一種高g值加速度傳感器信號調(diào)理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高g值加速度傳感器信號調(diào)理電路，所述高g值可以達到 100000g〇
【背景技術(shù)】
[0002] 硬目標侵徹引信是能否有效毀傷硬目標的關(guān)鍵因素之一，它的核心就是在高過載 環(huán)境條件下的自適應(yīng)炸點控制技術(shù)。
[0003] 硬目標的侵徹是一個非常復(fù)雜的物理過程，彈目之間的撞擊也是非常復(fù)雜的現(xiàn) 象，伴隨著運動參數(shù)和能量的巨大變化。若要實現(xiàn)對目標層和空穴的計數(shù)就必須選擇一個 變化最為明顯，并且很容易檢測和利用的特征。在侵徹過程中，動能的損耗主要轉(zhuǎn)變成了熱 能和沖擊波能等，這種形式的物理量變化不明顯，檢測難度也很大。而三個主要運動參數(shù)的 中的兩個：侵徹深度和速度，都無法直接檢測，侵深是加速度的二次積分，速度是加速度的 一次積分，最終的測量物理量是侵徹加速度，它符合測量的要求，是多種影響因素的綜合體 現(xiàn)。
[0004] 目前，硬目標侵徹引信對硬目標實施精確毀傷的起爆控制方式主要有四種：定時 控制方式、計層/計空穴控制方式、計行程控制方式、目標介質(zhì)識別控制方式，這四種炸點 控制方式都能夠有效地控制侵徹戰(zhàn)斗部在硬目標內(nèi)適時起爆，達到毀傷效果。其中，定時起 爆就是引信根據(jù)高g值加速度傳感器調(diào)理信號判斷侵入目標的時刻作為計時起點，當時間 到時，發(fā)出起爆信號，控制戰(zhàn)斗部爆炸；計層起爆方式就是目標為多層硬目標時，引信電路 傳感器調(diào)理信號計算侵徹彈丸穿透目標的層數(shù)，控制侵徹彈在預(yù)定的目標層后起爆。目標 介質(zhì)識別起爆方式是在彈丸的侵徹過程中實時地處理傳感器調(diào)理信號識別當前侵徹的目 標介質(zhì)，控制彈丸在能夠?qū)е履繕俗畲髿Ч慕橘|(zhì)層處起爆。
[0005] 無論哪種方式，前提是必須獲得高g值加速度傳感器的有用信號，因此，迫切需要 研制一種可以對高g值加速度傳感器輸出信號進行有效調(diào)理的電路，以增加引信目標識別 的可靠性，并在高g值沖擊環(huán)境下能穩(wěn)定工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高g值加速度 傳感器信號調(diào)理電路，能夠改善信號波形、防止離散化時的頻率混疊，在信號與噪聲頻譜不 重疊的情況下克服噪聲的不利影響，提高了信噪比；并能針對不同的打擊目標，對傳感器信 號進行有效調(diào)理，為硬目標侵徹戰(zhàn)斗部精確毀傷的起爆控制算法提供易于識別、處理的前 級模擬信號，并能在l〇〇〇〇〇g沖擊環(huán)境下穩(wěn)定工作。
[0007] 本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：
[0008] -種高g值加速度傳感器信號調(diào)理電路，由隔離放大電路、交流耦合電路、第一電 壓跟隨電路、電壓偏置電路、低通濾波電路和第二電壓跟隨電路依次串聯(lián)組成；隔離放大 電路對高g值加速度傳感器輸出的傳感信號Signal_in進行信號隔離放大和電源隔離后 輸出隔離放大后的信號Signal_outl，交流耦合電路對隔離放大后的信號Signal_outl去 除直流分量后輸出交流信號Signal_out2,第一電壓跟隨電路對交流信號Signal_out2進 行緩沖隔離并降低輸出阻抗后輸出低阻抗的隔離信號Signal_out3,電壓偏置電路對隔離 信號Signal_out3疊加直流信號后得到疊加后的信號Signal_out4,低通濾波電路對信 號Signal_out4進行低通濾波輸出低頻信號Signal_out5,第二電壓跟隨電路對低頻信號 Signal_out5進行緩沖隔離并降低輸出阻抗后輸出低阻抗的隔離信號Signal_out，所述低 阻抗的隔離信號Signal_out輸出給AD轉(zhuǎn)換器進行處理；
