[发明专利]一种谐振陀螺仪稳幅激励有效值检测电路及其方法

说明书

本发明涉及一种谐振陀螺仪稳幅激励有效值检测电路及其方法，其技术特点是：通过半波整流电路、三态缓冲器、RC滤波电路、带校正网络的加法器、ARM芯片、精密电压基准构成谐振陀螺仪稳幅激励有效值检测电路，同时构成的电路为闭环控制的无静差系统，使PWM经滤波后的直流信号与全波整流信号、精密电压基准达到平衡，从而实现谐振陀螺仪稳幅激励有效值的高精度测量，能够广泛应用于正弦信号有效值精密测量的应用场合。本发明的PWM周期能够根据测量周期的需要进行配置，测量结果在ARM片内通过平均滤波能够进一步降低噪声。本发明充分利用ARM片内集成的低位数ADC和定时器，采用滤波技术和闭环系统实现高精度测量，同时降低了制造成本。

技术领域

本发明属于信号检测领域，尤其是一种谐振陀螺仪稳幅激励有效值检测电路及其方法。

背景技术

谐振陀螺仪工作在力反馈模式下，需要精确采集陀螺仪电极上稳幅激励的有效值，用于实时补偿陀螺输出。

目前,对于正弦信号有效值测量主要有峰值检测电路和真有效值测量电路。峰值检测电路测量信号的峰值，再除以波峰因数,得到信号有效值，容易受毛刺噪声的影响且稳定性差。真有效值测量电路采用专用芯片对输入信号进行“平方→取平均值→开平方”运算，获得交流信号的有效值。真有效值测量电路一般需要配置外部电容设置平均时间常数，平均误差的大小依赖于平均电容的容值，受温度影响较大。此外，以上两种方式都属于开环检测电路，测量精度低，很难应用在需要高精度、低噪声的场合。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种谐振陀螺仪稳幅激励有效值检测电路及其方法，能够实现谐振陀螺仪稳幅激励有效值的高精度测量。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种谐振陀螺仪稳幅激励有效值检测电路，包括半波整流电路、三态缓冲器、第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、ARM芯片、精密电压基准、带校正网络的加法器，被测信号分别连接带校正网络的加法器输入端和半波整流电路输入端，半波整流电路输出端连接带校正网络的加法器输入端,电压基准连接带校正网络的加法器输入端,第一RC滤波电路输出端连接带校正网络的加法器输入端，带校正网络的加法器的输出端连接第二RC滤波电路输入端，RC滤波电路输出端连接ARM芯片ADC输入端，ARM芯片定时器输出端连接三态缓冲器输入端，三态缓冲器输出端连接第一RC滤波电路输入端。

而且，所述带校正网络的加法器包括：运算放大器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1和电容C2，所述电阻R1的另一端、电阻R2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的另一端分别连接运算放大器的负极输入端、电阻R5和电容C2，电阻R5的另一端连接电容C1,运算放大器的输出端分别连接电容C1的另一端和电容C2的另一端。

而且，所述通过调整电阻R1和电阻R2的比例关系使半波整流信号和被测信号通过加法器合并成全波整流信号。

而且，所述电阻R3、电容C1和电容C2构成校正网络的调整端，根据实际带宽和稳定裕度改变其参数。

一种谐振陀螺仪稳幅激励有效值检测电路的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、被测信号与半波整流信号合并，组成全波整流信号；

步骤2、将全波整流信号与电压基准、PWM波直流成分相加；

步骤3、相加后的信号采用PI校正方式进行校正；

步骤4、PI校正后的输出信号经RC滤波、AD转换后得到数字量；

步骤5、ARM芯片根据控制数字量调整PWM波的占空比，并使经RC滤波后直流成分与全波整流信号、电压基准的相加和为零；

步骤6、利用电压基准和PWM占空比在ARM内部计算全波整流信号的有效值，其有效值为谐振陀螺仪稳幅激励有效值。