电子感应式加速度计调理电路。供电电源或外接12V供向阳极供电电路与运放供电输送电压，所述的阳极供电电路向电化学检波器反应腔体提供阳极电压，所述的电化学检波器反应腔体将阴极作为差分输出与阳极电压形成0.3V电势差，所述的阴极差分输出还接收运放供电输送的阴极电压，所述的阴极差分输出电流至电流转电压电路，所述的电流转电压电路将电压经过放大电路模块后输送至滤波电路模块与反馈电路模块，所述的反馈电路模块将电压输送至阴极差分输出，所述的滤波电路模块将信号输出。本发明实现了加速度计的供电、反馈、信号转换、放大、滤波和稳定输出。
1.一种电子感应式加速度计调理电路，其特征是：供电电源或外接12V供电向阳极供电电路与运放供电输送电压，所述的阳极供电电路向电化学检波器反应腔体提供阳极电压，所述的电化学检波器反应腔体将阴极作为差分输出与阳极电压形成0.3V电势差，所述的阴极差分输出还接收运放供电输送的阴极电压，所述的阴极差分输出输出 电流至电流转电压电路，所述的电流转电压电路将电压经过放大电路模块后输送至滤波电路模块与反馈电路模块，所述的反馈电路模块将电压输送至阴极差分输出，所述的滤波电路模块将信号输出；
所述的运放供电包括芯片U1，所述的芯片U1的1号端连接电容C2的一端、工作电压+V端、连接器P1的4号端、电阻R1的一端与电容C4的一端，所述的电容C2的另一端接地，所述的芯片U1的4号端接地，所述的芯片U1的7号端连接电阻R2的一端、电阻R1的另一端与电容C4的另一端，所述的芯片U1的3号端连接电阻R2的另一端、电容C3的一端、电容C1的一端与接地端；
所述的芯片U1的8号端连接电容C3的另一端、电容C1的另一端、芯片U3的14号端与二极管D1的一端，所述的连接器P1的1号端连接所述二极管D1的另一端，所述的连接器P1的3号端接地，所述的连接器P1的5号端连接芯片U2的3号端、电阻R3的一端、电容C6的一端、电容C8的一端与工作电压-V端，所述的电容C6的另一端连接电阻R5的一端、电阻R3的另一端与芯片U2的4号端，所述的电阻R5的另一端连接电容C8的另一端、电容C7的一端与接地端，所述的电容C7的另一端连接芯片U2的1号端、芯片U2的8号端与三极管U4集电极c，所述的芯片U2的
所述的三极管U4发射极e连接电容C10的一端、芯片U3的11号端、电容C5的一端与电阻R4的一端，所述的电容C10的另一端接地，所述的电阻R4的另一端连接电阻R6的一端、电容C5的另一端与芯片U3的3号端，所述的电阻R6的另一端连接芯片U3的12号端，所述的芯片U3的4号端连接电容C9的一端与电容C23的一端，所述的电容C9的另一端连接芯片U3的6号端，所述的电容C23的另一端连接芯片U3的13号端。
2.根据权利要求1所述的电子感应式加速度计调理电路，其特征是：所述的阳极供电电路包括二极管U8，所述的二极管U8的一端连接电阻R27的一端与电阻R28的一端，所述的电阻R27的另一端连接工作电压-V端，所述的电阻R28的另一端连接运放器U5A的2号端、电阻R24的一端与电容C21的一端，所述的电容C21的另一端连接电阻R24的另一端、运放器U5A的
所述的接口P4的1号端连接运放器U5B的5号端、电阻R20的一端、电容C20的一端与电阻R31的一端，所述的电阻R20的另一端连接电阻R21的一端，所述的电阻R21的另一端连接电容C20的另一端后接地，所述的电阻R31的另一端连接运放器U5A的3号端，所述的接口P4的3号端连接运放器U5B的6号端、电阻R8的一端、电容C11的一端，所述的电阻R8的另一端连接电阻R9的一端，所述的电阻R9的另一端连接电容C11的另一端、运放器U5B的7号端与接口P5的1号端，所述的接口P5的2号端连接电容C13的一端，所述的电容C13的另一端连接电阻R14的一端，所述的电阻R14的另一端连接电阻R17的一端与电容C16的一端，所述的电容C16的另一端连接电阻R17的另一端、电阻R10的一端、电阻R12的一端与运放器U5C的11号端，所述的运放器