號(hào)采集通路信號(hào)調(diào)理電路原理圖；
[0027] 圖3為傳統(tǒng)測(cè)量方法測(cè)量結(jié)果；
[0028] 圖4為本發(fā)明某個(gè)信號(hào)采集通路測(cè)量結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 本發(fā)明的基本思路為：針對(duì)傳統(tǒng)奈奎斯特型AD與抗混疊濾波器的組合無(wú)法滿足 飛行器測(cè)量系統(tǒng)對(duì)力學(xué)環(huán)境參數(shù)高精度測(cè)量要求的現(xiàn)狀，提供一種飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)高 精度測(cè)量的系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括多個(gè)信號(hào)采集通路，各信號(hào)采集通路包括信號(hào)調(diào)理電路、 Sigma Delta型AD轉(zhuǎn)換器、FIR數(shù)字濾波器、抽取模塊。各采集通路通過(guò)Sigma Delta型 AD變換器對(duì)調(diào)理后的信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣和噪聲整形，之后用FIR數(shù)字濾波濾除高頻噪聲，最 后通過(guò)抽取技術(shù)保證數(shù)據(jù)輸出速率要求，實(shí)現(xiàn)了該路信號(hào)的高精度測(cè)量，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多 路飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)的高精度測(cè)量。
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，如圖1所示，每個(gè)信號(hào)采集通路包括 信號(hào)調(diào)理電路、Sigma Delta型AD轉(zhuǎn)換器、FIR數(shù)字濾波器、抽取模塊。過(guò)采樣技術(shù)大大降 低了對(duì)前端抗混疊濾波器的要求，本方案中可不再使用抗混疊濾波器或者在信號(hào)調(diào)理電路 前使用簡(jiǎn)單的一階RC低通濾波器。先通過(guò)調(diào)理電路將被測(cè)信號(hào)范圍調(diào)整至AD所需要的范 圍；采用Sigma Delta型AD進(jìn)行過(guò)采樣并實(shí)現(xiàn)噪聲整形，即通過(guò)過(guò)采樣和噪聲整形技術(shù)將 大部分量化噪聲分布在頻率更高的頻段；之后通過(guò)數(shù)字低通濾波器濾除高頻段的噪聲，提 高信噪比；最后通過(guò)數(shù)據(jù)抽取得到需要的數(shù)據(jù)輸出速率。
[0031] 如圖2所示，信號(hào)調(diào)理電路的主要功能是為完成單端模擬信號(hào)到差動(dòng)模擬信號(hào)的 轉(zhuǎn)換，來(lái)適應(yīng)Sigma Delta型AD轉(zhuǎn)換器的差分輸入需求。在輸入信號(hào)和差動(dòng)轉(zhuǎn)換電路之間 通過(guò)電壓跟隨器進(jìn)行阻抗匹配，電壓跟隨器的輸出電壓等于該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)輸 入電壓Vin，第一運(yùn)算放大器選擇高輸入阻抗的運(yùn)算放大器。差動(dòng)轉(zhuǎn)換電路通過(guò)兩個(gè)反向比 例運(yùn)算電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，Vo-為信號(hào)調(diào)理電路輸出的差動(dòng)信號(hào)的負(fù)端，Vo+為信號(hào)調(diào)理電路輸出 的差動(dòng)信號(hào)的正端
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)高精度測(cè)量的系統(tǒng)，其特征在于：包括多個(gè)信號(hào)采集通 路，每個(gè)信號(hào)采集通路包括信號(hào)調(diào)理電路、SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器、FIR數(shù)字濾波器、抽取 豐吳塊； 信號(hào)調(diào)理電路，從飛行器的傳感器及變換器接收一路力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，該路力 學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)是振動(dòng)參數(shù)或噪聲參數(shù)或沖擊參數(shù)，該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)的最 高頻率fc，將該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)的幅度范圍調(diào)整至SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器所需 要的輸入范圍，送至SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器； SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器對(duì)該路信號(hào)調(diào)理電路調(diào)整后的力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行R倍過(guò)采樣，傳統(tǒng)的測(cè)量方法是通過(guò)乃奎斯特型AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，該乃奎斯特型AD轉(zhuǎn)換 器的采樣頻率fs大于等于兩倍的信號(hào)最高頻率fc，過(guò)采樣頻率為RXfs，過(guò)采樣后，Sigma Delta型AD轉(zhuǎn)換器采用SigmaDelta調(diào)制技術(shù)對(duì)該路信號(hào)進(jìn)行噪聲整形，輸出該路力學(xué)環(huán) 境參數(shù)數(shù)字信號(hào)，該力學(xué)環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)的量化噪聲不均勻地分布在〇到RXfs/2間的 頻率范圍； FIR數(shù)字濾波器，對(duì)SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器噪聲整形后的該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)數(shù)字信 號(hào)進(jìn)行數(shù)字低通濾波，濾除高頻噪聲； 抽取模塊設(shè)定M因子，M因子即抽取比例，抽取模塊按照M因子對(duì)FIR數(shù)字濾波器進(jìn)行 數(shù)字低通濾波后的該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抽取，以減低數(shù)據(jù)輸出速率，所述M因 子的選擇范圍為根據(jù)M因子抽取后數(shù)據(jù)輸出速率大于等于兩倍的信號(hào)最高頻率fc。
