摆式石英加速度计传导抗扰度分析与试验

　　1　引言

　　目前常规导弹的制导系统多采用摆式石英加速度计作为其惯性敏感元件。随着战场电磁环境的逐步复杂,导弹武器系统的电磁兼容性问题越发显得重要。作为常规导弹控制系统的惯性敏感元件,极易受到外界电磁干扰,影响导弹命中精度。迫切需要对摆式石英加速度计电磁兼容性进行分析与测试,找出其正常工作时易受干扰的频率,为提出合理的抗电磁干扰方法和具体防护措施奠定基础。

　　2　摆式石英加速度计的组成与工作原理

　　2.1　组成

　　石英挠性加速度计属于单轴、摆式挠性支承力矩平衡加速度计。由表头和伺服放大器组成。表头由检测质量、差动电容器、力矩器、阻尼器和壳体组成[1]。

　　2.2　工作原理

　　石英挠性加速度计的检测质量具有摆性,当视加速度.W沿其输入轴方向作用时,便产生与视加速度方向相反的惯性力矩Me= ml.W。此力矩使检测质量绕其挠性平桥转轴转动,电容传感器就敏感出检测质量产生的位移,并以电信号形式输出,经伺服放大器放大、变换和校正,以电流形式送至力矩器动线圈,从而产生再平衡力矩。于是输出电流I与输入视加速度.W成正比,I的大小便成了视加速度的量测值。将输出电流I经I/F变换器变换,即可输出数字脉冲信号到计算机上。其工作原理图[1]如图1。

　　3　电路分析

　　由图1可以看出,表头主要由一些机械部件组成,外界的电磁信号难以对其产生干扰。容易产生干扰的部位是伺服放大器,它主要由前置放大电路和功率放大电路两部分组成。前放电路包括基准三角波发生器、差动电容检测器、电流积分器和功放前置放大器。它主要完成电信号换、放大和校正。功率放大电路完成电流信号的再次放大,提供力矩器所需的再平衡电流。

　　在整个伺服放大器中,基准三角波发生器产生三角波电压,作为差动电容检测器的两个NPN型晶体管的输入电压,根据三极管的工作特性,它将处于导通或截至状态,在此期间两个检测电容通过二极管向信号源放电,输出矩形波电流。三角波发生器是一个易干扰源,通过电路(如图2)分析,可以求得其振荡周期,在其上加一个同工作频率的脉冲干扰信号,可能会对加速度计的正常工作产生影响。

　　基准三角波发生器由偏置电路、幅度控制电路、电压比较器、正负电流源和输出电路组成。该电路利用偏置电路构成的恒流源对电容C1充电、放电。恒流电流I对C1充电时,C1上的电压随时间线性增长,Uc= (1/C1)Δt,当电压增加到某一数值(2IR11)时,电压比较器电路开始控制电路管子的导通与截止,使C1以相同电流I放电,因此I上电压上升和下降的速率相同,故有良好的线性度和对称性,偏流电阻R11可调节电流I的大小及输出电压幅值。由于C1充电时的上升电压及上升时间和放电时的下降电压及放电时间相等,且转换电压2IR11所需时间为Δt=I/2=1/2f,于是三角波频率可由下式确定[3]: