一种用于提高分子‑电子感应式加速度计输出一致性的温度补偿机制的制作方法

本实用新型涉及一种用于提高分子-电子感应式加速度计输出一致性的温度补偿机制，属于仪器仪表测量控制技术
技术领域：
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背景技术：
：分子-电子感应式加速度计在不同温度下输出的一致性直接影响到其性能指标。其中，原始信号输出中耦合的由其反应腔内电解液内部温差引起的热动力学噪声是影响其不同温度下输出一致性从而导致不同温度下，输出信号不一致的主要原因之一。基于分子-电子感应式加速度计的等效电路，建立不同温度对其幅频特性的影响，进而通过幅值矫正和频域矫正进而改善其在不同温度下的输出一致性，对提高分子-电子感应式加速度计的品质有着十分积极的意义。针对这一问题，目前国内外本领域惯用解决方案仅限于对分子-电子感应式加速度计进行主动(电驱动保温机制)或被动(保温材料)的温度补偿来提高不同温度下分子-电子感应式加速度计的输出一致性，即通过控制分子-电子感应式加速度计外部工作环境的温度，使分子-电子感应式加速度计工作在特定温宽环境中，这种方法不仅局限了分子-电子感应式加速度计的工作环境温度范围，同时也无法有效保证不同温度下分子-电子感应式加速度计输出的一致性。技术实现要素：为解决上述现有技术中的技术问题，本实用新型提出了一种用于提高分子-电子感应式加速度计输出一致性的温度补偿机制，所采取的技术方案如下：所述温度补偿机制包括温敏电阻测温单元和幅频校正环节；所述幅频校正环节包括幅值校正电路和频域矫正电路；所述温敏电阻测温单元固定安装于分子-电子感应式加速度计的反应腔外部；所述幅值校正电路的信号输入端分别与温敏电阻测温单元的信号输出端和分子-电子感应式加速度计的原始温度信号输出端相连；所述频域矫正电路的信号输入端与幅值校正电路的输出端相连。优选地，所述温敏电阻测温单元包括阴极电路模块和阳极电路模块；所述阴极电路模块包括电容Cas1、电容Cas2、电容Cdl1和Rct；所述阳极电路模块包括电容Cas3、电容Cas4、电容Cdl2和电阻Ret；所述温敏电阻测温单元还包括电阻Rp、电感Ls、电容Ce、电阻R、电阻R’、电阻Rd和电感Ld以及温敏电阻运算放大器U1；所述阴极电路模块和阳极电路模块之间通过电感Ls和电容Ce相连；所述温敏电阻运算放大器U1的反相输入端和同相输入端分别通过电阻R和电阻R’与阳极电路模块相连；所述温敏电阻运算放大器U1的输出端通过串联的电阻Rd和电感Ld与阳极电路模块相连。优选地，所述幅值校正电路包括幅值矫正运算放大器U2、幅值矫正运算放大器U3和幅值矫正运算放大器U4；所述幅值矫正运算放大器U2的反相输入端与输出端通过电阻RZ1相连；所述幅值矫正运算放大器U3的反相输入端与输出端通过电阻RZ2相连；所述幅值矫正运算放大器U4的输出端通过电阻RZ5与反相输入端相连；所述幅值矫正运算放大器U4的反相输入端通过电阻RZ3与幅值矫正运算放大器U2的输出端相连；所述幅值矫正运算放大器U4的同相输入端通过电阻RZ4与幅值矫正运算放大器U3的输出端相连。优选地，所述频域矫正电路包括频域矫正运算放大器U5；所述频域矫正电路还包括电容C1、电容C2、电阻RT3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7。优选地，所述频域矫正运算放大器采用OP4117芯片。本实用新型有益效果：(1)本实用新型提出的用于分子-电子感应式加速度计的温度补偿机制针对分子-电子感应式加速度计内部离子迁移及受温度影响的原理进行分析，从温度变化对输出一致性的影响根源出发，通过对分子-电子感应式加速度计内部结构增加温度补偿机制的技术角度出发解决温度变化影响分子-电子感应式加速度计输出不一致的问题，克服了传统方法中仅从限制分子-电子感应式加速度计外部工作环境为出发点，通过控制分子-电子感应式加速度计外部工作环境，强制使分子-电子感应式加速度计工作在特定温度范围，使其工作在输出一致性受温度变化较弱的小温度范围环境内的这一技术偏见；(2)本实用新型提出的用于分子-电子感应式加速度计的温度补偿机制有效的降低了温度变化对分子-电子感应式加速度计输出一致性的影响，有效的提高了分子-电子感应式加速度计输出一致性，在其他条件相同的情况下，使用本实用新型所述温度补偿方法的分子-电子感应式加速度计在不同温度下的输出一致性(如图5所示)相比未采用发明所述温度补偿方法的分子-电子感应式加速度计在不同温度下的输出一致(如图4所示)性有显著改善。(3)本实用新型提出的用于分子-电子感应式加速度计的温度补偿方法能够实现分子-电子感应式加速度计工作在-10℃到70℃的大温差环境中仍能保持高输出一致性(如图5所示)，而未采用本发明提出的温度补偿方法的离子-电子感应式加速度计在在不同温度下的输出一致性较差(如图4所示)，通常仅应用于水下工作等环境温度浮动较小的领域，由此可见，本发明提出的温度补偿方法极大程度上增加了分子-电子感应式加速度计的工作温宽，充分扩大了分子-电子感应式加速度计的适应场合和应用领域。