本文關(guān)鍵詞：數(shù)字硅陀螺接口電路系統(tǒng)的設(shè)計與驗證

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【摘要】：高精度陀螺作為慣性器件在軍事航天等領(lǐng)域具有關(guān)鍵性的作用,數(shù)字化接口電路可有效彌補陀螺機械敏感結(jié)構(gòu)在加工過程中產(chǎn)生的非理想因素,本文便面向微機械硅陀螺進(jìn)行數(shù)字化接口電路系統(tǒng)的設(shè)計與驗證。本文根據(jù)C/V轉(zhuǎn)換電路,Sigma-Delta AD轉(zhuǎn)換器過采樣技術(shù)、噪聲整形技術(shù)與降采樣濾波技術(shù)的工作原理,針對MEMS陀螺微機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行接口電路系統(tǒng)的總體方案設(shè)計。其中調(diào)制器模塊基于四階前饋Sigma-Delta調(diào)制器圍繞設(shè)計,并且針對調(diào)制器完成了三級級聯(lián)結(jié)構(gòu)的降采樣低通濾波器設(shè)計,三級結(jié)構(gòu)包括級聯(lián)積分梳狀濾波器、CIC補償濾波器和半帶濾波器,并將數(shù)字抽取濾波方案進(jìn)行C語言與匯編語言編程實現(xiàn)且進(jìn)行功能性驗證,移植至數(shù)字信號處理模塊單元。系統(tǒng)硬件圍繞調(diào)制器模塊與數(shù)字信號處理模塊進(jìn)行設(shè)計,數(shù)字信號處理模塊以數(shù)字信號控制器為核心搭建設(shè)計,完成DSV浮點數(shù)庫計算函數(shù)的移植,工業(yè)級RS485與SPI通訊接口開發(fā),測試ADC模塊帶寬達(dá)到1kHz;系統(tǒng)溫度補償方案經(jīng)過分析以微機械陀螺結(jié)構(gòu)的驅(qū)動頻率為輸入源,采用全溫補的方式對系統(tǒng)的數(shù)字輸出進(jìn)行溫度補償,溫補后帶寬為500Hz。針對實際需求進(jìn)行用戶上位機軟件開發(fā),對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗保證準(zhǔn)確性,實時進(jìn)行角速度的顯示監(jiān)測與數(shù)據(jù)保存。最后對接口電路系統(tǒng)進(jìn)行功能與性能測試,經(jīng)實驗測試,ADC模塊信噪比100.4dB,有效位數(shù)為16位;數(shù)字硅陀螺系統(tǒng)線性度0.00042,零偏穩(wěn)定性16.48?/hr,全溫零偏穩(wěn)定性207.8?/hr,達(dá)到工業(yè)級需求。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH-39;TN79
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本文編號：1170505