本發(fā)明涉及慣性導航系統(tǒng)中加速度計的i/f電路測試領域，尤其涉及一種i/f電路線性度校準方法及驗證方法。

背景技術：

1、加速度計中i/f電路線性度是影響慣性導航產(chǎn)品動態(tài)性能的重要因素之一。目前對于慣性導航產(chǎn)品i/f電路線性度測試，大多基于多功能校準儀提供恒定電流進行測試。

2、i/f電路是采用部分分離元件的電荷平衡式電路，依據(jù)電荷平衡，通過電流積分器來實現(xiàn)電流/頻率的轉換。當輸入電流時，積分器輸出電壓波形為鋸齒波，當鋸齒波的幅度達到設定的閾值電壓時，信號采集電路控制開關接通積分器，使反向恒流源電流、輸入電流一同進入積分器進行放電，放電結束后信號采集電路控制開關管接通地端，恒流源電流被旁路，如此往復，控制積分器進行充放電，保持電荷平衡。

3、現(xiàn)有電荷平衡式i/f電路的調試方法為使用多功能校準儀輸出一個標準的恒流激勵至輸入電流端，電流通過積分器到采集處理電路后得到數(shù)字脈沖結果，根據(jù)項目需要對i/f電路各參數(shù)進行調試，使標準恒流激勵下的數(shù)字脈沖滿足項目要求。一般情況下，i/f電路的標度因數(shù)為8000。調試時選擇標準恒流激勵為1ma，在該恒流激勵作用下，對i/f電路進行調試，當調試完成后，i/f電路對應的脈沖輸出為8000。

4、在理想情況下，i/f轉換電路的輸出脈沖值與激勵電流值保持線性相關，然而，在大電流激勵下，i/f電路重要元器件如開關管、三極管等因高速開斷等，產(chǎn)生漏電流，同時，精密電阻溫度升高，阻值變化，也會影響放電電流。變化的電流如漏電路、放電電流等經(jīng)過積分器到達采集處理電路，影響數(shù)字脈沖結果，使得大電流激勵下的脈沖值發(fā)生變化，最終影響全量程范圍內(nèi)的線性度結果。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對i/f電路中大電流激勵下的脈沖值發(fā)生變化，影響全量程范圍內(nèi)的線性度結果的問題，提供了一種i/f電路線性度校準方法及驗證方法。

2、一種i/f電路線性度校準方法，其特征在于，包括以下步驟：

3、s1：計算被測i/f電路二階擬合曲線系數(shù)：對被測i/f電路進行電流掃描，測得i/f電路在不同輸入電流值ii下的脈沖值ni，其中，ii為被測i/f電路第i個輸入值，i＝1，2，...，n，n≥6，ni為被測i/f電路在ii輸入下求得的脈沖測量值，將各脈沖值ni除以標度因數(shù)得到脈沖比例值pi，將輸入電流值ii作為x坐標，將脈沖比例值pi作為y坐標，對n個脈沖比例值p1，p2，...pn，和對應的輸入電流值i1，i2，..in進行二階曲線擬合，求出二階擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)a0、一次項系數(shù)a1和二次項系數(shù)a2；

4、s2：計算當前輸入電流ij下的i/f電路脈沖比例系數(shù)pj：通過二階曲線擬合系數(shù)a0、a1、a2計算出i/f電路工作在當前輸入電流ij下的i/f電路脈沖比例系數(shù)pj；

5、s3：使用脈沖比例系數(shù)pj進行補償：補償后的i/f電路脈沖校準值nj′＝nj/pj，其中，nj為當前輸入電流ij下的i/f電路脈沖原始測量值。

6、在進行步驟s1時，通過所述二階曲線擬合，得到式(1)如下，求出二階擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)a0、一次項系數(shù)a1和二次項系數(shù)a2：

7、p(x)＝a2×x2+a1×x1+a0×x0????????????????????(1)

8、上述式(1)中，

9、x——各輸入電流值ii，

10、p(x)——各輸入電流值所對應的脈沖值除以標度因數(shù)后得到的各脈沖比例值。

11、在進行步驟s2時，通過式(2)計算出理想情況下在待補償激勵電流值ij下的脈沖比例系數(shù)pj，式(2)如下所示：

12、pj＝a2×j2+a1×j1+a0×j0?????????????????????(2)

13、上述式(2)中，

14、j——待補償激勵電流值ij，

15、pj——脈沖比例系數(shù)。

16、在進行步驟s3時，使用脈沖比例系數(shù)pj對測得脈沖值nj進行補償，計算如式(3)所示：

17、nj′＝nj/pj???????????????????????????(3)