U5C的12号端接地，所述的电阻R10的另一端连接电容C12的一端，所述的电容C12的另一端连接电阻R12的另一端、运放器U5C的10号端与所述的接口P5的3号端，所述的接口P5的5号端连接电阻R23的一端，所述的接口P5的4号端连接电阻R15的一端，所述的电阻R15的另一端连接电容C18的一端，所述的电容C18的另一端连接电容C19的一端、电阻R13的一端、电阻R19的一端与电容C17的一端，所述的电阻R13的另一端连接电容C14的一端，所述的电容C14的另一端连接电容C15的一端、电阻R11的一端、电阻R18的一端与运放器U5D的16号端，所述的电阻R19的另一端连接电容C19的另一端后接地，所述的电阻R11的另一端连接电容C15的另一端、电阻R16的一端与运放器U5D的15号端，所述的电阻R16的另一端连接电容C17的另一端，所述的运放器U5D的14号端接地，所述的电阻R18的另一端连接接口P6的2号端，所述的接口P6的3号端接地，所述的接口P6的4号端连接工作电压+V端，所述的接口P6的5号端连接工作电压-V端，
所述的电阻R23的另一端连接电阻R22的一端与运放器U7B的6号端，所述的电阻R22的另一端连接运放器U7B的7号端与电阻R25的一端，所述的电阻R25的另一端连接电阻R30的一端与电容C22的一端，所述的电容C22的另一端连接电阻R30的另一端、电阻R29的一端与接口P7的2号端，所述的接口P7的1号端接地，所述的电阻R29的另一端连接电阻R26的一端与运放器U7B的5号端，所述的电阻R26的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的电子感应式加速度计调理电路，其特征是：所述的反馈电路模块的电阻R34的一端连接Vin，所述的电阻R34的另一端连接电阻R33的一端与电容C27的一端，所述的电阻R33的另一端连接电容C27的另一端、电阻R32的一端与运放器U7A的2号端，所述的电阻R32的另一端连接运放器U7A的1号端，所述的运放器U7A的3号端接地。
电子感应式加速度计调理电路
技术领域：
[0001] 本发明涉及一种电子感应式加速度计调理电路。背景技术：
[0002] 分子-电子感应式是一种目前新兴的低频加速度计，这种新型的加速度计通过电解液的离子迁移效应能够实现对低频加速度的准确测量。分子-加速度计电子感应式加速度计的调理电路作为加速度计最重要的组成部分，可以达到对加速度计腔体输出信号进行处理，实现60s-50Hz频带宽度信号处理，实现加速度计信号的补偿，同时实现了分子-电子感应式加速度计长周期、低功耗、体积小易携带的需要。发明内容：
[0003] 本发明的目的是提供一种电子感应式加速度计调理电路，主要实现了对分子-电子感应式加速度计腔体输出的初始信号进行处理，并且对腔体中的敏感元件阳极进行供电，同时设计供电电路对调理电路中的运放进行供电，实现了加速度计的供电、反馈、信号转换、放大、滤波和稳定输出。
[0004] 上述的目的通过以下的技术方案实现：
[0005] 一种电子感应式加速度计调理电路，其特征是：供电电源或外接12V供电向阳极供电电路与运放供电输送电压，所述的阳极供电电路向电化学检波器反应腔体提供阳极电压，所述的电化学检波器反应腔体将阴极作为差分输出与阳极电压形成0.3V电势差，[0006] 所述的阴极差分输出还接收运放供电输送的阴极电压，所述的阴极差分输出电流至电流转电压电路，所述的电流转电压电路将电压经过放大电路模块后输送至滤波电路模块与反馈电路模块，所述的反馈电路模块将电压输送至阴极差分输出，所述的滤波电路模块将信号输出。
[0007] 有益效果：
[0008] 1.本发明的设计由运放供电电路、阳极供电电路、电流转电压电路、放大电路、反馈电路和滤波电路组成，同时电路功耗低、稳定性高、性能优越。
[0009] 2.本发明的运放供电电路提供稳定的±8V电压，降低了由于电压波动引入的噪声。
