CN101738493A - 高精度自补偿数字加速度传感器 - Google Patents

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任勇芳
姚宏英
陈克勇
周向阳
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Abstract

一种高精度自补偿数字加速度传感器，包括传感器、模数转换电路和信号反馈电路，所述模数转换电路由依次连接的信号调理模块、高精度AD采集模块和MCU数据处理器组成，实现加速度传感器数字化输出，MCU数据处理器和所述传感器之间连接有信号反馈电路，由DAC转换模块、V/I电路模块和电流调理模块顺次连接而成，形成闭环输出，采用并联的两路DAC转换、V/I电路经电流调理后反馈，提高了反馈信号的精度，进一步提高了输出值的精度；内建温度传感器与MCU数据处理器相连接具有温度自补偿功能，具有输出精度高，数值稳定程度高，大大提高了加速度传感器的集成度和智能化。

Description

高精度自补偿数字加速度传感器
技术领域
本发明涉及加速度传感器，尤其一种可输出数字量的高精度且具有更好的自补偿能力的加速度传感器。
背景技术
伴随着现代信息技术的日益发展，加速度传感器广泛应用于航空、航天外，还应用于地质勘探，石油钻井，磁悬浮列车等领域，国内目前加速度传感器多采用模拟开环输出或模拟量反馈，反馈精度不高，缺乏对信号的温度线性补偿；其次加速度传感器智能化、数字化成度不高，没有后期的信号处理，产品集成度不高。
随着装备信息化、数字化的要求愈来愈紧迫，具有高精度输出的数字加速度传感器的研制有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有自补偿能力，可高精度输出数字信号的加速度传感器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种高精度自补偿数字加速度传感器，包括传感器，还包括模数转换电路和信号反馈电路，所述模数转换电路由依次连接的信号调理模块、高精度AD采集模块和MCU数据处理器组成；MCU数据处理器和所述传感器之间连接有信号反馈电路，由DAC转换模块、V/I电路模块和电流调理模块顺次连接而成。
所述DAC转换模块、V/I电路模块组成电路为并联的两路。
还包括一温度传感器与MCU数据处理器相连接。
本发明所述的传感器，采用高精度AD采集模块，实现加速度传感器数字化输出，最终输出的信号经信号反馈电路反馈给传感器形成闭环输出，提高了输出值的精度和稳定度，采用并联的两路DAC转换、V/I电路经电流调理后反馈，提高了反馈信号的精度，进一步提高了输出值的精度；内建温度传感器与MCU数据处理器相连接具有温度自补偿功能，减少了温度对测量值的影响，从而大大降低对温控部分的要求，温控线路的设计也可简化，并且提高了信号输出精度。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明所述高精度自补偿数字加速度传感器的模块结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例所述的高精度自补偿数字加速度计传感器，包括传感器1，模数转换电路和信号反馈电路，所述模数转换电路由依次连接的信号调理模块2、高精度AD采集模块3和MCU数据处理器4组成；MCU数据处理器4和所述传感器1之间连接有信号反馈电路，由DAC转换模块5、V/I电路模块6和电流调理模块7顺次连接而成。内建温度传感器8与MCU数据处理器4相连接具有温度自补偿功能，减少了温度对测量值的影响，从而大大降低对温控部分的要求，温控线路的设计也可简化，并且提高了信号输出精度。
自传感器1采集的信号经过信号调理模块2进行相应的滤波、电压跟随和差方处理后，去除掉相应的噪声并形成稳定的电压信号，可采用相应的技术提高加速度传感器的量程，在保证精度的情况下量程范围可以做到±40g以上；利用目前比较成熟的过采样技术，再经高精度AD采集模块3进行采样后输入MCU数据处理器4，采集出来的信号输送到以MCU为核心的高速数学运算平台，通过数字信号处理算法(如卡尔曼滤波或FIR和IIR滤波等)以及输出信号精度补偿(如温度补偿和常规误差补偿)算法的处理后进行最终输出，转换后的数字量采用异步全双工RS485数字量输出到上位机，从而代替了传统用模拟量输出方法。
另一方面，MCU数据处理器4将输出的数值经信号反馈电路转变调理为相应的电流信号后反馈给传感器1，使整个加速度传感器最终形成闭环输出，提高了信号的稳定度和精度；在反馈电路中，采用并联的两路DAC转换及V/I电路，对输出值按高位和低位分别进行转换，利用双通道DAC模块，克服了相应DAC芯片数据位数的限制，提高了反馈信号的精度，进一步的提高了输出值的精度。
本发明所述的高精度自补偿数字加速度传感器，采用闭环输出，自建温度补偿，输出精度高，数值稳定程度高，大大提高了加速度传感器的集成度和智能化，可广泛应用于航空、航天、地质勘探，石油钻井，磁悬浮列车等领域。

Claims (3)

1.一种高精度自补偿数字加速度传感器，包括传感器，其特征在于，还包括模数转换电路和信号反馈电路，所述模数转换电路由依次连接的信号调理模块、高精度AD采集模块和MCU数据处理器组成；MCU数据处理器和所述传感器之间连接有信号反馈电路，由DAC转换模块、V/I电路模块和电流调理模块顺次连接而成。
2.根据权利要求1所述的一种高精度自补偿数字加速度传感器，其特征在于，所述DAC转换模块、V/I电路模块组成电路为并联的两路。
3.根据权利要求1所述的一种高精度自补偿数字加速度传感器，其特征在于，还包括一温度传感器与MCU数据处理器相连接。
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