[发明专利]一种MHD角速度传感器稳定调制磁场的驱动装置

说明书

本发明公开了一种MHD角速度传感器稳定调制磁场的驱动装置，包括精密振荡器、增益可控放大器、功率放大器、螺线管、探测线圈、交流‑直流转换电路和差动积分器；通过该驱动装置可以对传感器进行磁场调制，然后对传感器输出的已调信号进行解调，可以有效降低运放1/f噪声以及低频段其它噪声的干扰，提高传感器的输出信噪比，最终降低传感器的角位置噪声。可以有效地解决调制磁场幅值易受外界环境的影响而造成的不稳定问题，从而提高传感器的标度因数的稳定性。

技术领域

本发明涉及信号调制解调技术领域，具体涉及一种MHD角速度传感器稳定调制磁场的驱动装置，可用于MHD角速度传感器中驱动螺线管生成稳定调制磁场。

背景技术

以高分辨率对地观测遥感卫星为代表的现代高精度航天器，对航天器姿态角控制的精度和稳定性提出了极高要求。航天器由于受空间环境影响，易产生低幅值、宽频带特点的空间结构微角振动，此种微角振动限制了航天器的姿态稳定度和空间分辨率。基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamic,MHD)原理的角速度传感器具备低噪声、宽频带、长寿命等特点，是一种测量空间结构高频微角振动的新型传感器。

MHD角速度传感器通常由敏感元件和预处理电路组成，传感器能够敏感的微角振动信号幅值范围为sub-μrad至几百μrad，此时敏感元件输出的模拟电压达到nV量级。噪声水平是MHD角速度传感器的重要性能指标，降低其角位置噪声指标是传感器设计的重要目标之一。当传感器的输出信号经过预处理电路放大时，会受到运放的1/f噪声以及其它低频段噪声的干扰，从而使输出信号淹没在噪声中。

调制技术通过赋予测量信号一个特定的载波频率，只让以载波频率为中心的一个很窄的频带内信号通过，可以有效抑制噪声，从而提高传感器的输出信噪比，降低其角位置噪声。Darren R.Laughlin等人在美国专利5665912中提出了一种针对MHD角速度传感器自身调制的方法，根据传感器的结构，把外界磁场作为载波信号，对角速度信号调制。然而该专利中缺少对调制磁场的驱动装置的设计和分析。

当利用螺线管生成调制磁场时，由于螺线管的线圈受热变形、通入螺线管的电流随温度变化而改变以及外界杂散的磁干扰都会导致调制磁场的幅值发生改变，从而使传感器的标度因数的稳定性变差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种MHD角速度传感器稳定调制磁场的驱动装置，该驱动装置通过引入磁场幅值的负反馈控制，可以提高调制磁场的稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种MHD角速度传感器稳定调制磁场的驱动装置，包括精密振荡器、增益可控放大器、功率放大器、螺线管、探测线圈、交流-直流转换电路和差动积分器；所述密振荡器生成高频正弦波载波信号并作为输入信号传输至所述增益可控放大器的输入端；增益可控放大器根据偏置电压的不同，动态调节电路的增益，以保证磁场幅值的稳定，增益可控放大器的输出端连接至所述功率放大电路的输入端；功率放大器的输出端驱动所述螺线管，功率放大器用以提高电路的输出电流能力，驱动螺线管生成高频交变磁场；所述探测线圈绕制于螺线管的中心，当螺线管生成的磁场发生变化时，与探测线圈发生互感，在探测线圈两端产生感应电动势，因此交变磁场以感应电动势的形式反馈至所述交流-直流转换电路的输入端；交流-直流转换电路首先将交流信号进行全波精密整流，后将整流后的信号低通滤波得到直流电压信号，该直流电压信号输出至所述差动积分器的输入端；差动积分器的输出端连接至增益可控放大器的控制端，差动积分器将整流滤波后的直流电压信号与参考电压信号的差值进行积分，积分输出作为增益可控放大器的偏置电压输入，根据差动积分器的输出结果以动态调节增益可控放大器的增益。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1)本发明驱动装置中通过引入磁场幅值的闭环反馈控制，可以有效地解决调制磁场幅值易受外界环境的影响而造成的不稳定问题，从而提高传感器的标度因数的稳定性。