[0010] 3.本发明的阳极供电电路为电子感应式加速度计反应腔体提供稳定的工作电压，降低了电压波动对反应腔体的液体流动造成干扰。
[0011] 4.本发明的电流转电压电路、放大电路、滤波电路对反应腔体输出信号进行调理，得到了稳定的输出信号，提高了电子感应式加速度计的灵敏度。
[0012] 5.本发明的反馈电路采用电磁原理，对电子感应式加速度计反应腔体内的原始信号有效的补偿，减少了电子感应式加速度计稳定的时间。附图说明：
[0013] 附图1是本发明的电路系统构图。
[0014] 附图2是本发明的电路运放供电部分。
[0015] 附图3是本发明的调理电路阳极供电电路、电流转电压电路、放大电路、反馈电路和滤波电路部分。
[0016] 附图4是本发明的反馈电路模块。
[0017] 附图5是本发明调理电路自噪声功率谱密度图。具体实施方式：
[0018] 实施例1
[0019] 一种电子感应式加速度计调理电路，其特征是：供电电源或外接12V供电向阳极供电电路与运放供电输送电压，所述的阳极供电电路向电化学检波器反应腔体提供阳极电压，所述的电化学检波器反应腔体将阴极作为差分输出与阳极电压形成0.3V电势差，[0020] 所述的阴极差分输出还接收运放供电输送的阴极电压，所述的阴极差分输出电流至电流转电压电路，所述的电流转电压电路将电压经过放大电路模块后输送至滤波电路模块与反馈电路模块，所述的反馈电路模块将电压输送至阴极差分输出，所述的滤波电路模块将信号输出。
[0021] 运放供电电路输入12V电压，输出±8V电压，为电路中运算放大器和芯片供电；
[0022] 阳极供电电路为阳极提供电压，分子-电子感应式加速度计要求阳、阴极之间存在0.3V电势差，同时将阴极作为差分输出进行处理；
[0023] 电流转电压电路采用积分电路进行电流电压转换，电路输入电流信号输出电压信号；
[0024] 放大电路采用反向放大电路，输出放大电压；
[0025] 反馈电路与放大电路相连，通过电磁效应改变线圈内电流大小来进行反馈调节。
[0026] 进一步的，所述的运放供电包括芯片U1，所述的芯片U1的1号端连接电容C2的一端、工作电压+V端、连接器P1的4号端、电阻R1的一端与电容C4的一端，所述的电容C2的另一端接地，
[0027] 所述的芯片U1的4号端接地，所述的芯片U1的7号端连接电阻R2的一端、电阻R1的另一端与电容C4的另一端，
[0028] 所述的芯片U1的3号端连接电阻R2的另一端、电容C3的一端、电容C1的一端与接地端；
[0029] 所述的芯片U1的8号端连接电容C3的另一端、电容C1的另一端、芯片U3的14号端与二极管D1的一端，所述的连接器P1的1号端连接所述二极管D1的另一端，所述的连接器P1的3号端接地，
[0030] 所述的连接器P1的5号端连接芯片U2的3号端、电阻R3的一端、电容C6的一端、电容C8的一端与工作电压-V端，所述的电容C6的另一端连接电阻R5的一端、电阻R3的另一端与芯片U2的4号端，所述的电阻R5的另一端连接电容C8的另一端、电容C7的一端与接地端，所述的电容C7的另一端连接芯片U2的1号端、芯片U2的8号端与三极管U4集电极c，所述的芯片U2的5号端接地，
[0031] 所述的三极管U4基极b串联电阻R7后接地，
[0032] 所述的三极管U4发射极e连接电容C10的一端、芯片U3的11号端、电容C5的一端与电阻R4的一端，所述的电容C10的另一端接地，所述的电阻R4的另一端连接电阻R6的一端、电容C5的另一端与芯片U3的3号端，所述的电阻R6的另一端连接芯片U3的12号端，所述的芯片U3的4号端连接电容C9的一端与电容C23的一端，所述的电容C9的另一端连接芯片U3的6号端，所述的电容C23的另一端连接芯片U3的13号端。
