[发明专利]一种基于电磁力驱动的光学加速度计

摘要

本发明公开了一种基于电磁力驱动的光学加速度计，包括轭铁、磁铁、磁极片、线圈、质量块、悬臂梁、反射面、光栅、玻璃片、光源、第一探测器、第二探测器、第三探测器、U型外壳、跨阻放大器、A/D转换电路、FPGA和D/A转换电路。本发明由于采用光信号对加速度进行检测，可以有效降低电磁干扰对加速度测量精度的影响，抗干扰能力强，可靠性高，稳定性好；基于电磁力驱动的闭环控制技术，使反馈力与反馈电压呈线性关系，在简化闭环控制算法的同时，提高了光学加速度计的闭环检测精度；同时电磁力驱动模块充分利用了磁体磁场，大幅降低系统的闭环驱动功耗。

主权项

1.一种基于电磁力驱动的光学加速度计，其特征在于：包括敏感头和外围电路，敏感头包括轭铁(1)、磁铁(2)、磁极片(3)、线圈(4)、质量块(5)、悬臂梁(6)、反射面(7)、光栅(8)、玻璃片(9)、光源(10)、第一探测器(11)、第二探测器(12)、第三探测器(13)、U形外壳(14)；外围电路包括跨阻放大器(15)、A/D转换电路(16)、FPGA(17)、D/A转换电路(18)；在敏感头中，轭铁(1)与U形外壳(14)连接，使得敏感头成为一个封闭体；磁铁(2)与轭铁(1)下部连接，磁极片(3)与磁铁(2)下部连接；线圈(4)缠绕在质量块(5)的外表面；线圈(4)、磁铁(2)、轭铁(1)和磁极片(3)共同形成磁力矩器；质量块(5)由悬臂梁(6)支撑，悬臂梁(6)与U形外壳(14)连接；反射面(7)置于质量块(5)底部；玻璃片(9)与U形外壳(14)连接，光栅(8)置于透明玻璃片(9)上表面，与反射面(7)相对；光源(10)、第一探测器(11)、第二探测器(12)、第三探测器(13)与U形外壳(14)连接，置于玻璃片(9)下面；第一探测器(11)、第二探测器(12)、第三探测器(13)最终与外围电路连接；在外围电路中，跨阻放大器(15)将三个探测器输出的光电流信号转换成模拟电压信号；该模拟电压信号通过A/D转换电路(16)转换成数字信号；再经过FPGA(17)后，通过D/A转换电路(18)，将反馈信号施加到线圈(4)，作用于由磁铁(2)、轭铁(1)和磁极片(3)构成的磁电力驱动模块，使加速度计一直处于最佳工作点，实现加速度计的闭环控制；FPGA(17)的输出信号作为加速度计闭环输出信号。