基于FPGA的高精度石英振梁加速度计频率测量方法研究

刘珑珑，孟俊芳

(中国空空导弹研究院，洛阳 471009)

0 引言

石英振梁加速度计是一种基于石英振梁力频特性的新型高精度固态传感器，具有直接脉冲频率输出的特点，避免了信号转换引入的速度增量误差。应用中通过检测两个振梁的频率差值获得加速度的大小和方向，进而对加速度积分可以求得运载体的速度和位置。因此，加速度计输出信号的频率测量精度直接影响导航系统的精度[1]。

常用的数字频率测量方法主要有：直接测频法、周期测频法、等精度测频法与等周期测频法。直接测频法在一定闸门时间T内测量被测频率信号的上升沿个数N，从而得到被测信号频率测量值f′=N/T，其测量精度取决于闸门长度与被测信号频率；若闸门长度确定，则被测信号频率越大，测量精度越高，故直接测频法适用于高频信号的频率测量。周期测频法通过测量被测信号一个周期内高频基准时钟fo的脉冲个数No，得到被测信号频率测量值为f′=fo/No，其测量精度取决于被测信号频率与基准信号频率；被测信号频率越低，高频基准时钟频率越高，测量精度就越高，适用于低频信号频率测量。而等精度频率测量法与等周期频率测量法通过分别对闸门时间内被测信号和高频基准时钟进行计数，能够实现等精度测量，适用于频率变化范围较大的信号的频率测量。

石英振梁加速度计输出信号频率范围一般为30kHz～40kHz，更适宜采用等精度频率测量法与等周期频率测量法进行频率测量。……