数字闭环石英挠性加速度计噪声分析与精度提升

"石英挠性加速度计数字闭环检测电路噪声研究" 石英挠性加速度计（QFA）在惯性导航、制导、测量和控制系统中扮演着至关重要的角色，因其高精度、长期稳定性、小型化和结构简洁等特性。然而，传统的模拟伺服电路在与数字系统的接口中会导致精度损失，尤其是通过模数转换过程。为了解决这个问题，数字闭环石英挠性加速度计（DCLA）被提出，它能直接输出数字信号，理论上避免了精度损失，并具有抗干扰能力强、可靠性高和可控性强的优点。 数字闭环技术在DCLA中的应用旨在提升系统的整体性能，特别是精度。文章首先指出，当前DCLA的实测精度与理论极限精度之间存在显著差距，这主要是由于闭环检测电路中的噪声。为了分析和解决这一问题，研究人员建立了一个闭环系统误差模型，并采用了噪声逐级检测的方法。他们构建了一个基于噪声分离的开环噪声测试平台，通过这个平台，他们发现差动电容检测环节（C/V转换）是影响系统精度的关键因素。 为了改进DCLA的性能，研究人员对系统进行了优化，包括对差动电容检测环节的改进。优化后的试验样机进行了零偏稳定性测试，并通过Allan方差分析评估了其性能。实验结果显示，改进后的DCLA系统精度显著提升，从原来的65.49微克（μg）降低到了12.24μg，这与理论预期的精度基本一致，证实了理论分析方法的有效性。 Allan方差分析是一种常用的噪声和稳定性评估方法，尤其适用于检测微小变化和漂移。在DCLA的噪声研究中，这种方法帮助识别了噪声源并量化了改进的效果。通过这样的分析，可以更深入地理解噪声对系统精度的影响，为未来的设计优化提供指导。 文章还强调，随着高精度惯性导航系统的需求增加，对加速度计的精度要求也在不断提高。因此，噪声控制成为提高DCLA性能的关键。通过对噪声特性的深入研究，可以进一步提升系统的测量精度。 这篇研究论文探讨了数字闭环石英挠性加速度计的噪声问题，通过建立误差模型和噪声测试平台，确定了影响精度的主要因素，并通过实际的系统改进和实验验证，证明了理论分析的正确性和改进措施的有效性。这项工作为数字闭环加速度计系统的未来发展提供了重要的理论支持和技术参考。