CN105737856A - 一种惯性测量单元频率特性测试方法 - Google Patents

一种惯性测量单元频率特性测试方法 Download PDF

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CN105737856A CN201610183450.8A CN201610183450A CN105737856A CN 105737856 A CN105737856 A CN 105737856A CN 201610183450 A CN201610183450 A CN 201610183450A CN 105737856 A CN105737856 A CN 105737856A
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孙丽艳
姚少非
楚贤
张宏彬
靳猛
曾宪超
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China Aerospace Times Electronics Corp
Beijing Aerospace Control Instrument Institute
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices

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Abstract

本发明公开了一种惯性测量单元频率特性测试方法，将惯性测量单元加速度计输出的模拟量及地信号引出接至振动测试设备作为输出信号，振动测试设备自带的力锤数据作为输入信号。输入输出通过同轴电缆连至振动测试设备上实现了输入信号输出信号的同步。最终将输入输出数据进行分析得出***的幅频和相频特性，相比传统的使用振动台的测试方法更加快速，易操作。提高了惯性测量单元的测试效率。

Description

一种惯性测量单元频率特性测试方法
技术领域
本发明涉及一种惯性测量单元，特别是一种MEMS惯性测量单元的频率特性测试方法。
背景技术
惯性测量单元的频率特性可以考核***的带宽，是总体对惯性测量单元性能考核的重要指标，传统的频率特性测试方法是通过振动台给出输入振动信号，惯性测量单元各加速度计的输出作为频率特性测试方法的输出。将输入输出做传递函数分析进而得出惯性测量单元的幅频，相频。
将惯性测量单元加速度计的输出引出接入振动台的控制***中，开启振动台，启振后振动台控制***会给出信号，惯性测量单元开始输出，振动台控制仪采集振动信号及惯性测量单元的输出。两组数据采集完成后对两者进行传递函数分析得出结果。
传统的频率特性测试方法，输入的振动信号需要振动台提供，同时也需要将惯性测量单元加速度计的输出信号接至振动台的控制仪中，该测试方法不仅需要设计人员还需要环境测试中心测试人员配合。测试流程复杂且需要外协配合，增加了额外的成本。
发明内容
本发明解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种惯性测量单元频率特性测试方法，利用便携式的振动测试设备自带的力锤代替了庞大的振动台***，通过振动测试设备及测试程序实现了力学信号的输入和惯性测量单元输出的同步。
本发明的技术方案是：一种惯性测量单元频率特性测试方法，步骤如下：
(1)将惯性测量单元固定在振动工装上；将三个加速度计分别输出的模拟量AX,AY,AZ信号线以及惯性测量单元的地线引出待用；
(2)将同轴电缆的一端剥离，分别引出信号线及地线；采用同样的方法处理3根同轴电缆待用；
(3)将步骤(1)引出的AX,AY,AZ信号线分别焊接至步骤(2)引出的3根信号线上；步骤(2)引出的3根地线用导线串联在一起后焊接至步骤(1)引出的惯性测量单元的地线上；
(4)将3根同轴电缆的另一端分别插接在振动测试设备的三个输入端口2，3，4，分别对应惯性测量单元的三个加速度计输出AX,AY,AZ；
(5)取出该振动测试设备自带的力锤，通过测试线缆将力锤接入振动测试设备的输入端口1；
(6)用网线将振动测试设备及测试电脑连接，各个***通电，打开测试程序，在设置通道参数为4通道，分别对应力锤信号、AX信号,AY信号,AZ信号，在开始条件界面将触发方式选择为锤击触发方式，其余各参数采用默认值；
(7)用力锤在振动工装上表面敲击，触发后测试电脑自动采集各个通道的数据；
(8)数据采集完成后，在分析菜单中点击传递函数分析，将力锤信号设置为输入信号，将AX信号作为输出信号，得出惯测单元在X方向的传递函数；依次将AY、AZ信号选为输出信号，即可得出Y、Z方向的传递函数。
所述的振动测试设备为东方测振研究所生产的DASP振动测试设备。
所述步骤(6)中具体操作步骤为：用网线将振动测试设备及测试电脑连接，各个***通电，打开测试程序，在设置界面中的通道界面，选择通道数目为4，通道1命名为“lichui”,单位设置为“N”，灵敏度参数设置为4.02；通道2命名为AX，单位设置为“m/ss”，通道3命名为AY，单位设置为“m/ss”，通道4命名为AZ，单位设置为“m/ss”，在开始条件界面将触发方式选择为锤击触发方式，其余各参数采用默认值；设置完成后，开始采集。
本发明与现有技术相比的优点在于：
将惯性测量单元中加速度计的模拟信号引出作为振动信号的响应，并将同轴电缆的信号线和地线分别引出，加速度计信号通过更改过的同轴电缆连接至振动测试设备上。从而实现了便携式振动测试设备代替庞大的振动台***，惯性测量单元的输出也仅需要通过同轴电缆插接至振动测试设备中，避免了繁杂的对振动台控制***的改变。整个试验仅需设计人员即可完成测试。测试方法更加简单易操作，提高了测试的效率同时也节约了试验成本。
附图说明
图1为本发明整体示意图；
图2为力锤信号；
图3为惯性测量单元幅频和相频特性。
具体实施方式
本发明的具体实施方式为：
(1)如图1所示，将惯性测量单元固定在振动工装上；将三个加速度计分别输出的模拟量AX,AY,AZ信号线以及惯性测量单元的地线引出待用；
(2)将同轴电缆的一端剥离，分别引出信号线及地线。采用同样方法处理3根同轴电缆待用。
(3)将步骤(1)引出的AX,AY,AZ信号线分别焊接至步骤(2)引出的3根信号线。步骤(2)引出的3根地线用导线串联在一起然后焊接至步骤(1)引出的惯性测量单元的地线上；
(4)将3根同轴电缆的另一端分别插接在振动测试设备的三个输入端口2，3，4，分别对应惯性测量单元的三个加速度计输出AX,AY,AZ；
(5)取出该测振设备自带的力锤，通过测试线缆将力锤接入测振设备的输入端口1；
(6)用网线将振动测试设备及测试电脑连接，各个***通电，打开测试程序，在设置通道参数为4通道，分别对应力锤信号、AX信号,AY信号,AZ信号，在开始条件界面将触发方式选择为锤击触发方式，其余各参数采用默认值；
(7)用力锤在振动工装上表面敲击，触发后测试电脑自动采集各个通道的数据；图2所示为力锤信号的频域图，该图表面力锤激励的信号在500HZ以内都是有效可用的。
(8)数据采集完成后，在分析菜单中点击传递函数分析，将力锤信号设置为输入信号，将AX信号作为输出信号，得出惯测单元在X方向的传递函数。依次将AY,AZ信号选为输出信号，即可得出Y,Z方向的传递函数。由于该惯性测量单元所用的三个方向的加速度计为同一型号，这里我们只给出X方向的幅频和相频曲线，如图3所示，上幅图为幅频特性，横坐标为频率范围，纵坐标为输出的加速度信号与力锤信号的比值即***加速度计对振动信号的响应。从图中可以得出，***幅值衰减到一定量值时所对应的频率点。从所列的结果表格可以看出，在激励之处，***幅值为10dB,在104Hz处幅值为9dB。幅值衰减1dB,满足总体要求的衰减1dB时，***频率需大于80Hz的要求。下幅图为相频特性，横坐标为频率范围，纵坐标为输入输出信号的相移，从图中可以得出***相移到一定量值时所对应的频率点。从所列的结果表格中看出，在104Hz处，***相位从-10°变为-90°，同样满足总体要求的***相移90°时，频率需大于100Hz的要求。

