微机械加速度计自动测试系统

　　微机械加速度计(以下简称加速度计)已广泛应用于导航、汽车电子工业等领域[1]。随着科技发展，加速度计的性能要求也越来越高。其性能测试包括重力场内静态翻滚试验、零偏稳定性试验、温度特性试验。特别是稳定性试验，试验时间≥8 h [2]。测试需要投入大量人力和物力，特别是要同时掌握连续变化条件下的某些参数时，使用常规方法难以达到要求，因此需要研制多路高精度的自动测试系统。

　　1 系统结构

　　根据实际需求，自动测试系统要满足以下四个条件：①多路数据采集;②能测系统温度;③保证测试精度;④输出符合质量保证体系的word 文档。基于以上分析，本系统采用Labview7.0 开发环境。工作温度范围为-50℃～85℃，要求温度分辨率为0.05℃，即要求采集卡位数: (135/ 0.05)2 log =11.4，考虑到实际测试时有干扰等因素，实际的分辨率会大为降低， 因此采用16 位PCI-(A)9114 数据采集卡。测试稳定性时，要求加速度计电压分辨率为40 μV，电压范围为-1.25V～1.25 V，即要求采集卡位数：2log (2.5/ 0.00004) =15.9，所以采用16 位DAQ-2213 数据采集卡[3,4]。系统总体框架如图1 所示[5]。此系统可以分为三大模块：加速度计输出电压测试模块、温度采集模块和软件模块。

　　2 加速度计电压输出

　　考虑到以前采用共模接法时各路之间的电压信号干扰较大，研究采用独立电源和差模输入。系统采用220 V 转四个独立电源模块。由于采集卡通道数是8 的倍数，所以系统采用8 路采集。系统原理如图2。模块用 34401A 标定，基准稳压电源经低通滤波后，电压值从零开始，按10%递增，分别用34401A和数据采集卡采集，其数据如表1 所示。

　　本系统要求精度40 μV，所以6 位半精度的34401A所测电压可认为是真值，同时，采集卡的输出与输入满足很好的线性关系，因此用一元线性回归标定，标定后，自动测试系统显示的值U系统显示(mV)计算公式如下：

　　U系统显示与万用测量值的关系如图3 所示，两者差值范围为(-0.012，0.020)mV， 34401A 测试精度为 10 μV，同时考虑到标准仪器误差与测量误差之比小于1/3 的要求[6]，得出加速度计电压输出精度为40 μV。

　　3 温度采集模块

　　系统测试的温度是指微机械加速度计内部温度，微机械加速度计表内有标准电阻Pt100，采用三线制接法以减小导线电阻带来的测量误差，温度变换电路采用三线制接法，其模块采用共模接法，原理如图4 所示[7]。

　　微机械加速度计温度T/℃，与变换器输出电压U 关系为：

　　T = (U / 5)×135 − 50 (2)