[实用新型]加速度计及其温控电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量加速度的装置，具体涉及一种应用于空间微重力环境的石英挠性加速度计及其温控电路。 

背景技术

石英挠性加速度计作为惯性测量的重要器件，具有精度高、长期稳定性好，适合空间微重力加速度测量的优点。如，在空间微重力测量中要求石英挠性加速度计分辨率为5μg。在此环境下，温度、振动和磁场等环境载荷的变化都会影响加速度计的输出精度，其中受石英挠性加速度计温度系数的限制，一般为20μg/℃，温度的影响尤为重要。 

在公知的加速度计温控电路中，由于测量精度要求较低，普遍采用的是控制加速度计安装工装温度或控制整个惯性测量系统，其缺陷在于：由于工装或测量系统的内部结构复杂，导致加热元件安装复杂、热场分布要求高，且受环境温度变化影响大，一般为环境温度在0℃～50℃范围内变化时，单级温控电路温度控制精度为±1℃左右，而多级温控电路由于受加热功耗、尺寸等限制，不适合应用于能源有限的空间环境中；同时，公知的温控电路多采用调频或调幅控制，这种电路不但复杂，而且由于控制驱动部分为开关工作状态，易对加速 度计和外界产生电磁干扰，导致石英挠性加速度计输出的最高精度在100μg以上，不适合应用于精度要求高的微重力测量场合。 

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，直接对石英挠性加速度计进行温度控制，提供一种结构简单、对外无干扰、控温精度高、稳定性好，并适合各型号加速度计直接使用的直流温控电路。 

为实现本实用新型的目的，一种用于加速度计的温控电路包括电桥模块、校正模块和放大驱动模块，其中，所述电桥模块包括温度传感器，所述温度传感器用于测量加速度计的工作环境温度变化并转换为所述电桥模块输出电压的变化；所述校正模块包括运算放大器，所述运算放大器的两个输入端分别与电桥模块的两路输出连接；所述放大驱动模块包括三极管和加热元件，所述三极管的基极与所述运算放大器的输出端连接、集电极经过加热元件后与电源连接，所述加热元件安装在所述加速度计上。 

进一步地，所述放大驱动模块还可以包括3级并联的三极管，所述并联三极管的三个集电极共同经过加热元件后与电源连接。 

其中，所述运算放大器的输出端和输入端之间可以设置一个增益电阻。 

上述温控电路的工作原理是：电桥模块中的一路由温度传感器将加速度计工作环境温度的变换转换为电压信号，并与电桥模块中另一路的基准电压一起送至校正电路中的运算放大器的两个输入端，经校 正电路进行处理，处理后的信号输出至放大驱动模块进行线性放大并驱动加热元件对加速度计进行加热，使加速度计的工作环境温度升高，最终通过安装在加速度计中的温度传感器反馈回电桥模块，从而形成闭环控制系统，保证加速度计在各种温度环境下稳定工作。 

上述用于加速度计的温控电路的精度较现有技术有了显著提高，且对加速度计无电磁干扰，保证了加速度计能够准确的测量微小加速度。其中，放大驱动模块采用多级三极管直接耦合连接，既保证了加温电流在全温环境下满足使用要求，又保证了输入信号与输出信号始终保持着线性放大关系。同时，上述温控电路还具有结构简单、可靠性高、稳定性好特点，增强了加速度计使用的通用性。 

本实用新型的另一个目的是提供一种包括上述温控电路的加速度计，所述温控电路中的温度传感器和加热元件固定在所述加速度计上，且所述温度传感器位于加速度计内部中心位置。 

进一步地，所述加热元件直接粘贴在加速度计的外壳上。 

上述加速度计由于采用了本实用新型提供的直流温控电路，可以直接将加热元件粘贴在加速度计的外壳上。与现有技术中的加速度计相比，由于不需要在整个加速度计外面加外罩将加热元件封装起来，加速度计的结构得以简化，体积也变得更小。 

附图说明

图1是本实用新型用于加速度计的温控电路的最佳实施例之一的电路图； 

图2(a)是使用图1中温控电路的加速度计的最佳实施例之一的结构示意图； 

图2(b)是图2(a)的仰视图； 

图3(a)是本实用新型在环境温度0℃～50℃范围内时的实验验证结果； 

图3(b)是本实用新型在恒温环境下的温度控制精度。 

具体实施方式

以下通过一个具体实施例来详细说明本实用新型用于加速度计的温控电路。