CN112525189B - 一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构及方法，通过在采集三通道加速度计电流信号的电路板上设置第四通道的电流采集、转换和输出控制电路，采集电路板本身的电气零位，用于对三通道加速度计电流信号进行补偿。由于四通道电气零位变化趋势基本一致，因此，通过电气零位补偿后，可大幅提高信号采集信噪比和电流频率转换精度。

Description

一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构及方法

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，具体涉及一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构及方法。

背景技术

微型电流频率转换电路板应用于驾驶仪控制系统微型光纤惯性测量装置，对石英加速度计输出的微小电流信号进行采集，经电流频率转换后供FPGA进行采集和计算。受光纤惯性测量装置设计尺寸影响，电流频率转换电路的电路板尺寸骤降（不大于60mm×30mm），所有电子元器件必须采用密集排版，印制板走线必须采用多层板（6层以上）走线，由此会引发不确定的电气零位干扰信号，并随温度变化呈无规律变化。

因此，如何在电流频率转换电路的使用过程中，对电路板自身的电气零位进行最大限度的补偿，提高信噪比，保证信号转换精度，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何在电流频率转换电路的使用过程中，对电路板自身的电气零位进行最大限度的补偿，提高信噪比，保证信号转换精度。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构，包括电路板及补偿模块；所述电路板包括三通道加速度计电流信号输入接口及四通道转换信号输出接口，所述电路板上还设置有四通道电流采集电路、四通道电流转换电路和四通道电流输出控制电路，四通道转换信号输出接口中的三通道与三通道加速度计电流信号输入接口相对应；所述补偿模块上包括与所述四通道转换信号输出接口对应的输入结构，还包括与三通道加速度计电流信号输入接口相对应的输出接口。

一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿方法，所述方法利用上述的微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构实现，包括如下步骤：

S1、加速度计通过三通道加速度计电流信号输入接口向电路板发送电流信号，经过电流采集电路、电流转换电路及电流输出控制电路后输入补偿模块；

S2、未与三通道加速度计电流信号输入接口对应的转换信号输出接口利用电流采集电路、电流转换电路及电流输出控制电路将电路板的电气零位输入补偿模块；

S3、补偿模块利用电路板的电气零位对转换信号输出接口发送的信号进行补偿，并输出补偿后的信号。

综上所述，本发明公开了一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构及方法。通过在采集三通道加速度计电流信号的电路板上设置第四通道的电流采集、转换和输出控制电路，采集电路板本身的电气零位，用于对三通道加速度计电流信号进行补偿。由于四通道电气零位变化趋势基本一致，因此，通过电气零位补偿后，可大幅提高信号采集信噪比和电流频率转换精度。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明公开的一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构的结构示意图；

图2为本发明公开的一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构，包括电路板及补偿模块；所述电路板包括三通道加速度计电流信号输入接口及四通道转换信号输出接口，所述电路板上还设置有四通道电流采集电路、四通道电流转换电路和四通道电流输出控制电路，四通道转换信号输出接口中的三通道与三通道加速度计电流信号输入接口相对应；所述补偿模块上包括与所述四通道转换信号输出接口对应的输入结构，还包括与三通道加速度计电流信号输入接口相对应的输出接口。

本发明中，电路板上还设有±15V电源输入接口，+5V电源输入接口，外部激励信号800kHz方波和8kHz方波输入接口。此外，为了最大限度保证各通道电气零位保持一致，电路板采用专用印制板制作厂家进行排版。补偿模块可采用FPGA。

在微型电流频率转换电路板的应用中，受光纤惯性测量装置设计尺寸影响，电流频率转换电路的电路板尺寸骤降（不大于60mm×30mm），所有电子元器件必须采用密集排版，印制板走线必须采用多层板（6层以上）走线，由此会引发不确定的电气零位干扰信号，并随温度变化呈无规律变化。若采用常规方法，采用固定的值对电流信号进行补偿，信号采集信噪比和电流频率转换精度较差。因此，针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明通过在正常信号转换通道的基础上，额外增加一个转换通道采集电路板电气零位信号作为参考信号，并在采集软件中对正常信号转换通道数据实时减去参考信号，实现对电路板自身的电气零位进行最大限度的补偿，提高信噪比，保证信号转换精度。采用本发明的技术方案，所需软硬件成本较低，操作简便，电路板占用空间少，配合软件算法可以较为容易的实现，满足惯性测量装置全温工作范围内的实时零位补偿要求。

如图2所示，本发明还公开了上述微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构对应的微型电流频率转换电路的电气零位补偿方法，包括如下步骤：

S1、加速度计通过三通道加速度计电流信号输入接口向电路板发送电流信号，经过电流采集电路、电流转换电路及电流输出控制电路后输入补偿模块；

S2、未与三通道加速度计电流信号输入接口对应的转换信号输出接口利用电流采集电路、电流转换电路及电流输出控制电路将电路板的电气零位输入补偿模块；

S3、补偿模块利用电路板的电气零位对转换信号输出接口发送的信号进行补偿，并输出补偿后的信号。

本发明中，补偿模块中运行的补偿算法可通过现有技术实现，在此不再赘述。

某一具体微型光纤惯性测量装置系列产品在采用本发明后，经惯组采集和转换后输出加速度零偏稳定性精度提高了约0.5mg（1σ，-45℃～+70℃全温变温）。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (1)

1.一种微型电流频率转换电路的电气零位补偿方法，其特征在于，所述方法利用微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构实现；所述微型电流频率转换电路的电气零位补偿结构包括电路板及补偿模块；所述电路板包括三通道加速度计电流信号输入接口及四通道转换信号输出接口，所述电路板上还设置有四通道电流采集电路、四通道电流转换电路和四通道电流输出控制电路，四通道转换信号输出接口中的三通道与三通道加速度计电流信号输入接口相对应；所述补偿模块上包括与所述四通道转换信号输出接口对应的输入结构，还包括与三通道加速度计电流信号输入接口相对应的输出接口；其中，额外增加的一个转换通道采集电路板电气零位信号作为参考信号，并在采集软件中对正常信号转换通道数据实时减去参考信号，实现对电路板自身的电气零位进行最大限度的补偿；

其中，电路板上还设有±15V电源输入接口，+5V电源输入接口，外部激励信号800kHz方波和8kHz方波输入接口；补偿模块采用FPGA；

该方法包括如下步骤：

S1、加速度计通过三通道加速度计电流信号输入接口向电路板发送电流信号，经过电流采集电路、电流转换电路及电流输出控制电路后输入补偿模块；

S2、未与三通道加速度计电流信号输入接口对应的转换信号输出接口利用电流采集电路、电流转换电路及电流输出控制电路将电路板的电气零位输入补偿模块；

S3、补偿模块利用电路板的电气零位对转换信号输出接口发送的信号进行补偿，并输出补偿后的信号。