[实用新型]微机械加速度计控制装置

说明书

本实用新型公开了一种微机械加速度计控制装置，包括适用于具有驱动电极结构和调谐结构的微机械加速度计，本实用新型将一定频率的余弦注入调制信号施加到微机械加速度计的驱动电极上，固定调谐电压施加到非线性调谐结构上，将微机械加速度计经过高频载波调制解调模块后的输出信号一路通过频率自调节模块得到调谐控制信号并施加在线性调谐结构上，另一路通过加速度闭环测量模块得到外界输入加速度大小并且形成闭环反馈控制信号，所形成的闭环反馈控制信号和一定频率的余弦注入调制信号一起共同作用到驱动电极上。本实用新型可以实现任意控制微机械加速度计的谐振频率大小，同时不影响加速度测量，能有效提高微机械加速度计的稳定性和精度。

技术领域

本实用新型涉及微机械加速度计，尤其涉及一种微机械加速度计控制装置。

背景技术

微机械加速度计是一种基于硅微加工技术的用于测量加速度信息的惯性传感器，具有低功耗、与集成电路兼容等优点，在民用领域已经获得广泛应用。尤其在军用领域，高精度的微机械加速度计可以准确提供导弹、火箭等的加速度、速度等信息，满足导航与制导控制要求。

高精度的微机械加速度计通常可以通过提高微机械加速度计的灵敏度来达到，也就要求微机械加速度计的弹性系数或者谐振工作频率很低。这可以在设计的时候，通过结构上显著降低微机械加速度计的弹性梁的弹性系数或者结构上设计各类调谐结构并后续电路上直接加固定调谐电压来形成负等效弹性系数。基于这些原理的低谐振频率的高精度微机械加速度计已经取得了很多研究成果。

但是这些高精度的微机械加速度计只能在理论上达到很低的谐振频率，在实际加工以及使用过程中难以实现预期的高精度性能，这主要受限于以下几方面原因：1)实际加工制作工艺存在一定加工误差以及缺陷，难以制作更小的梁宽的低弹性系数的弹性梁，这是无法避免的；2)微机械加速度计的使用过程是一个正负温差很大的温度范围，这会造成硅材料的杨氏模量变化显著，从而改变机械结构的弹性系数，让微机械加速度计原有的谐振频率发生漂移。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，为微机械加速度计提供一种微机械加速度计控制装置。

本实用新型的具体方案如下：

本实用新型公开了一种微机械加速度计的控制装置，包括微机械加速度计、非线性调谐电压产生电路、线性调谐电压产生电路、驱动电极反馈电压产生电路、模数转换器、第一数模转换器、第二数模转换器、第三数模转换器、第四数模转换器、第五数模转换器和可编程逻辑器件芯片，

微机械加速度计的信号输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与可编程逻辑器件芯片的输入端相连，可编程逻辑器件芯片的第一输出端与第一数模转换器的输入端相连，第一数模转换器的输出端与非线性调谐电压产生电路的输入端相连，非线性调谐电压产生电路的输出端与微机械加速度计的非线性调谐结构相连，可编程逻辑器件芯片的第二输出端与第二数模转换器的输入端相连，第二数模转换器的输出端与线性调谐电压产生电路的第一输入端相连，可编程逻辑器件芯片的第三输出端与第三数模转换器的输入端相连，第三数模转换器的输出端与线性调谐电压产生电路的第二输入端相连，线性调谐电压产生电路的输出端与微机械加速度计的线性调谐结构相连，可编程逻辑器件芯片的第四输出端与第四数模转换器的输入端相连，第四数模转换器的输出端与驱动电极反馈电压产生电路的第一输入端相连，可编程逻辑器件芯片的第五输出端与第五数模转换器的输入端相连，第五数模转换器的输出端与驱动电极反馈电压产生电路的第二输入端相连，驱动电极反馈电压产生电路的输出端与微机械加速度计的驱动电极相连。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

1)本实用新型可以在不影响原有的微机械加速度计的加速度闭环测量模块的基础上，巧妙地引入频率自调节模块实现微机械加速度计的高精度控制；

2)本实用新型可以对温度变化以及加工误差造成的微机械加速度计的谐振频率偏移进行实时检测和自调节控制，使其能稳定控制工作谐振状态；