[0033] 进一步的，所述的阳极供电电路包括二极管U8，所述的二极管U8的一端连接电阻R27的一端与电阻R28的一端，所述的电阻R27的另一端连接工作电压-V端，所述的电阻R28的另一端连接运放器U5A的2号端、电阻R24的一端与电容C21的一端，所述的电容C21的另一端连接电阻R24的另一端、运放器U5A的1号端、二极管U8的另一端与接口P4的2号端，[0034] 所述的接口P4的1号端连接运放器U5B的5号端、电阻R20的一端、电容C20的一端与电阻R31的一端，所述的电阻R20的另一端连接电阻R21的一端，所述的电阻R21的另一端连接电容C20的另一端后接地，所述的电阻R31的另一端连接运放器U5A的3号端，[0035] 所述的接口P4的3号端连接运放器U5B的6号端、电阻R8的一端、电容C11的一端，所述的电阻R8的另一端连接电阻R9的一端，所述的电阻R9的另一端连接电容C11的另一端、运放器U5B的7号端与接口P5的1号端，所述的接口P5的2号端连接电容C13的一端，所述的电容C13的另一端连接电阻R14的一端，所述的电阻R14的另一端连接电阻R17的一端与电容C16的一端，所述的电容C16的另一端连接电阻R17的另一端、电阻R10的一端、电阻R12的一端与运放器U5C的11号端，所述的运放器U5C的12号端接地，所述的电阻R10的另一端连接电容C12的一端，所述的电容C12的另一端连接电阻R12的另一端、运放器U5C的10号端与所述的接口P5的3号端，所述的接口P5的5号端连接电阻R23的一端，
[0036] 所述的接口P5的4号端连接电阻R15的一端，所述的电阻R15的另一端连接电容C18的一端，所述的电容C18的另一端连接电容C19的一端、电阻R13的一端、电阻R19的一端与电容C17的一端，所述的电阻R13的另一端连接电容C14的一端，所述的电容C14的另一端连接电容C15的一端、电阻R11的一端、电阻R18的一端与运放器U5D的16号端，[0037] 所述的电阻R19的另一端连接电容C19的另一端后接地，所述的电阻R11的另一端连接电容C15的另一端、电阻R16的一端与运放器U5D的15号端，所述的电阻R16的另一端连接电容C17的另一端，所述的运放器U5D的14号端接地，所述的电阻R18的另一端连接接口P6的2号端，
[0038] 所述的接口P6的3号端接地，所述的接口P6的4号端连接工作电压+V端，所述的接口P6的5号端连接工作电压-V端，
[0039] 所述的电阻R23的另一端连接电阻R22的一端与运放器U7B的6号端，所述的电阻R22的另一端连接运放器U7B的7号端与电阻R25的一端，所述的电阻R25的另一端连接电阻R30的一端与电容C22的一端，所述的电容C22的另一端连接电阻R30的另一端、电阻R29的一端与接口P7的2号端，所述的接口P7的1号端接地，
[0040] 所述的电阻R29的另一端连接电阻R26的一端与运放器U7B的5号端，所述的电阻R26的另一端接地。
[0041] 进一步的，所述的反馈电路模块的电阻R34的一端连接Vin，所述的电阻R34的另一端连接电阻R33的一端与电容C27的一端，所述的电阻R33的另一端连接电容C27的另一端、电阻R32的一端与运放器U7A的2号端，
[0042] 所述的电阻R32的另一端连接运放器U7A的1号端，所述的运放器U7A的3号端接地。
[0043] 分子-电子感应式加速度计包括一个反应腔，该反应腔由密封腔体、敏感元件和电解液构成，其中敏感元件放置在密闭腔体内，敏感元件包括阳极、阴极以及位于阳极阴极之间的绝缘隔离层组成，腔体内充满电解液，并在阳极阴极两端加上一定的电势。当外部振动作用于反应腔的敏感轴时，导致其内部电解液产生流动，进而引起了不同电极之间的电流变化。分子-电子感应式加速度计调理电路对电极间的电流变化进行处理，以使分子-电子感应式加速度计得到稳定的灵敏度。
[0044] 附图2示出了运放供电电路电路图，运放供电电路为分子-电子感应式加速度计提供稳定的供电电压。LP2951ACD-3.3微功耗电压稳压器、LT1054具有稳压器的带开关电容器电压转换器和LT1175微功率低压差负稳压器(500mV)。由三个芯片为主的电路构成±8V稳定电压电路。其中P1为连接器，1引脚接外部12V供电，3引脚接地，4引脚为+8V电源，5引脚为-8V电源输出。由此电路得到的±8V稳定电压主要为调理电路中的运放进行供电。
