[发明专利]高温石英挠性加速度计伺服电路

说明书

本发明涉及高温石英挠性加速度计伺服电路，其包括形成闭环实现的伺服放大器以及表头组件；表头组件包括力矩器组件以及差动电容组件；力矩器组件包括力矩传感器L1；伺服放大器包括前置变换电路U1、用于给前置变换电路U1供电的双路稳压电路、反馈阻容网络、以及跨导补偿放大器U4；前置变换电路U1包括运算放大器、电流积分器、用于检测电容差的差动电容检测器、以及三角波发生器；三角波发生器包括输出电路、恒流源以及偏置电路；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

技术领域

本发明涉及高温石英挠性加速度计伺服电路，本发明属于传感器制造技术领域，具体A/D转换一体化、小型化、高温185℃环境要求和可靠性高的一种加速度计伺服电路。

背景技术

石英挠性加速度计是惯性导航系统中的关键器件之一，是测量线加速度的高精度传感器，它的重要性已越来越为人们所理解。以加速度计为核心的惯导系统在工作时不受无线电波的干扰，也不受气候和磁差的影响，而且具有结构简单、体积小、精度和灵敏度高、稳定性好、功耗小、成本低等特点，不仅可广泛地应用于航天、航空、惯性导航等领域，而且越来越多的应用在石油、建筑等多个民用领域，潜在需求量较大，具有巨大的社会效益和经济效益。随着我国经济的高速发展，石英挠性加速度计在倾斜仪、水平仪、石油测井、隧道开凿、精密惯性定位测量、地质检测、自然灾害预防等方面的需求量逐年增加，尤其是在野外作业，急需低功耗、低噪声、满足高温185℃的加速度计。

目前，石油钻井领域需求满足工作温度为-45℃~185℃的石英挠性加速度计伺服电路。传统的石英挠性加速度计伺服电路无法满足以上宽温度范围要求。

石英挠性加速度计的过流保护功能是通用互感器对输入电流采样，将采集到的电位与一个稳定电位比较，来实现PWM芯片的软启动端是否对地放电。这种设计受环境温度影响大，保护点有较大的温度漂移，无法准确设置过流保护点；使用这种设计的电源模块无法加容性负载，模块的加容性负载的时候，启动瞬间输出电流大，就会触发模块的过流保护；当模块保护后，模块停止工作，保护电流采集不到电位，模块恢复工作，启动瞬间输出电流大又会触发过流保护。从而使模块出现无法退出保护状态的情况，始终处于工作与保护的循环中，模块的输出电压会在一定范围内震荡。

现有的设计受环境温度影响大，无法设置精准的过流保护点；电源模块带载无法加容性负载。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种高温石英挠性加速度计伺服电路及实现方法。本发明解决了高温环境加速度计伺服电路故可靠性低、障率高问题；解决了市场无一体化数字输出电路，体积大等问题。该产品在小型化、高环境温度要求系统中具有十分广阔的市场前景。本发明通过取样电阻采样能够设置精准的过流保护点，温漂小；可以带容性负载，不会误保护。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高温石英挠性加速度计伺服电路，包括形成闭环实现的伺服放大器以及表头组件；

表头组件包括力矩器组件以及差动电容组件；

力矩器组件包括力矩传感器L1；

伺服放大器包括前置变换电路U1、用于给前置变换电路U1供电的双路稳压电路、反馈阻容网络、以及跨导补偿放大器U4；

前置变换电路U1包括运算放大器、电流积分器、用于检测电容差的差动电容检测器、以及三角波发生器；三角波发生器包括输出电路、恒流源以及偏置电路；

三角波发生器通过电容检测器输出三角波信号，通过电流积分器进行积分，积分信号通过运算放大器放大后输出给跨导补偿放大器U4，跨导补偿放大器U4分三路，第一路通过反馈阻容网络调节，使得跨导补偿放大器U4、力矩传感器L1、跨导补偿放大器U4错开电流信号最低点，反馈阻容网络调节将反馈信息传递给运算放大器；第二路输出给力矩传感器L1，力矩传感器L1将产生的反馈信号通过差动电容组件反馈输入给三角波发生器，实现对力矩传感器L1的闭环控制。