专利名称：一种双轴转台的mems陀螺测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双轴转台的MEMS陀螺测试系统，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 陀螺测试系统，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陀螺综合测试系统，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°C +120°C;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
^ o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、高效的测试系统，温箱为MEMS陀螺测试提供温度环境条 件，温度控制范围为_55°C +120°C，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
3题，提高了测试效率。
图1是本实用新型的系统组成示意图；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陀螺综合测试系统，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°C +120°C;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°C +120°C。 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，以提高系统的动态响应。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
4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�？�、温箱温度测控�？�、测试任务处理�？椤⑹菘夤� 理�？�、MEMS数据采集、数据结果计算和处理�？�、远程通讯接口�？榈茸槌�。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陀螺综合测试系统是一种完整的全自动测试系统，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。
权利要求一种双轴转台的MEMS陀螺测试系统，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陀螺测试系统，其特征在于所述高低 温箱(1)的温度控制范围为_55°C +120°C。
专利摘要本实用新型公开了一种双轴转台的MEMS陀螺测试系统，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陀螺综合测试系统，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。
文档编号G01C25/00GK201653429SQ201020181149
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者周宏新, 王胜利, 胡吉昌, 赵郭有为, 郑权 申请人:北京航天控制仪器研究所
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