FPGA硅微谐振式加速度计测频电路设计+电路图+程序(3)
1.1.2 硅微加速度计概述 加速度计是以惯性原理相对于惯性空间而工作的。加速度本身难以直接测量，现有的加速度计基本都是将敏感质量转换成力进行间接测量的。加速度计的测量原理是基于牛顿第二定律：作用在物体上的力等于该物体的加速度乘以质量。换句话说，加速度作用在敏感质量上便形成了惯性力，测量该惯性力就可以得到载体受到的加速度[2]。 由于敏感信号有所不同，硅微机械加速度计分为：压电式加速度计、电容式加速度计、压阻式加速度计、隧道电流型加速度计和谐振式加速度计。它们分别利用不同的原理把惯性力转换成为不同形式的电信号，然后输出到后续的电路。 与传统加速度计相比，硅微加速度计有以下特点[3]: 1）体积小 因为采用半导体制作工艺， 所以极大地减小了加速度计的体积。例如美国德雷拍实验室(DRAPER LAB)研制的扭摆式加速度计，其加速度计边长不大于 1mm;加速度计和陀螺仪组成的微机械惯性测量单元(MIMU)的体积为 2×2×0.5cm3。 2）重量轻 加速度计体积的减小同时也带来了重量的减轻。目前国外研制的微型加速度计芯片重量只有1.2mg，MIMU仅为 5g。 3）成本低 因为适合大批量生产，所以极大降低了加速度计的成本。1994年AD公司生产的加速度计仅为5美元/只。据估计，假如 MIMU的年产量达到 20万个，其成本将低于 10美元/只。 4）可靠性高 可靠性来自于两个方面:一，没有了高速旋转的转子，可将其视为固态装置，工作寿命变长，抗冲击、振动能力强；二，由于微硅加速度计体积小、重量轻、成本低等特点，特别适合于采用冗余配置方案，这样使可靠性进一步提高。 5） 数字化和智能化 微硅加速度可做成频率输出形式，可以对输出信号进行全数字处理，消除了由 A/D或V/F变化而引起的误差；同时也方便应用微机进行信号处理，对输出误差进行补偿。