參考電壓(VREF)輸出。以低漂移、高穩(wěn)定性運(yùn)放OPA340組成的運(yùn)放電路給傾角傳感器SCA100T提供電源，能保證電源紋波小，工作穩(wěn)定。

2、 信號(hào)的數(shù)學(xué)處理
2．1ADC精度控制
       C8051F350內(nèi)部有具有2個(gè)獨(dú)立的抽取濾波器(SINC3濾波器和快速濾波器)和1個(gè)可編程增益放大器。根據(jù)參考文獻(xiàn)SINC3濾波器RMS噪聲小，精度高，缺點(diǎn)是輸出速率較低，而快速濾波器則相反。本設(shè)計(jì)對(duì)速率要求低，而對(duì)精度要求高，因此選用SINC3濾波器。SINC3濾波器典型RMS噪聲如表1所示。從表1可知，較高的抽取比需要較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換周期，即輸出字速率較低，但具有較低噪聲。根據(jù)參考文獻(xiàn)，采用SINC3濾波器時(shí)，該模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的實(shí)際分辨率為：根據(jù)實(shí)際分辨率的公式(1)可知，當(dāng)抽取比為1 920，輸出字速率為10 Hz時(shí)，根據(jù)實(shí)際分辨率的公式(1)可得到實(shí)際分辨率約為20．00位。SCA100T傳感器的靈敏度為70mV／(°)，分辨率為0.0025°，ADC參考電壓VREF為2.5V，則需要能檢測(cè)的最小信號(hào)為0.0025°x70mV／°= 0.175 mV，根據(jù)0．175 mV／2．5 V="1"／14 286可知，ADC的位數(shù)至少應(yīng)為14位，即214=16 384>14 286，根據(jù)減額設(shè)計(jì)要求，取20位，所以本設(shè)計(jì)完全滿足設(shè)計(jì)要求。
2．2 溫度補(bǔ)償
      根據(jù)參考文獻(xiàn)，SCA100T-D01的溫度誤差曲線如圖6所示。通過曲線擬合，其曲線方程為：在信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集后，轉(zhuǎn)換為角度輸出時(shí)，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的傾角傳感器SCA100T處的溫度值，就可以根據(jù)溫度補(bǔ)償曲線補(bǔ)償相應(yīng)的角度值，將溫度對(duì)傾角測(cè)量的影響降到最低。
2．3 曲線擬合
       由于SCA100T系列傳感器輸出與傾斜角度存在非線性關(guān)系(非線性誤差在測(cè)量范圍內(nèi)為0.11°)，這樣不利于分析處理測(cè)量結(jié)果。因此必須采取相應(yīng)的線性化措施，以補(bǔ)償傳感器引入的非線性。傳統(tǒng)方法中多數(shù)采用硬件方法，實(shí)現(xiàn)方法比較復(fù)雜，且穩(wěn)定性和可靠性難以控制。
       由于SCA100T系列傳感器的非線性特性是已知的，則可以利用相應(yīng)的校正函數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。由于微處理器具有很強(qiáng)的函數(shù)運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理能力，用編程的方法可以很容易實(shí)現(xiàn)所需的校正函數(shù)。本設(shè)計(jì)采用SOC通過軟件編程的方法修正非線性。
        在設(shè)計(jì)時(shí)，將SCA100T-D01傳感器的測(cè)量范圍進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，如將傾角為3°的這段曲線劃分為2．5°～3．5°，并將擬合曲線修改為下式：式中，XIN為模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出值經(jīng)內(nèi)部SINC3濾波器濾波后得到的采樣值，TER為SCA100T傳感器的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償值，PI為圓周率。上式既修正了傳感器輸出的非線性，又修正了溫度對(duì)傳感器的影響。
3 、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
       該傾角測(cè)量系統(tǒng)在MC019-JJ2數(shù)字式2"光學(xué)分度頭標(biāo)準(zhǔn)儀器上進(jìn)行了分度和性能測(cè)試。MC019-JJ2數(shù)字式2"光學(xué)分度頭是一種對(duì)裝夾在其主軸上的工件進(jìn)行角度分度或進(jìn)行角度檢驗(yàn)的精密光學(xué)計(jì)量?jī)x器，其顯示當(dāng)量為1"。測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。
       從測(cè)試數(shù)據(jù)可知，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的偏差有正有負(fù)，其主要原因在于這些測(cè)試點(diǎn)的曲線擬合是獨(dú)立的，互不影響。另外，在30°時(shí)絕對(duì)誤差最大，最大的絕對(duì)誤差為0．0044°，在1°時(shí)相對(duì)誤差最大，為0．001 8／1≈0．018％。
4、 結(jié)束語
      本文采用MEMS傾角傳感器SCA100T的模擬接 口為輸出，采用其數(shù)字接口實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，同時(shí)采用基準(zhǔn)源和運(yùn)放驅(qū)動(dòng)作為傳感器的電源，提高了傳感器輸出的精度和穩(wěn)定性；信號(hào)處理時(shí)，采用低漂移運(yùn)放處理電路和差分模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，有效提高了信號(hào)的信噪比和共模抑制比；采用正弦曲線擬合，有效改善了信號(hào)輸出的線性度。經(jīng)過以上多方面信號(hào)處理和優(yōu)化，在測(cè)量范圍 內(nèi)系統(tǒng)最大絕對(duì)誤差為0．004 4°。并且系統(tǒng)集成度較高，體積小，成本低，可以滿足地質(zhì)石油勘探、設(shè)備安裝、道路橋梁建設(shè)等工程應(yīng)用以及機(jī)器人控制、坦克和艦船火炮平臺(tái)控制、飛機(jī)姿態(tài)控制等系統(tǒng)的自動(dòng)水平調(diào)節(jié)應(yīng)用。