螺加速度计的三浮平台系统,其关键技术包括亚微米精度特种材料加工与装配技术、抗高过载环境高可靠三浮惯性仪表技术、惯性/天文复合制导技术以及惯导平台自对准与自标定技术。近年来,以光学陀螺、半球谐振陀螺等为代表的新型惯性仪表的工程应用精度逐步提升。以平台稳定控制技术为基础,构建基于新型固态陀螺的惯导平台体系架构,将会推动我国远程武器性能跨越式发展。通过分析光纤陀螺、半球谐振陀螺等新型惯性仪表的技术优势以及新一代制导系统小型化、数字化、智能化等性能需求,对我国远程制导用惯导平台技术发展提出了几点建议。