18、上述式(3)中，

19、nj′——補償后的i/f電路脈沖校準值，

20、nj——當前輸入電流ij下的i/f電路脈沖原始測量值，

21、pj——脈沖比例系數(shù)。

22、一種基于上述i/f電路線性度校準方法的i/f電路線性度驗證方法，包括以下步驟：

23、f1：根據(jù)式(1)至(3)計算出被測i/f電路在不同激勵電流值下i1、i2、...、in補償后的脈沖值，通過算式(4)得到補償后脈沖值數(shù)組n(i1)′，n(i2)′，...，n(in)′，其中，n(in)′的算式(4)如下：

24、

25、上述式(4)中，

26、n——代表總量程范圍內(nèi)對被測i/f電路進行電流掃描的電流掃描點總數(shù)，

27、n(in)——在激勵電流值in下測量得到的原始脈沖值；

28、n(in)'——在激勵電流值in下得到補償后的脈沖值；

29、f2：計算補償后i/f電路線性度，首先將不同激勵電流值下的電流值i1、i2、...、in視為x軸數(shù)據(jù)，將每個激勵電流值所對應的補償后脈沖值n(i1)′，n(i2)′，...，n(in)′作為y軸數(shù)據(jù)，對其進行線性擬合，得到擬合直線的斜率k和截距b，求得每個激勵電流值所對應的擬合直線脈沖值n(in)″；

30、

31、上述式(5)中，

32、k、b——線性擬合系數(shù)，斜率k和截距b，

33、n(in)″——在激勵電流值in下的擬合直線脈沖值。

34、f3：計算i/f電路的校準后非線性度誤差kd，算式(6)所示：

35、

36、本發(fā)明具有以下有益效果：

37、本發(fā)明的i/f電路線性度校準方法，通過計算被測i/f電路二階擬合曲線系數(shù)、計算當前輸入電流ij下的i/f電路脈沖比例系數(shù)pj、使用脈沖比例系數(shù)pj進行補償三個步驟，使得i/f電路的輸入輸出關系盡可能接近線性，即使半導體元器件出現(xiàn)漏電流或精密電阻阻值變化等導致輸出偏離線性，也能通過本發(fā)明的補償方法使補償后的輸入輸出關系回歸線性，達到了減小i/f電路線性度測試誤差、提高測試精度的目的。本發(fā)明的i/f電路線性度驗證方法，具有與i/f電路線性度校準方法相應的技術特征，因此具有相應的技術效果，在此不再贅述。

技術特征：

1.一種i/f電路線性度度校準方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的i/f電路線性度校準方法，其特征在于，在進行步驟s1時，通過所述二階曲線擬合，得到式(1)如下，求出二階擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)a0、一次項系數(shù)a1和二次項系數(shù)a2：

3.根據(jù)權利要求2所述的i/f電路線性度校準方法，其特征在于，在進行步驟s2時，通過式(2)計算出理想情況下在待補償激勵電流值ij下的脈沖比例系數(shù)pj，式(2)如下所示：

4.根據(jù)權利要求3所述的i/f電路線性度校準方法，其特征在于，在進行步驟s3時，使用脈沖比例系數(shù)pj對測得脈沖值n進行補償，計算如式(3)所示：

5.一種基于權利要求1至4中任一項所述i/f電路線性度校準方法的i/f電路線性度驗證方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及I/F電路測試領域，尤其涉及一種I/F電路線性度校準方法及驗證方法。校準方法包括S1：對被測I/F電路進行電流掃描，測得I/F電路在不同輸入電流值I<subgt;i</subgt;下的脈沖值N<subgt;i</subgt;，將各脈沖值N<subgt;i</subgt;除以標度因數(shù)得到脈沖比例值p<subgt;i</subgt;，對n個脈沖比例值p<subgt;1</subgt;，p<subgt;2</subgt;，...p<subgt;n</subgt;，和對應的輸入電流值I<subgt;1</subgt;，I<subgt;2</subgt;，..I<subgt;n</subgt;進行二階曲線擬合，求出二階擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)a<subgt;0</subgt;、一次項系數(shù)a<subgt;1</subgt;和二次項系數(shù)a<subgt;2</subgt;；S2：通過二階曲線擬合系數(shù)a<subgt;0</subgt;、a<subgt;1</subgt;、a<subgt;2</subgt;計算出I/F電路工作在當前輸入電流I<subgt;j</subgt;下的I/F電路脈沖比例系數(shù)p<subgt;j</subgt;；S3：補償后的I/F電路脈沖校準值N<subgt;j</subgt;′＝N<subgt;j</subgt;/p<subgt;j</subgt;。驗證方法包括F1：計算出被測I/F電路在不同激勵電流值下補償后的脈沖值數(shù)組；F2：計算補償后I/F電路線性度，F(xiàn)3：計算I/F電路的校準后非線性度誤差K<subgt;D</subgt;。

技術研發(fā)人員：潘惠坤,歐陽英圖,陽濤,劉曉慶,劉三湘,楊光宇,張前前,陳奕貝,龔銳
受保護的技術使用者：湖南航天機電設備與特種材料研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2