抑制加速度对微机械气体摆式倾斜仪的干扰及相关信号处理

摘要

到目前为止，对于姿态角的测量普遍采用加速度计测量倾角的方法，其测量原理都是基于对重力方向的敏感，测量重力加速度在加速度计两个轴上的分量大小，从而确定加速度计的倾斜角度。目前直接用来测量倾斜角的传感器多采用重力摆的结构，分为固体摆、液体摆和气体摆式三种。通常利用重力作用的固体摆式和液体摆式倾角传感器作长时间静态倾角的测量具有较高的准确度，但在动态情况下，会敏感倾斜成分（重力加速度）以外的加速度，传感器分辨不出加速度信号和倾角信号，如旋转时的离心加速度；速度变化时的移动加速度；有振动引起的振动加速度等。这种外界加速度的干扰会引起测量误差，从而大大降低了固体摆式和液体摆式倾角传感器的检测准确度，不能有效的进行测量和控制。为克服传统倾斜仪受加速度干扰比较严重的缺陷，采用热敏电阻作为热源和敏感元件，在密闭腔中使气体产生自然对流，利用硬件电路和软件补偿技术将运动载体的姿态信号提取并进行处理，研制出能够抑制外界加速度干扰的气流式传感器。根据气流式倾角敏感元件的输出特点建立了抗加速度干扰数学模型，设计了抗加速度干扰程序，实现软件滤波抑制扰动加速度干扰，传感器抗加速度干扰能力在特定带宽条件下达到90％以上。
　　 本文主要介绍了抑制加速度倾斜仪的结构原理和滤波算法，编写了抑制加速度干扰的程序，相关技术如数字信号处理，神经网络，MATLAB等也做出了详细的介绍。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2倾斜仪研究现状

1.3本文的主要研究内容

1.4论文的结构安排

第2章 微机械倾斜仪的结构和信号检测

2.1引言

2.2倾斜仪的结构

2.3信号检测

2.3.1信号的拾取

2.3.2信号预处理

2.4本章小结

第3章 微机械倾斜仪的信号补偿

3.1引言

3.2倾斜仪的温度--零位补偿

3.2.1串行数据通信

3.2.2基于MSC1214单片机温度补偿程序

3.3倾斜仪温度-灵敏度补偿

3.4倾斜仪线性度补偿

3.5本章小结

第4章 微机械倾斜仪的信号处理

4.1引言

4.2抑制加速度干扰

4.2.1抑制加速度干扰理论模型

4.2.2抑制加速度干扰的实现

4.3数字信号处理在系统中的应用

4.3.1经典数字信号处理

4.3.2神经网络带来的思考

4.3.3小波分析

4.4本章小结

第5章 抑制加速度干扰的硬件系统

5.1引言

5.2 MSC121X的结构及性能

5.2.1模拟特性

5.2.2数字特性

5.3硬件电路设计

5.4 A/D采样芯片的性能比较

5.5 温度传感器DS18B20

5.6本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

附录

个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果