CN207397039U - 长稳定期i/f变换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型长稳定期I/F变换电路在电气上主要包括三大部分，分别是I/F变换模块、测温模块、数据处理模块。I/F变换模块实现电流信号至脉冲信号的转换；测温模块采用电桥测温，实现对电路板与加速度计共计六路温度信号的测量；数据处理模块自带DSP与FPGA，使其具有强大的数据处理功能，实现对I/F电路板线性度、对称性、温度系数、长期稳定性以及温度系数的补偿计算。本实用新型对各部分电路进行自标定，保证了测量结果的准确性，解决了测量电路的稳定性问题，减少了测量电路的时飘，提高了测量性能的稳定期，对提高加速度计测量通道的长期稳定性起到了一定的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变换电路，尤其涉及一种长稳定期I/F变换电路。
背景技术
在高精度惯性组合导航系统中，加速度测量传感器普遍采用石英加速度计，而石英加速度计输出为电流信号，在高精度惯性组合导航系统必须将电流信号转换为数字信号才能进行导航等处理。对于将电流信号转换为数字信号，在高精度的模数转换中普遍采用I/F变换，即电流至频率的模数变换。
在高精度惯性组合导航系统中，长期稳定性是对惯性测量的一个重要指标，目前I/F变换电路长期稳定性受到电子元器件的本身长期稳定性的影响，其测量精度的稳定期不够长；导致惯性组合每半年需要进行重新标定，对于导弹武器系统的直接影响就是每半年需要返回拆弹，严重影响武器系统的值班。
因此，研究出一种长稳定期I/F变换电路对于高精度惯性组合导航系统来说是极其必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种长稳定期I/F变换电路，解决测量电路稳定期短的问题，减少了测量电路的时飘。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
一种长稳定期I/F变换电路，在电气上主要包括I/F变换模块、测温模块、数据处理模块3；
所述I/F变换模块用于实现电流信号至脉冲信号的转换，包括自标定恒流源电路、恒流源电路、开关电路、积分与扩流电路、比较电路、D触发器；所述自标定恒流源电路和所述恒流源电路分别都与开关电路相连，所述开关电路又连有积分与扩流电路，所述积分与扩流电路所连接的下一级电路为比较电路，所述比较电路与D触发器相连，所述D触发器又再次反作用于所述开关电路；
所述测温模块包括六路桥式测温电路，与所述I/F变换模块相连，采用电桥测温的方式，用于实现六路温度信号的测量；
所述数据处理模块3包括高速A/D转换器、A/D转换器、现场可编程门阵列单元即FPGA单元、数字信号处理单元即DSP单元、控制器局域网接口即CAN接口和同步接口；所述高速A/D转换器前端与所述I/F变换模块相连，后端与所述FPGA单元相连，所述A/D转换器的前端与所述六路桥式测温电路相连，后端则连接于所述FPGA单元，所述FPGA单元的前端与所述D触发器双向连接，所述DSP单元、所述CAN接口、所述同步接口分别都在所述FPGA单元的后端与其双向连接。所述数据处理模块3自带DSP单元与FPGA单元，使其具有强大的数据处理功能，实现对I/F电路板线性度、对称性、温度系数、长期稳定性以及温度系数的补偿计算。
进一步地，本实用新型包括一个或多个所述I/F变换模块，每个所述I/F变换模块形成一个通道，且每条通道都连接有所述高速A/D转换器，并且每条通道都与FPGA单元双向连接。可以使本实用新型能同时接入多个信号进行工作，增强了实用性。
本实用新型的工作原理如下：
(1)对积分电路以及A/D采样电路进行电路自标定；
常规对I/F电路板的标定主要是通过外部恒流源，自标定是在进行信号测量时提前进行误差标定，测量时将误差(如：温度漂移误差，时间偏移误差等)扣除掉，从而得到更精确的测量结果；本实用新型中电路的自标定是将高稳定性的自标定恒流源集成到I/F变换电路中，上电时，FPGA单元和DSP单元通过开关电路将输入切换到内部高稳定性的自标定恒流源电路，数据采集完毕后，记录标定数据，标定结束后，内部控制器将输入切换到外部信号输入接口，进入信号测量模式。
(2)得出自标定结果后，对测量输出进行软件修正；
软件修正是根据不同时段对I/F电路的标定结果进行输出参数的修正。在a1时间，内部高稳定性自标定恒流源输入为A，I/F电路板采集的测量数据为b1，I/F电路板的标度因素为b1/A，由于电子元器件的时间漂移，在a2时间，内部高稳定性自标定恒流源输入为A，I/F电路板采集的测量数据为b2，此时I/F的标度因素为b2/A，即等于(b1/A)*(b2/b1)，得出的长期稳定性修正系数为b2/b1，通过I/F电路板DSP单元处理器将采集数据乘以b2/b1，即可得到在a2时间测试的输出值。
