CN201653429U - 一种双轴转台的mems陀螺测试*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双轴转台的MEMS陀螺测试***，将带高低温箱的双轴转台和MEMS陀螺传感器测试单元结合起来，组成一种全自动的MEMS陀螺综合测试***，温箱为MEMS陀螺测试提供温度环境条件，温度控制范围为-55℃～+120℃，保证测试项目更全，以便在各个温度下对MEMS陀螺进行从标定，以增加其标定的准确性，从而解决了MEMS陀螺测试要求的高速率、测试温控要求等问题，提高了测试效率。

Description

一种双轴转台的MEMS陀螺测试***

技术领域

本实用新型涉及一种双轴转台的MEMS陀螺测试***，可应用于惯性器件测试设备领域的MEMS陀螺传感器全自动测试。

背景技术

MEMS陀螺传感器的测试，通常包括标度因数、标度因数温度灵敏度、标度因数、非线性、零偏、零偏稳定性、零偏重复性、零偏温度灵敏度、分辨率、阈值、随机游走系数、输入轴失准角等项目。目前MEMS陀螺研制单位或应用单位对MEMS器件的测试，受测试设备的条件限制，如测试速率转台、数采单元具有独立性特点，造成测试过程和方法依然停留在个别参数的测试方面，其测试的自动化程度和效率也比较低。另一方面，受目前测试使用速率转台范围的限制(一般为1000°/s以下)，对于大量程的MEMS陀螺器件测试范围一般也只能局限于设备固有的速率范围内进行，对于大于测试设备的测量范围不能进行有效的标定。目前业界的公认做法是，在设备速率范围内的进行有效的速率测试，然后对测试结果做适当的外延，来权衡范围外的指标性能测试，从而造成测试范围的覆盖性不足。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种双轴转台的MEMS陀螺测试***，解决了MEMS陀螺测试要求的高速率、测试温控要求等问题，提高了测试效率，可以用于MEMS陀螺传感器的批量测试。

本实用新型的技术解决方案是：一种双轴转台的MEMS陀螺综合测试***，包括双轴转台、高低温温箱、MEMS陀螺、温箱控制器、压缩机、旋转密封转接阀、光电编码器、MEMS陀螺测试单元和测控计算机；

双轴转台台体采用U-T型框架式结构，其中倾斜轴轴端一侧安装旋转密封转接阀，另一侧为信号导电滑环，双轴转台方位轴的工作台面上沿轴线对称安装MEMS陀螺，高低温温箱安装在双轴转台倾斜轴的框架上并随倾斜轴框架一起转动，双轴转台方位轴的工作台面包含在高低温温箱内，温箱箱体与压缩机之间通过旋转密封转接阀连接，控制计算机通过温箱控制器控制压缩机用于保证倾斜内轴转动时连续将冷媒注入高低温箱的箱体内，使高低温箱的温度控制范围为-55℃～+120℃；光电编码器作为速率反馈元件安装在双轴转台方位轴上，光电编码器输出脉冲信号用于与转台控制器发出的转速指令信号比较后输出电机控制信号，电机控制信号控制电机带动双轴转台转动，MEMS陀螺测试单元对MEMS陀螺输出的测量信号进行采集，然后由控制计算机对采集后的数据进行处理得到测试结果。

本实用新型与现有技术相比的优点是：本实用新型将转台、温箱、MEMS陀螺测试单元结合一起，构建了一个方便、高效的测试***，温箱为MEMS陀螺测试提供温度环境条件，温度控制范围为-55℃～+120℃，保证测试项目更全，以便在各个温度下对MEMS陀螺进行从标定，增加其标定的准确性，解决了MEMS陀螺测试要求的高速率、测试温控要求等问题，提高了测试效率。

附图说明

图1是本实用新型的***组成示意图；

图2是本实用新型采用的带温箱双轴转台结构图；

图3是本实用新型测试软件的功能组成图；

图4是本实用新型测试软件的工作流程图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种双轴转台的MEMS陀螺综合测试***，包括双轴转台、高低温温箱1、MEMS陀螺4、温箱控制器、压缩机、旋转密封转接阀6、光电编码器7、MEMS陀螺测试单元和测控计算机；双轴转台共有两个轴，其中外轴叫做倾斜轴，内轴叫做方位轴，双轴转台台体采用U-T型框架式结构，其中倾斜内轴2轴端一侧安装旋转密封转接阀6，另一侧为信号导电滑环，双轴转台方位轴5的工作台面3上沿轴线对称安装MEMS陀螺4，高低温温箱1安装在双轴转台倾斜内轴2的框架上并随倾斜内轴2框架一起转动，双轴转台方位轴5的工作台面3包含在高低温温箱1内，温箱箱体1与压缩机之间通过旋转密封转接阀6连接，控制计算机通过温箱控制器控制压缩机用于保证倾斜内轴2转动时连续将冷媒注入高低温箱1的箱体内，使高低温箱的温度控制范围为-55℃～+120℃；光电编码器7作为速率反馈元件安装在双轴转台方位轴5上，光电编码器输出脉冲信号用于与转速指令信号比较后输出电机控制信号，电机控制信号控制电机带动双轴转台转动，MEMS陀螺测试单元对MEMS陀螺输出的测量信号进行处理得到测试结果。

