一种加速度计自动测试系统的设计与应用

　　引言

　　在生产过程中,如何快捷、精确地对大批量加速度计产品的各项性能指标进行标定成为了一项重要而且紧迫的课题。针对这种情况,本文设计研制了一种高效的加速度计自动测试系统,用于某型号石英加速度计大批量生产过程中温度特性的测试与标定。该系统可按照提前设定的测试流程自动完成测试、测试结果计算、测试报告输出等工作,一次可同时测试标定24只加速度计,与传统测试方法相比不但减少了人对测试过程的干预,而且还极大地提高了测试效率,降低了标定成本,保证了测试精度。

　　1　自动测试系统的组成

　　该加速度计自动测试系统由三大部分组成:精密转台、加速度计数据采集处理系统和高低温控制箱。其系统组成如图1所示。

　　精密转台通过高精度的位置定位功能为被测加速度计提供高精度的加速度敏感基准。该转台旋转轴处于水平方向,通过安装加速度计的夹具的旋转与高精度的定位,可改变加速度计敏感轴与重力加速度的夹角,从而使加速度计敏感到的加速度基准为重力加速度分量,范围为0~±1g。

　　加速度计数据采集处理系统用于对加速度计的信号进行采集、处理后按要求输出测试标定结果。加速度计输出的与其敏感到的加速度相关的模拟量信号经精密采样后,通过多路选通器传送给专用滤波电路,经滤波后送至高精度的精密数字电压表进行数据采集。计算机通过GPIB接口读取数字电压表所采集的数据并经测控软件处理后最终输出测试标定结果。通过多路选通器的选择可实现多路信号的分时采集,从而实现多只加速度计的测试与标定,本系统实现了24只加速度计的测试与标定。

　　高低温控制箱为被测加速度计提供高低温的测试环境。通过将精密转台的轴伸入温控箱内使加速度计安装夹具处于温控箱内的高低温环境中,通过控制温控箱的温度为加速度计提供所需的测试温度环境。

　　2　精密转台与温度控制

　　因加速度计精度较高,对于提供角度基准的转台也提出了较高的要求,要求转台的旋转轴回转精度应不大于±2″,角度定位精度应不大于±3″。轴系采用精密机械轴系,通过适当提高结构刚度来实现高的结构精度。控制系统采用基于高精度光电编码器测量反馈,直流力矩电机直接驱动,数字控制器与控制计算机相接合的二级数字闭环控制系统,以达到高精度的定位功能,并利于自动测试功能的实现。

　　为了给加速度计提供高精度的加速度测试基准,同时满足多只加速度计同时安装测试的需要,加速度计安装夹具成为了加速度计自动测试系统关键部件之一。夹具由安装加速度计的夹具体与安装电气插座的圆台面两个零件组成(如图2所示)。夹具体有两个相互平行的安装面,可同时安装24只加速度计,两个安装面具有较高的平行度,且与圆台面接触表面之间也具有较高的垂直度,夹具安装时要保证夹具体两个安装面与转台旋转轴线之间的平行度。为了保证夹具各部分的温度均匀一致性,夹具体上加工有多组通风孔,可以增加与温控箱内空气的接触面积,同时减少夹具自身重量和局部厚度,以达到增加夹具热传导性能的目的。