加速度测量系统精度提升方法研究

发布时间：2017-08-18 23:31

  本文关键词：加速度测量系统精度提升方法研究

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【摘要】：加速度测量技术在惯性导航、重力测量等领域具有重要应用,如何提升加速度测量精度也一直是这些领域的研究重点。大惯量水下运载体在水下无航速状态下维持固定的深度是其水下停泊的重要方式之一,微弱运动加速度的测量精度是影响潜器水下深度控制精度的关键因素之一。本课题通过研究现有运动加速度测量系统精度不足的原因,提出针对性的改进方案,从而提升微弱运动加速度的测量精度,主要研究内容包括：1、针对实际工程应用的需求,分析了运动加速度测量系统的研究现状,指出影响加速度测量精度的主要不足之处：调理放大模拟电路的增益不足限制了运动加速度小信号的测量分辨率,温控系统控制的目标温度过高影响加速度计和测量电路的性能,并提出了相应的改进方案；2、改进了加速度信号调理放大模拟电路的设计。针对微弱运动加速度信号测量的需求,设计了去除输入大偏置、压缩大信号增益的非线性放大模拟电路,提升了小信号的增益,在保证量程的基础上,提升运动加速度小信号的测量分辨率。3、改进了温控系统的设计。为降低系统的工作温度,设计了以压缩机为核心的温控系统,为加速度计和测量电路提供良好工作环境。同时还可切换为制热模式,增强了系统的环境适应性。在此基础上提升了模拟电路的温控精度,从而进一步减小了温度变化引起的加速度测量误差。最后,通过设计的实验样机,对改进后的温控系统和测量电路进行了针对性的实验,实验结果达到设计预期,表明本课题提出的加速度测量系统精度提升方法是有效的。
【关键词】：加速度测量 高精度测量电路 非线性放大 精密温控
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 课题背景12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 加速度计国内外研究现状12-15
• 1.2.2 重力仪国内外研究现状15-16
• 1.3 论文的研究内容与研究意义16-20
• 1.3.1 论文的研究内容16-18
• 1.3.2 论文的研究意义18-20
• 2 加速度测量系统设计目标及方案20-28
• 2.1 加速度测量系统设计目标20
• 2.2 加速度测量系统研究现状20-23
• 2.2.1 加速度测量电路现状分析21-22
• 2.2.2 温度控制方案现状分析22
• 2.2.3 安装结构现状分析22-23
• 2.3 加速度测量系统改进方案23-26
• 2.3.1 调理放大模拟电路改进方案23-25
• 2.3.2 精密温控系统改进方案25
• 2.3.3 系统安装结构改进方案25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 加速度测量电路的改进设计28-44
• 3.1 模拟电路中消除输入偏置的方案设计28-30
• 3.1.1 去输入偏置放大电路设计28-29
• 3.1.2 高精度电压基准电路设计29-30
• 3.2 加速度小信号测量分辨率提升方法研究30-39
• 3.2.1 压缩大信号增益的大动态范围对数电路研究30-33
• 3.2.2 扩宽对数电路中大增益信号范围的方法研究33-38
• 3.2.3 电路中抑制噪声的方法38-39
• 3.3 加速度测量电路的标定39-42
• 3.3.1 分段多项式拟合的标定方法39-40
• 3.3.2 电路标定设备40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 精密温控系统实现方法的研究44-54
• 4.1 温控系统需求分析与方案比较44-47
• 4.1.1 温控系统的需求分析44-45
• 4.1.2 小型制冷系统方案比较45-47
• 4.2 压缩机温控系统在工程上的实现47-52
• 4.2.1 压缩机温控系统方案设计47-49
• 4.2.2 微型压缩机49-50
• 4.2.3 毛细管长度匹配50-51
• 4.2.4 制冷剂的充注51
• 4.2.5 压缩机温控系统控制算法51-52
• 4.3 薄膜电热片温控系统52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 精度提升方法有效性的实验验证54-66
• 5.1 压缩机温控系统功能的实验验证54-55
• 5.2 模拟电路的温控实验结果55-57
• 5.3 加速度测量电路标定实验和数据处理57-62
• 5.4 加速度测量电路精度指标实验62-65
• 5.5 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-71

【参考文献】

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本文编号：697442