毕业设计（论文）说明书
学 院 精密仪器与光电子工程学院 专 业 测控技术与仪器 年 级 2006 姓 名 寇科 指导教师 李醒飞
2010年 6 月 20 日
毕业设计（论文）任务书
题目：石英挠性加速度计力反馈回路的设计与制作
学生姓名 寇科 学院名称 精密仪器与光电子工程学院 专 业 测控技术与仪器 学 号 3006202041 指导教师 李醒飞 职 称 教授
一、原始依据
1.工作基础：
本课题是《全数字化加速度计再平衡回路技术研究》的一部分。目前多数石英挠性加速度计的表头都已经集成了力反馈加矩系统，所以本课题的任务就是利用精密采样电阻从加速度计的表头中采到信号电流并且转化成电压信号，再以高精度模数转换器和DSP为基础设计一个信号处理电路，把加速度信号输入到计算机中，在Labview软件中显示出来。
2.研究条件：
随着电子产业的发展，尤其是数字集成电路的日新月异，特别是自20世纪80年代初期DSP芯片的诞生和高精度模数转换芯片的发明，使得设计高精度的数字信号处理电路成为了可能。Labview等窗口化的变成软件的开发也为信号读取，显示，比对提供了方便。实验室又具有丰富惯性导航的研究经验和相关配套的开发系统，为该项目的研究提供了可靠的保障。
3.应用环境：
该数据采集系统是加速度计的一部分，作为惯性导航系统的核心元件，加速度计安装在运动载体中，在航天，航空，航海领域有着广泛的应用。只要能够准确的测量运载体的加速度，通过一次积分可以得到运载体的速度，二次积分可以得到运载体的位移，进而得到运动物体的轨迹，它的精度是影响导航系统性能的主要因素。
4.工作目的：
课题的主要研究目的是为石英挠性加速度计设计相配套的信号处理和显示电路，并且通过实验调试使系统能够正确的敏感并处理最小5×10-6g的加速度输出信号，达到0—20g的测量范围。
二、参考文献
[1] 胡红革．硅挠性伺服加速度计设计[D]．四川：中物理院电子工程研究所，2001 [2] 陈浩．基于ARM的石英挠性加速度计采集处理系统设计[D]．哈尔滨工程大学，2007
[3] 黄颖．动力调谐陀螺仪数字再平衡回路的设计与实现[D]．哈尔滨工程大学， 2007
[4] Sangkyung Sung，Jang Gyu Lee，Taesam Kang．Design of force rebalance loop for silicon accelerometer using parametric robust control technique[J]．Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers，2000，49(3)：124-32
[5] Woo Seong Chen and Jun Ho Oh．Development of force balance accelerometer with high accu100racy for precision motion measurement[J]．Meas. sci.