2. -種飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)高精度測(cè)量的系統(tǒng)，其特征在于：所述的信號(hào)調(diào)理電路包 括電壓跟隨器電路、差動(dòng)轉(zhuǎn)換電路； 電壓跟隨器電路包括第一運(yùn)算放大器；差動(dòng)轉(zhuǎn)換電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、 第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器；第 一運(yùn)算放大器的輸入正端作為信號(hào)輸入，第一運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端連接第一運(yùn)算放大器 的輸出端，第四電阻R4的一端連接第一運(yùn)算放大器的輸出端，第四電阻R4的另一端連接第 二運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端，第六電阻R6的一端連接第二運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端，第六電阻 R6的另一端連接第二運(yùn)算放大器的輸出端，并作為輸出信號(hào)的負(fù)端； 第二運(yùn)算放大器的正端通過(guò)第五電阻R5接地； 第二運(yùn)算放大器的輸出端通過(guò)第一電阻Rl連接第三運(yùn)算放大器的輸入負(fù)端，第三運(yùn) 算放大器的輸入正端通過(guò)第二電阻R2接地，第三電阻R3的一端連接第三運(yùn)算放大器的輸 入負(fù)端，第三電阻R3的另一端連接第三運(yùn)算放大器的輸出端，并作為輸出信號(hào)的正端。
3. -種飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)高精度測(cè)量的方法，其特征在于：包括步驟如下： (1) 信號(hào)調(diào)理電路，從飛行器的傳感器及變換器接收一路力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，該路 力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)是振動(dòng)參數(shù)或噪聲參數(shù)或沖擊參數(shù)，該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)的 最高頻率fc，將該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)的幅度范圍調(diào)整至SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器所 需要的輸入范圍，送至SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器； (2) SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器對(duì)該路步驟（1)信號(hào)調(diào)理電路調(diào)整后的力學(xué)環(huán)境參數(shù)模 擬信號(hào)進(jìn)行R倍過(guò)采樣，傳統(tǒng)的測(cè)量方法是通過(guò)乃奎斯特型AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，該乃奎斯 特型AD轉(zhuǎn)換器的采樣頻率fs大于等于兩倍的信號(hào)最高頻率fc，過(guò)采樣頻率為RXfs，過(guò)采 樣后，SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器采用SigmaDelta調(diào)制技術(shù)對(duì)該路信號(hào)進(jìn)行噪聲整形，輸 出該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)，該力學(xué)環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)的量化噪聲不均勻地分布在O到RXfs/2間的頻率范圍； (3)FIR數(shù)字濾波器對(duì)步驟（2)SigmaDelta型AD轉(zhuǎn)換器噪聲整形后的該路力學(xué)環(huán)境參 數(shù)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字低通濾波，濾除高頻噪聲； ⑷抽取模塊設(shè)定M因子，M因子即抽取比例，抽取模塊按照M因子對(duì)步驟（3)FIR數(shù) 字濾波器進(jìn)行數(shù)字低通濾波后的該路力學(xué)環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行抽取，以減低數(shù)據(jù)輸出速 率，所述M因子的選擇范圍為根據(jù)M因子抽取后數(shù)據(jù)輸出速率大于等于兩倍的信號(hào)最高頻 率fc〇
【專利摘要】一種飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)高精度測(cè)量的系統(tǒng)及方法，為實(shí)現(xiàn)飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)的高精度測(cè)量，本方法首先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，選用Sigma Delta型AD變換器對(duì)調(diào)理后信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣和噪聲整形，通過(guò)FIR數(shù)字濾波濾出高頻噪聲，最后通過(guò)抽取技術(shù)保證數(shù)據(jù)輸出速率要求，實(shí)現(xiàn)了飛行器力學(xué)環(huán)境參數(shù)的高精度測(cè)量。
【IPC分類】H03M1-12, G01D3-036
【公開(kāi)號(hào)】CN104729540
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510065347
【發(fā)明人】馮曉妍, 歐征宇, 李昱, 李大全, 張晶, 叢偉, 李曉斐, 寧高利, 魏雙成, 張青學(xué), 楊小龍, 關(guān)詠梅, 張媛, 郭世友, 厲智強(qiáng), 高楓, 王剛
【申請(qǐng)人】北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日