申请/专利权人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

申请日：2023-09-22

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117310303B

主分类号：G01R29/24

分类号：G01R29/24;G05B19/042;G01V7/10;G01V7/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.01.16#实质审查的生效;2023.12.29#公开

摘要：本发明涉及空间惯性传感器电荷管理技术领域，尤其涉及一种基于数字相敏解调算法的电荷测量方法，包括：S1、通过电压电源分别向两组对角极板施加不同的正弦激励，将测试质量的偏转角度作为被测信号；S2、将被测信号进行分解获得正弦激励的频率信号分量的幅值；S3、通过DDS模块生成正弦参考信号和余弦参考信号；S4、通过MAC模块获得同相分量和正交分量；S5、通过CORDIC模块对同相分量和正交分量进行开平方及反正切运算，解算被测信号中正弦激励的频率信号分量的幅值；S6、计算获得电荷解算系数；S7、计算获得测试质量上积累的电荷总量。本发明能够满足施加不同频率激励情况下的电荷测量需求，具有更高的解调精度。

主权项：1.一种基于数字相敏解调算法的电荷测量方法，用于通过FPGA软件对扭秤装置中的测试质量所积累的电荷总量进行计算，所述扭秤装置包括悬丝、测试质量、四个极板，其中，所述悬丝的一端固定在安装平台上，所述悬丝的另一端悬挂所述测试质量，将四个极板分为两两一组，均布在所述测试质量的两侧，且四个极板与所述测试质量的距离处处相等，将四个极板通过导线与电压电源相连；所述FPGA软件包括DDS模块、MAC模块、CORDIC模块，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、通过所述电压电源分别向两组对角极板施加不同的正弦激励，将所述测试质量的偏转角度作为被测信号，所述正弦激励ui： 其中，i为第i块极板，为所述正弦激励的幅值的绝对值，为所述正弦激励的频率；S2、将所述被测信号进行分解获得所述正弦激励的频率信号分量的幅值A1： 其中，ε为真空介电常数，ε＝8.85×10-12Fm，b为位于同一侧的两个极板的中心之间的距离，S为测试质量与各极板组成的电容器的有效面积，d0为测试质量与各极板的间距，为扭秤装置的传递函数的振幅响应，uTM为测试质量的表面电势，CT为扭秤装置的总电容，Q为测试质量上积累的电荷；S3、通过所述DDS模块生成与所述正弦激励的频率相同的正弦参考信号和余弦参考信号；S4、通过所述MAC模块将所述被测信号分别与所述正弦参考信号和所述余弦参考信号进行乘法累加求和获得同相分量和正交分量；S5、通过所述CORDIC模块对所述同相分量和所述正交分量进行开平方及反正切运算，解算所述被测信号中正弦激励的频率信号分量的幅值A1： 其中，Vr为同相分量，Vq为正交分量；S6、将所述测试质量的表面电势的表达式代入式3，并将式3与式4进行联立，计算获得电荷解算系数B： S7、通过式4和式5计算获得所述测试质量上积累的电荷总量Q：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于数字相敏解调算法的电荷测量方法

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