Technol.7(1996)：1001-1011
[6] 胡少青 张春熹 杜新政．应用高分辨率AD和DSP实现的加速度计并行数据采集系统[J]．电子测量与仪器学报，2002，16(3)：13-22
[7] 雷立铭，刘艳梅．大量程石英加速度计二元调宽再平衡回路的设计与应用[J]．中国惯性技术学报，2002，10(1)，51-54 [8] 李灵华，何丽君．24位高带宽A一Σ模／数转换器ADS1271的原理及应用[J]．现代电子技术，2007，16：4-6
[9] 王波．液浮摆式加速度计测试系统的研究[D]．哈尔滨工业大学，2006 [10]刘俊，石云波，李杰，微惯性技术，北京：电子工业出版社，2005 [11]秦永元，惯性导航，北京：科学出版社，2006.5
[12]何铁春，周世勤，惯性导航加速度计，北京：国防工业出版社，1983.11 [13]朱家海主编，惯性导航，北京：国防工业出版社，2008.9 [14]陆元九主编，惯性器件（下），北京：中国宇航出版社，1993.11
[15]吴本寿，万德钧，周百令，国外动调陀螺仪再平衡技术的发展，中国惯性技术学报，1996，4(2)：52~57
三、设计（研究）内容和要求
1.设计内容：
课题的主要研究目的是为石英挠性加速度计设计相配套的信号处理和显示电路，并且通过实验调试使系统能够正确的敏感并处理最小5×10-6g的加速度输出信号，达到0—20g的测量范围。以模数转换器ADS1271和DSP芯片TMS320F2808为基础，设计信号处理和显示系统，并根据系统要求编写相应的数据采集程序和简单的数据处理算法。 2.主要指标：该数据采集系统应能够准确、稳定地测量的加速度计产生的5×10-6g 微弱信号，实现0-20g的量程，并具有良好的动态性能。 3.具体要求：
理解石英挠性加速度计的工作原理，掌握力反馈系统的基本原理； 掌握本课题信号处理系统的原理、构成以及应注意的事项； 掌握DSP芯片，AD转换芯片的结构，特点以及应用； 深刻理解数字电路和模拟电路的区别；
熟悉简单的数据采集和数字处理算法的编写； 掌握SPI总线以及RS232串口的使用方法；
融会贯通所学知识，掌握protel DXP，CCS，Labview等工具软件的使用； 翻译英文文献5000字以上；毕业论文20000 字以上。
指导教师（签字）
2010年 月 日
审题小组组长（签字）
2010年 月 日
天津大学本科生毕业设计（论文）开题报告
课题名称 石英挠性加速度计力反馈回路的设计与制作 学院名称 精仪 学生姓名 寇科 专业名称 测控技术与仪器 指导教师 李醒飞 1.课题的来源及意义 惯性导航是二十世纪初才发展起来的一种导航方法，是先进的科学技术之一，也是唯一一种不需要外界信息的自主式导航系统，它通过系统自身的加速度敏感元件—加速度计，测量载体的运动加速度，如果初始条件已知，那么对此加速度进行一次积分就可得到载体的运动速度，再积分一次就可得到载体的位置，这种多用途、高精度、独立自主的导航方式在军事和民用上有着极为广泛的应用需，因此如何处理加速度计表头输出的信号也显得至关重要，本课题也是在这个背景下提出的，通过对加速度计表头输出电流信号的处理，实现加速度值在计算机上的显示。 2.国内外发展状况 六十年代末，美国森德斯坦德数据控制公司（SDC）研制出了一种以整石英挠性摆片为基础的Q-Flex型石英挠性加速度计。之后二十年相继推出了QA-1200和QA-1400等系列加速度计。 九十年代初，森德斯坦德公司在QA-2000的基础上推出了目前国际上水平最高的QA-3000系列加速度计。我国自1979年开始研制石英挠性加速度计，起步晚，且由于石英加速度计在惯导等技术上的重要作用，因此被美国列为对我国的禁运技术，所以目前国内的石英挠性加速度计主要是仿制国外的产品，在技术上鲜有创新。但是随着我国专家和工程师的不懈努力，加速度计在经历了近二十年的发展后，在原理、工艺、测试等方面也已趋于完善。现在的研究发展方向主要是：用于精确制导的导航定位系统，和用于测试大加速度的炮弹引信方面。前者要求高灵敏度，而后者要求较大的测量范围。目前国内和国外的加速度计表头多数都已经集成了力反馈加矩系统，因此如何把表头的输出电流信号引出来并加以处理和显示就成了一个关键的问题。 3.研究目标与研究内容 目标：为石英挠性加速度计表头的输出电流信号提供一个信号处理电路，然后通过Labview软件在计算机上显示出来。 内容：以模数转换器和DSP为基础设计加速度计信号的处理和显示电路，并编写相应的程序。 拟解决问题：微弱信号的抗干扰处理;DSP的高速，高精度的数据处理的实现； DSP与计算机的接口设置。 4.课题进度安排 2010.3.1——2010.3.22搜集资料，查阅资料，完成开题报告；