基于虚拟仪器的加速度计测试系统方案设计

　　0　引　　言

　　导弹武器系统的射击精度偏差主要是由惯性器件测量误差引起的,而加速度计占其大部分,因此对加速度计的测试特别是对误差系数的标定提出了很高的要求。目前加速度计测试工序多,操作复杂,很容易引起误操作,同时测试系统不能满足自动化、快速化的测试要求。随着虚拟仪器技术的飞速发展,出现了PXI总线。PXI总线是PCI总线的一种扩展总线,由于其模块化、通用性以及标准化及软件兼容性设计等优点,使之成为目前应用最广泛的测试总线。基于PXI总线的优点以及为了有效的提高测试效率和自动化水平,设计了基于PXI总线的加速度计自动化测试系统。

　　1　加速度计测试原理

　　加速度计的测试是根据重力加速度矢量可以作为标定加速度计的标准输入量的原理进行的,以改变仪表相对于重加速度矢量的位置来改变仪表各轴的输入信息,从而确定加速度计的各项误差系数。它的主要参数模型可以用转台转动角度0°、90°、180°、270°4个基本位置的输出计算。4位置法提供的信息有限而无法辨识高阶项,加速度计的简化模型如式(1):U= k0+k1ai+k2a2i(1)式中:k0为加速度计的零偏;k1为加速度计的标度因数;k2为加速度计的二阶非线性系数。加速度计在各个位置的输出可以表示为式(2)：

　　式中:α为安装误差角和旋转误差角;β为绕转轴垂直方向的滚动角。

　　联立方程组,并求解得到:

　　2　自动化测试系统的组成

　　自动测试系统板卡部分均采用美国NI公司的产品,所有的板卡均插在PXI-1025的机箱中。NI公司为每个模块提供了完整的驱动程序库,把模块安装到PXI机箱中,在计算机上安装相应的软件系统,包括虚拟仪器的开发工具,以及每块板卡对应的驱动程序,就可以在计算机上构建整个测试系统。为管理整个系统中的软硬件资源,NI开发了自己的系统管理工具Measurement & AutomationExplorer,简称MAX。它是一个集成到Windows Explorer的工具,用户可以利用这个工具管理NI公司的仪器设备,对硬件进行各种必要的设置和测试。该测试系统组建主要采用NI8176系统控制器、NI-6602高速计数器、NI-6070E多功能数据采集板、NI-4070数字万用表等。组建测试系统时,由于加速度计是敏感度很高的惯性器件,容易受到外界环境、温度以及测试设备的精度等因素的影响,因此组建测试系统时必须考虑抗干扰以及微小信号的测量问题。

　　2.1　测试系统硬件组成

　　根据通用测试要求选择硬件包括:

　　1) PXI机箱

　　组建自动测试系统采用NI公司PXI-1000机箱,PXI-1000基本参数为:尺寸40.4 cm×43.9 cm×17.7 cm,底座上由8槽PXI,4槽SCXI。