微射流陀螺仪射流速度控制装置

摘要

微射流陀螺仪射流速度控制装置涉及一种微喷微流体惯性角速度传感器中，在微小尺寸范围内的微射流陀螺仪射流速度控制，该装置中桥路电阻网络(1)的输入端接微气流(10)的输出信号，桥路电阻网络的输出有两路，其中一路与差动放大器(11)、测量输出(12)顺序串联连接，桥路电阻网络的另一路输出端与恒温控制放大器(2)、A/D变换器(3)、微处理器(4)、D/A变换器(5)、电流电压变换放大器(6)、功率放大器(7)、微执行机构(8)顺序串联连接；恒温控制放大器(2)的输出端还反馈接桥路电阻网络的输入端，设定接口(9)的输出端接微处理器(4)的输入端；微执行机构的输出端维持微气流的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及传感技术与控制技术，尤其涉及一种微喷微流体惯性角速度传感器中，在微小尺寸范围内的微射流陀螺仪射流速度控制方法。

背景技术

微射流陀螺是利用封闭腔体内由周期性地驱动薄膜使气体通过狭小的小孔形成射流，射流通过检测腔，所说的检测腔的中部设置若干对称的温度传感器。根据微射流陀螺的工作原理，必须在稳恒的气流速度下才能得到较高的精度。

测量气体流速的原理：在微流体流经通道处设计安放一个热线(热敏电阻)，当有流体经过时将带走热线产生的热量。流速越快，带走的热量越大；流速越慢，带走的热量越小。通过恒温电桥的测量转换，可以获得与流速平方根成正比的输出电压。要达到高精度的并且长期稳定的测量，就需要稳定气体流量。气体流量与薄膜的运动幅度，温度以及设备老化等因素有关。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种微射流陀螺仪射流速度控制装置，在微小尺寸范围内稳定气流的测量控制维持了微气流的稳定性，使测量的零点漂移减少，系统结构简洁，使系统效率和抗干扰性能便于优化。

技术方案：本发明的微射流陀螺仪射流速度控制装置由桥路电阻网络，恒温控制放大器，A/D变换器，微处理器，D/A变换器，电流电压变换放大器，功率放大器，微执行机构，设定接口，微气流，差动放大器，测量输出组成，桥路电阻网络的输入端接微气流的输出信号，桥路电阻网络的输出有两路，其中一路与差动放大器、测量输出顺序串联连接，桥路电阻网络的另一路输出端与恒温控制放大器、A/D变换器、微处理器、D/A变换器、电流电压变换放大器、功率放大器、微执行机构顺序串联连接；恒温控制放大器的输出端还反馈接桥路电阻网络的输入端，设定接口的输出端接微处理器的输入端；微执行机构的输出端维持微气流的稳定性。

桥路电阻网络有两个桥路，即：恒温控制桥路、气流偏移测量桥路，恒温控制桥路中第一电阻、第二电阻、第三电阻各为桥路的一臂，第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻组成的气流偏移测量桥路构成恒温控制桥路的另一臂，恒温控制桥路的差动输出电压送给恒温控制放大器；在气流偏移测量桥路中第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻各为该桥路的一臂，气流偏移测量桥路的差动输出电压送给差动放大器；其中，第四电阻(R4)、第五电阻为半导体热敏电阻。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、维持了微气流的稳定性，使测量的零点漂移减少。

2、桥路电阻网络有两个桥路：恒温控制桥路、气流偏移测量桥路，使系统结构简洁，便于安排。

3、在微机控制下的微执行机构运动使系统效率和抗干扰性能便于优化。

附图说明

图1是本发明控制装置的总体框图，其中有：桥路电阻网络1，恒温控制放大器2，A/D变换器3，微处理器4，D/A变换器5，电流电压变换放大器6，功率放大器7，微执行机构8，设定接口9，微气流10，差动放大器11，测量输出12。

图2是本发明控制装置中桥路电阻网络的电路原理图。

具体实施方式

本发明的微射流陀螺仪射流速度控制装置中，桥路电阻网络1的输入端接微气流10的输出信号，桥路电阻网络1的输出有两路，其中一路与差动放大器11)、测量输出12顺序串联连接，桥路电阻网络1的另一路输出端与恒温控制放大器2、A/D变换器3、微处理器4、D/A变换器5、电流电压变换放大器6、功率放大器7、微执行机构8顺序串联连接；恒温控制放大器2的输出端还反馈接桥路电阻网络1的输入端，设定接口9的输出端接微处理器4的输入端；微执行机构8的输出端维持微气流10的稳定性。

桥路电阻网络1有两个桥路，即：恒温控制桥路、气流偏移测量桥路，恒温控制桥路中第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3各为桥路的一臂，第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7组成的气流偏移测量桥路构成恒温控制桥路的另一臂，恒温控制桥路的差动输出电压送给恒温控制放大器2；在气流偏移测量桥路中第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7各为该桥路的一臂，气流偏移测量桥路的差动输出电压送给差动放大器11；其中，第四电阻R4、第五电阻R5为半导体热敏电阻。

工作过程：微执行机构8的薄膜受交变电压驱动而振动。外界与腔体经由开口有流体的吸入和排出，形成相对腔体出口而言为零净质量流率但动量不为零的微气流10。喷射气流使桥路电阻网络1中半导体热敏电阻降温，改变阻值后，引起桥路产生不平衡输出电压。不平衡输出电压使恒温控制放大器2产生输出电压，放大器2输出电压送给A/D变换器3并反馈给桥路电阻网络1，桥路电阻网络中的热敏电阻中的电流增加，加热后，电阻升温，桥路在新状态下获得平衡，所以放大器2称为恒温控制放大器。A/D变换器3输出数字信号给微处理器4，设定接口9输出的数字信号也给微处理器4，微处理器4内部软件对上述两信号的偏差进行PID调节运算，调节运算的结果控制一正弦数字信号的幅值。正弦数字信号由微处理器4的软件产生，经D/A变换器5输出，转换成对应的模拟信号送给电流电压变换放大器6。电流电压变换放大器6的输出电压送给功率放大器7，功率放大器7的输出作为微执行机构8的交变驱动电压。维持热敏电阻阻值的稳定，也即维持恒温控制放大器2的输出电压的稳定性，即维持了微气流10的稳定性。

整个稳定控制装置实际上是维持半导体热敏电阻即：第四电阻R4、第五电阻R5的串联合电阻的稳定。