附图说明图1为本实用新型所述温度补偿机制原理图。图2为本实用新型所述分子-电子感应式加速度计温敏电阻测温单元的等效电路。图3为本实用新型所述分子-电子感应式加速度计幅频校正环节的等效电路(右图为频域矫正环节电路图，左图为幅值矫正环节电路图)。图4为未采用本实用新型所述温度补偿机制下，分子-电子感应式加速度计在不同温度下的幅频特性曲线。图5为加入的温度补偿机制后，分子-电子感应式加速度计在不同温度下的幅频特性曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型不受实施例的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。以下实施方式中所用材料、仪器和方法，未经特殊说明，均为本领域常规材料、仪器和方法，均可通过商业渠道获得。实施例1本实施例针对1-300Hz采用温度补偿机制的采用单一圆柱形反应腔体结构的分子-电子感应式加速度计进行具体实施，并对其与现有技术中未采用本实用新型所述温度补偿机制的分子-电子感应式加速度计进行不同温度下输出一致性的对比。1-300Hz分子-电子感应式加速度计的性能指标如表1所示。表1灵敏度250V/(m/sec)输出信号模拟量，差分输出最大输出±12V工作带宽1sec–300Hz自身噪声100nm/sec最大允许安装倾角±180°工作温度-40-+55℃防护等级IP54(另可提供IP67外壳)外壳尺寸D138.8*H176.7(单位:mm)重量<750g工作电压12VDC工作电流<45mА图1为本实用新型所述温度补偿机制原理图。该温度补偿机制包括温敏电阻测温单元和幅频校正环节；幅频校正环节包括幅值校正电路和频域矫正电路；温敏电阻测温单元固定安装于分子-电子感应式加速度计的反应腔外部；幅值校正电路的信号输入端分别与温敏电阻测温单元的信号输出端和分子-电子感应式加速度计的原始温度信号输出端相连；频域矫正电路的信号输入端与幅值校正电路的输出端相连。其中，温敏电阻测温单元包括阴极电路模块和阳极电路模块；阴极电路模块包括电容Cas1、电容Cas2、电容Cdl1和Rct；阳极电路模块包括电容Cas3、电容Cas4、电容Cdl2和电阻Ret；温敏电阻测温单元还包括电阻Rp、电感Ls、电容Ce、电阻R、电阻R’、电阻Rd和电感Ld以及温敏电阻运算放大器U1；所述阴极电路模块和阳极电路模块之间通过电感Ls和电容Ce相连；温敏电阻运算放大器U1的反相输入端和同相输入端分别通过电阻R和电阻R’与阳极电路模块相连；温敏电阻运算放大器U1的输出端通过串联的电阻Rd和电感Ld与阳极电路模块相连。温敏电阻测温单元具体的电路结构连接如图2所示，并且各电容、电阻和电感等元器件的具体规格数值可根据分子-电子感应式加速度计的实际规格而具体设计。同时，该温敏电阻测温单元外连接有0.8V电源。幅值校正电路包括幅值矫正运算放大器U2、幅值矫正运算放大器U3和幅值矫正运算放大器U4；幅值矫正运算放大器U2的反相输入端与输出端通过电阻RZ1相连；幅值矫正运算放大器U3的反相输入端与输出端通过电阻RZ2相连；幅值矫正运算放大器U4的输出端通过电阻RZ5与反相输入端相连；幅值矫正运算放大器U4的反相输入端通过电阻RZ3与幅值矫正运算放大器U2的输出端相连；幅值矫正运算放大器U4的同相输入端通过电阻RZ4与幅值矫正运算放大器U3的输出端相连；其中，幅值校正电路的电路结构、元器件的连接以及元器件的规格数值如图3的左图所示，并且各元器件的规格数值可分子-电子感应式加速度计的实际规格而另行具体设计。频域矫正电路包括频域矫正运算放大器U5；频域矫正电路还包括电容C1、电容C2、电阻RT3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7。同时，频域矫正运算放大器采用OP4117芯片。其中，频域校正单元的电路结构、元器件的连接以及元器件的规格数值如图3的右图所示，并且各元器件的规格数值可分子-电子感应式加速度计的实际规格而另行具体设计。图4为未采用本实用新型所述温度补偿机制下，分子-电子感应式加速度计在不同温度下的幅频特性曲线。加入该幅频校正环节之后即可改善分子-电子感应式加速度计在不同温度下的幅频响应特性，改善后的幅频响应特性如图5所示。从图4和图5可以清楚的看出，本实用新型提出的温度补偿方法可以有效改善分子-电子感应式加速度计在不同温度下的输出一致性。虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。当前第1页1 2 3