[0009] 隔離放大電路包括電阻R1-R6以及變壓器耦合隔離放大器，電阻R1 -端接所述傳 感信號Signal_in，另一端分別與電阻R2的一端、變壓器親合隔離放大器的負輸入端相連， 電阻R2的另一端與可調(diào)電阻R6的一固定端相連，可調(diào)電阻R6的另一固定端與隔離放大器 的反饋端FB相連，可調(diào)電阻R6的調(diào)節(jié)端與所述可調(diào)電阻R6的一固定端相連，電阻R3、R4的 一端分別與隔離放大器的正輸入端相連，電阻R3的另一端與隔離放大器的輸入地端INC0M 相連，同時輸入地端INC0M接輸入端的模擬地；電阻R4的另一端與可調(diào)電阻R5的調(diào)節(jié)端相 連，調(diào)零電阻R5的一固定端與隔離放大器的隔離電源正端VIS0+相連，調(diào)零電阻R5的另一 固定端與隔離放大器的隔離電源負端VIS0-端相連，隔離放大器的信號輸出端Hi輸出隔離 放大后的信號Signal_outl，隔離放大器的信號地端Lo接輸出端的模擬地；所述低通濾波 電路是利用集成運算放大器構(gòu)建的單位增益二階壓控電壓源低通濾波電路。
[0010] 所述疊加后的信號Signal_out4的中值為A/D轉(zhuǎn)換器采集范圍的中值。
[0011] 高g值加速度傳感器用于輸出硬目標侵徹時的加速度信號。
[0012] 所述變壓器耦合隔離放大器為AD202。
[0013] 交流耦合電路由鉭電容C3構(gòu)成，鉭電容C3的一端接所述隔離放大后的信號Signal_outl，另一端輸出所述交流信號Signal_out2。
[0014] 所述電壓偏置電路包括電阻R7、電阻R8、電阻R11和第一運算放大器，電阻R7的 一端與第一電壓跟隨電路輸出的隔離信號Signal_out3相連，電阻R7的另一端與第一運算 放大器的正輸入端相連，電阻R8的一端與第一運算放大器的正輸入端相連，電阻R8的另一 端接電源VCC，第一運算放大器的負輸入端通過電阻R11接模擬地，第一運算放大器的輸出 端輸出偏置后的信號Signal_out4。
[0015] 所述低通濾波電路包括電阻R9-R10、電容C1-C2和第二運算放大器，電阻R9的一 端與偏置后的信號Signal_out4相連，電阻R9的另一端分別接電阻R10、電容C1的一端，電 阻R10的另一端接第二運算放大器的正輸入端，電容C1的另一端接第二運算放大器的輸出 端；電容C2的一端接第二運算放大器的正輸入端，電容C2的另一端接模擬地，第二運算放 大器的負輸入端分別接模擬地和第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器的輸出端輸出 濾波后的低頻信號Signal_out5。
[0016] 馬，^。選用精密金屬膜電阻。
[0017] 選用滌綸薄膜電容。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0019] 本發(fā)明對高g值加速度傳感器傳感器輸出模擬信號進行有效調(diào)理，改善信號波 形、防止離散化時的頻率混疊，在信號與噪聲頻譜不重疊的情況下克服噪聲的不利影響，提 高了信噪比，并能針對不同的打擊目標，對傳感器信號進行有效調(diào)理，為精確毀傷算法提供 易于識別、處理的加速度數(shù)據(jù)，并能在lOOOOOg沖擊環(huán)境下穩(wěn)定工作。該電路的信號調(diào)理方 式具備輸入輸出信號完全隔離的特點及多頻點低通濾波的功能，解決了以往信號調(diào)理電路 性能不穩(wěn)定、受環(huán)境影響大等問題，滿足實戰(zhàn)需求，輸出的過載信號可靠準確，便于后續(xù)電 路進行信號處理。
[0020] 隔離放大電路采用隔離放大器為主放大器件，其輸入、輸出及電源電路之間沒有 直接電路耦合，即傳感器信號在傳輸過程中沒有公共的接地端，輸入電路與放大器輸出之 間可以做到歐姆隔離。通過設(shè)置合適的電阻可以有效的調(diào)節(jié)信號的輸出增益，該電路還可 以有效消除由接地環(huán)路引起的測量誤差。
[0021] 交流耦合電路是利用電容的"隔直流通交流"的特性去除信號里的直流分量而對 純交流信號沒有影響的特點，可以有效消除高g值加速度信號中直流分量的影響，從而使 傳感器信號穩(wěn)定在0V基線，消除傳感器溫漂帶來的基線漂移。
[0022] 電壓偏置電路是利用運算放大器構(gòu)建同相加法器，使輸出信號的中值為引信內(nèi)A/ D轉(zhuǎn)換器采集范圍的中值，由于前級放大電路輸出為差分信