Рассмотрены измерительные цепи дифференциальных емкостных параметрических преобразователей, предназначенных для съема информации о колебаниях инерционной массы акселерометров или гироскопов. Проведен анализ погрешности измерительной цепи на основе операционного усилителя и намечены пути уменьшения каждой из рассмотренных составляющих результирующей погрешности. Приведены схемы измерительных цепей, обеспечивающих преобразование информативного параметра дифференциального емкостного датчика и

more »

... кцию погрешности, обусловленной неидеальностью операционного усилителя. Отмечено, что область применения измерительных цепей без операционного усилителя ограничена узким диапазоном изменения рабочих емкостей; структуры, построенные на основе операционного усилителя, имеют линейную функцию преобразования независимо от девиации рабочих емкостей. Ключевые слова: измерительная цепь, емкостный дифференциальный датчик, акселерометр, гироскоп, погрешность, фазовое разделение каналов Введение. Емкостные параметрические преобразователи датчиков физических величин могут работать в широком температурном диапазоне и характеризуются высокими метрологическими характеристиками и малым энергопотреблением. Множество различных измеряемых объектов и условий их эксплуатации определяет многообразие реализаций как параметрических преобразователей датчиков, так и измерительных цепей, причем в одних случаях это может быть моноблок, а в других -параметрический преобразователь, соединенный с измерительной цепью кабелем связи. Коррекция погрешности, вызванной емкостью соединительного кабеля, приводит к структурной избыточности измерительной цепи, а создание моноблока требует изготовления в одном корпусе или на одной подложке упрощенного варианта измерительной цепи. Эти факторы обусловливают актуальность исследований измерительных цепей емкостных датчиков (акселерометров и гироскопов) с единых позиций. Параметрические преобразователи емкостных акселерометров и гироскопов, выполненные по технологии МЭМС, имеют, как правило, дифференциальную конструкцию, состоящую из двух неподвижных электродов конденсатора, между которыми на инерционной массе расположен подвижный электрод. При изменении значения измеряемого датчиком параметра инерционная масса перемещается между неподвижными электродами, и емкости 1 С и 2 С , образованные неподвижным электродом и подвижными электродами, изменяются. В отличие от акселерометра, в гироскопе инерционная масса дополнительно совершает вынужденные виброперемещения вокруг или вдоль оси, перпендикулярной одной или двум осям гироскопа, но информативный параметр параметрического преобразователя гироскопа, так же как акселерометра, равен отношению разности емкостей 1 С и 2 С рабочих конденсаторов к их сумме, т.е. ( 1 2 С С  )/( 1 2 С С  ) [1-3], который обозначим как Р инф . Дифференциальная конструкция параметрического преобразователя (ПП) любого датчика, по сравнению с другими конструкциями, позволяет: -повысить линейность функции преобразования;