通过采取以上方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型一种长稳定期I/F变换电路主要解决测量电路的长期稳定性，通过自标定的方式消除长期稳定性误差，对于使用者而言，提高了I/F系统的长期稳定性性能，减少了测量电路的时飘，测量性能稳定期明显延长，得到了大幅度的提升，对提高测量通道的长期稳定性可以起到一定的作用。
综上所述，本实用新型具有极高的稳定性和实用性，值得推广使用。
附图说明
图1为本实用新型一种长稳定期I/F变换电路的电路功能图；
图中：1-I/F变换模块，2-测温模块，3-数据处理模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。
如图1所示，本实用新型涉及一种长稳定期I/F变换电路，在电气上主要包括I/F变换模块1、测温模块2、数据处理模块3；
I/F变换模块1用于实现电流信号至脉冲信号的转换，包括自标定恒流源电路、恒流源电路、开关电路、积分与扩流电路、比较电路、D触发器；自标定恒流源电路和恒流源电路分别都与开关电路相连，开关电路又连有积分与扩流电路，积分与扩流电路所连接的下一级电路为比较电路，比较电路与D触发器相连，D触发器又再次反作用于开关电路；
测温模块2包括六路桥式测温电路，与I/F变换模块1相连，采用电桥测温的方式，用于实现六路温度信号的测量；
数据处理模块3包括高速A/D转换器、A/D转换器、现场可编程门阵列单元即FPGA单元、数字信号处理单元即DSP单元、控制器局域网接口即CAN接口和同步接口；高速A/D转换器前端与I/F变换模块1相连，后端与FPGA单元相连，A/D转换器的前端与六路桥式测温电路相连，后端则连接于FPGA单元，FPGA单元的前端与D触发器双向连接，DSP单元、CAN接口、同步接口分别都在FPGA单元的后端与其双向连接。数据处理模块3自带DSP单元与FPGA单元，使其具有强大的数据处理功能，实现对I/F电路板线性度、对称性、温度系数、长期稳定性以及温度系数的补偿计算。
需要说明的是本实用新型包括一个或多个I/F变换模块1，每个I/F变换模块1形成一个通道，且每条通道都连接有高速A/D转换器，并且每条通道都与FPGA单元双向连接。可以使本实用新型能同时接入多个信号进行工作，增强了实用性。
本实用新型的工作步骤如下：
1)首先设计长稳定期基准，主要包括电压基准以及电阻基准，自标定基础首先必须保证电压基准以及电阻基准的长期稳定性，本方案设计上选用LT1000作为电压基准，威世电阻HZ系列作为电阻基准，从而也得到电流基准；
2)自标定恒流源产生一个标准电流，对开关电路、积分电路、AD采集电路、比较电路进行自标定，从而降低开关电路、积分电路、AD采集电路、比较电路的长期稳定性要求；
3)DSP软件通过计算得到时间漂移系数，对加速度计电流测量值乘以时间漂移系数作为输出，从而得到最终测量结果。
综上所述，本实用新型对各部分电路进行自标定，保证了测量结果的准确性，解决了测量电路的稳定性问题，测量性能稳定期由普遍水平的20ppm/年，提高到2～4ppm/年，减少了测量电路的时飘，提高了测量性能的稳定期，对提高加速度计测量通道的长期稳定性起到了一定的作用。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (3)
1.一种长稳定期I/F变换电路，其特征在于，包括I/F变换模块、测温模块、数据处理模块；
所述I/F变换模块包括自标定恒流源电路、恒流源电路、开关电路、积分与扩流电路、比较电路、D触发器；所述自标定恒流源电路和所述恒流源电路分别都与开关电路相连，所述开关电路又连有积分与扩流电路，所述积分与扩流电路所连接的下一级电路为比较电路，所述比较电路与D触发器相连，所述D触发器又再次反作用于所述开关电路；
所述测温模块包括六路桥式测温电路，与所述I/F变换模块相连；
所述数据处理模块包括高速A/D转换器、A/D转换器、现场可编程门阵列单元即FPGA单元、数字信号处理单元即DSP单元、控制器局域网接口即CAN接口和同步接口；所述高速A/D转换器前端与所述I/F变换模块相连，后端与所述FPGA单元相连，所述A/D转换器的前端与所述六路桥式测温电路相连，后端则连接于所述FPGA单元，所述FPGA单元的前端与所述D触发器双向连接，所述DSP单元、所述CAN接口、所述同步接口分别都在所述FPGA单元的后端与其双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种长稳定期I/F变换电路，其特征在于：包括一个或多个所述I/F变换模块，每个所述I/F变换模块形成一个通道。
3.根据权利要求2所述的一种长稳定期I/F变换电路，其特征在于：每条通道都连接有所述高速A/D转换器，并且每条通道都与FPGA单元双向连接。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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