Claims (3)

1.一种惯性测量单元频率特性测试方法，其特征在于步骤如下：
(1)将惯性测量单元固定在振动工装上；将三个加速度计分别输出的模拟量AX,AY,AZ信号线以及惯性测量单元的地线引出待用；
(2)将同轴电缆的一端剥离，分别引出信号线及地线；采用同样的方法处理3根同轴电缆待用；
(3)将步骤(1)引出的AX,AY,AZ信号线分别焊接至步骤(2)引出的3根信号线上；步骤(2)引出的3根地线用导线串联在一起后焊接至步骤(1)引出的惯性测量单元的地线上；
(4)将3根同轴电缆的另一端分别插接在振动测试设备的三个输入端口2，3，4，分别对应惯性测量单元的三个加速度计输出AX,AY,AZ；
(5)取出该振动测试设备自带的力锤，通过测试线缆将力锤接入振动测试设备的输入端口1；
(6)用网线将振动测试设备及测试电脑连接，各个***通电，打开测试程序，在设置通道参数为4通道，分别对应力锤信号、AX信号,AY信号,AZ信号，在开始条件界面将触发方式选择为锤击触发方式，其余各参数采用默认值；
(7)用力锤在振动工装上表面敲击，触发后测试电脑自动采集各个通道的数据；
(8)数据采集完成后，在分析菜单中点击传递函数分析，将力锤信号设置为输入信号，将AX信号作为输出信号，得出惯测单元在X方向的传递函数；依次将AY、AZ信号选为输出信号，即可得出Y、Z方向的传递函数。
2.根据权利要求1所述的一种惯性测量单元频率特性测试方法，其特征在于：所述的振动测试设备为东方测振研究所生产的DASP振动测试设备。
3.根据权利要求1所述的一种惯性测量单元频率特性测试方法，其特征在于：所述步骤(6)中具体操作步骤为：用网线将振动测试设备及测试电脑连接，各个***通电，打开测试程序，在设置界面中的通道界面，选择通道数目为4，通道1命名为“lichui”,单位设置为“N”，灵敏度参数设置为4.02；通道2命名为AX，单位设置为“m/ss”，通道3命名为AY，单位设置为“m/ss”，通道4命名为AZ，单位设置为“m/ss”，在开始条件界面将触发方式选择为锤击触发方式，其余各参数采用默认值；设置完成后，开始采集。
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KR101293615B1 (ko) * 2010-12-01 2013-08-13 한국기술교육대학교 산학협력단 교육용 진동실험 장치
CN103837706A (zh) * 2014-03-26 2014-06-04 中国科学院地质与地球物理研究所 检测微电子机械***加速度传感器芯片的特性的方法、装置和***
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