[0045] 附图3示出了分子-电子感应式加速度计调理电路阳极供电电路、电流转电压电路、放大电路、反馈电路和滤波电路部分，其中P4为分子-电子感应式加速度计腔体的敏感元件简略结构其中1、3脚为敏感元件阴极，2脚为敏感元件阳极。P6为连接器，1脚连接12V电源，与运放供电电路P1相连，2脚为电压信号输出端，3脚接地，4脚连接+8V运放供电，5脚接-8V运放供电。P7为线圈，2脚接反馈信号，1脚接地。
[0046] 阳极供电电路对对腔体中的敏感元件阳极进行供电。由于分子-电子感应式加速度计要求阳极与阴极之间存在0.3V电势差，同时将阴极作为差分输出进行处理。其中AD704AR运放3引脚引入阴极电流输入，经运放1脚输出阳极供电电压。其中C21用来滤除高频噪声，尽量避免波动。本电路使用Linear公司的高精度稳压芯片LM285M-1.2，降低了电源波动带来的噪声。
[0047] 电流转电压电路使用积分电路进行电流至电压转换，模块输出电压信号，通过控制R8和R20、C11和C20来调节转换系数。其中P4为分子-电子感应式加速度计原理图，1脚与3脚分别为两个阴极电极。本模块作用是将两个阴极电流差分输入转变为电压输出，使信号可以得到进一步处理。设3脚阴极电流为I1,1脚阴极电流为I2，可得与输出电压Uout关系为：
[0048]
[0049] Up＝UN
[0050]
[0051] 放大电路与点流转电压电路相连，将电压信号进行进一步放大。放大电路采用反向放大电路，放大电路公式为：
[0052]
[0053] 因 所以可以忽略不计。
[0054] 反馈电路反馈模块通过电磁效应改变线圈内电流大小来进行反馈调节。反馈电路模块设计由两部分构成：测得线圈的传函K和闭环频响测试。
[0055] 线圈的传函K由以下步骤测得。将闭环分子-电子感应式加速度计放置于振动台，给分子-电子感应式加速度计以正弦激励，通过以下公式求得线圈的传函K。下式为闭环回路的传函表达式：
[0056]
[0057] 其中，Wff＝WS*W1*W2*Wfb(此参数可通过开环电磁激励实验直接得出)，Weefb表示电路中的反馈回路的传递函数，整个分子-电子感应式加速度计反馈的传函应该为Wfb＝Weefb*K。通过上式可求得K值，可先用振动台测试某一个频率点(此频率点可指定为加速度计最稳定的部分的任意频率)的输出，然后计算得出加速度计的灵敏度，若灵敏度与2000V/m/s不一致，可通过调整调理电路中反馈回路的矫正系数使得灵敏度等于2000V/m/s。
[0058] 闭环频响测试由附图3示出。将即图中标号为U7_3处接入原有电路反馈回路同相端(附图2中LT2078运放5脚与电源地连接处)。此处原先接地，用刀将PCB板上的绿色线割开即可，注意尽量不要让覆铜与其他引脚相连造成短路，因为覆铜全部都连接到了GND。
[0059]
[0060] 可得到传函计算公式为：，
[0061] 其中，Wff＝WS*W1*W2*Wfb，Wfb为整个分子-电子感应式加速度计的反馈传函，输入为图中所示Vin，仍为正弦激励，幅值为100mV，频率从0.01-100Hz变化，输出仍然在测试点P7端2脚进行测量。
[0062] 滤波电路为阶巴特沃斯滤波器，与放大电路相连其通带范围为0.01-50Hz，作用是滤除无用频带信号，有效降低加速度计的噪声，并提取出所需频带范围信号。
[0063] 通过测试，得到分子-电子感应式加速度计调理点路性能测试结果，自噪声功率谱密度(图5)。
[0064] 其中
[0065] Vn(1Hz)＝71.26nV
[0066] Vn(10Hz)＝34.23nV
[0067] Vn(1KHz)＝9.21nV
[0068] Vn(100KHz)＝0.38nV
[0069] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