高低温箱为MEMS陀螺测试提供温度环境条件，温度控制范围为-55℃～+120℃。将其安装在双轴转台的倾斜内轴框架上，可随倾斜内轴一起转动，并将方位轴通过温箱底部的开孔升入温箱内，将工作台面安装在转台主轴轴端上，置于温箱中。温箱的控制及压缩机部分与温箱箱体分开，箱体与压缩机之间的管路用一个旋转转接阀连接，保证冷媒在箱体与压缩机之间的畅通。这种结构便于隔离制冷压缩机的工作振动。

双轴转台为MEMS陀螺测试提供位置姿态和角速率输入。转台的方位轴上装用高精度光电编码器作为速率反馈元件，其输出脉冲信号为与实际转速值成正比的脉冲信号，每圈的输出脉冲数为36000个，经细分电路倍频后可分辨率，最高可达每圈3600K个。转速指令信号为频率值与转速指令值成正比的脉冲信号，由测控计算机控制转台控制器中的脉冲发生器发出，其输出频率范围为100～100KHZ。转速反馈信号和转速指令信号相比较后由转台控制器输出电机控制信号，经功率驱动后控制电机转动；转台控制器可根据转速指令值的大小自动设置编码器反馈信号的细分倍数，转速较低时，采用较小的细分倍数，以提高转速精度；转速较高时，采用较大的细分倍数，以提高***的动态响应。由此可实现很宽的速率范围和很高的速率精度。

MEMS陀螺测试单元置入控制柜中，位于方位轴台面上的10个MEMS陀螺传感器输出的模拟信号经导电滑环后分别引入到MEMS陀螺测试单元的10路差分输入的模拟输入通道，每路信号再经过信号调理电路后，送入18位的高精度A/D采集卡，由此可将10个MEMS陀螺的输出信号精确转换为数字信号。利用测控计算机的控制，可实现高速的信号采集，单通道采集频率最大可达625kps。在不同的温度环境和转速下，将变换后的每个MEMS陀螺传感器输出按规定的方法进行计算，可得到标度因数、标度因数温度灵敏度、非线性、零偏、零偏稳定性、零偏重复性、零偏温度灵敏度、分辨率、阈值、随机游走系数、输入轴失准角等测试值。

高低温箱、双轴转台和MEMS陀螺测试单元均由测控计算机控制，软件采用模块化设计，如图3所示，主要由转台测控模块、温箱温度测控模块、测试任务处理模块、数据库管理模块、MEMS数据采集、数据结果计算和处理模块、远程通讯接口模块等组成。用户可在操作界面上可直接设置温箱温度、转台位置和速率、MEMS陀螺测试的项目。也可按照所需流程配置多组测试，每组测试中均可设置不同的温箱温度、转台位置和速率、MEMS陀螺测试的项目和测试时间。利用计算机时钟，软件可在一组测试完成后，自动转入到下一组测试，直到完成全部测试项目。测试完成后，软件按所有测试内容自动计算处测试结果，并生成测试结果报表以文件形式存放于计算机中，然后退出程序。

具体的测试过程如图4所示，测试开始前，用户可预先设置温箱温度、保温时间、转台转角或速率值、MEMS陀螺测试个数和项目等参数；开始测试后，软件会自动启动计时器，按照用户配置的测试项目自动开始测试，完成一个项目后，自动切换到下一个项目，依次完成所有测试项目后，软件自动生产测试结果报表，并退出程序。

这种MEMS陀螺综合测试***是一种完整的全自动测试***，提高了测试效率，满足了MEMS陀螺传感器测试所需的一次装卡多参数全过程测试、大动态速率范围覆盖性、测试温控要求和自动化批量测试的要求。

本实用新型未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (2)

1.一种双轴转台的MEMS陀螺测试***，其特征在于：包括双轴转台、高低温温箱(1)、MEMS陀螺(4)、温箱控制器、压缩机、旋转密封转接阀(6)、光电编码器(7)、MEMS陀螺测试单元和测控计算机；

双轴转台台体采用U-T型框架式结构，其中倾斜轴(2)轴端一侧安装旋转密封转接阀(6)，另一侧为信号导电滑环，双轴转台方位轴(5)的工作台面(3)上沿轴线对称安装MEMS陀螺(4)，高低温温箱(1)安装在双轴转台倾斜轴(2)的框架上并随倾斜轴(2)框架一起转动，双轴转台方位轴(5)的工作台面(3)包含在高低温温箱(1)内，温箱箱体(1)与压缩机之间通过旋转密封转接阀(6)连接，控制计算机通过温箱控制器控制压缩机在倾斜内轴(2)转动时连续将冷媒注入高低温箱(1)的箱体内，光电编码器(7)作为速率反馈元件安装在双轴转台方位轴(5)上，光电编码器(7)输出脉冲信号用于与转台控制器发出的转速指令信号比较后输出电机控制信号，电机控制信号控制电机带动双轴转台转动，MEMS陀螺测试单元对MEMS陀螺输出的测量信号进行采集，然后由控制计算机对采集后的数据进行处理得到测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种双轴转台的MEMS陀螺测试***，其特征在于：所述高低温箱(1)的温度控制范围为-55℃～+120℃。

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