一种微机电惯性单元规模化生产测试系统及方法与流程

本发明涉及一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，属于惯性测试领域。

背景技术：

微机电惯性单元是指由微机电惯性传感器(微机电陀螺、微机电加速度计)和配套数据处理系统组成的微机电惯性导航系统，是在机械惯性导航系统、激光惯性导航系统、光纤惯性导航系统之后发展起来的微小型惯性系统。

微机电惯性单元近年来开始规模化应用，传统惯性导航系统的单个串行测试、分设备试验的常规模式不能适应微机电惯性单元测试要求，微机电惯性单元规模化生产测试目前面临以下突出问题：

(1)测试周期长。每次只能实现单个系统测试，微机电惯性单元测试周期占制导系统研制周期约三分之二，严重影响小型化武器的研制进程和批量化生产，一定程度阻碍惯性制导批量推广应用于小型武器。

(2)测试效率低。测试过程中人为干预非常多，自动化程度低，当出现人为误操作情况时，需重新进行测试。

(3)测试成本高。传统的单一串行测试方法，对一批微机电惯性单元测试成本非常高。

(4)测试环境逼真度差。传统测试方法将静态测试、动态测试、温度测试、仿真测试等测试工作分开进行，难以模拟微机电惯性单元在载体上的真实使用环境。

技术实现要素：

本发明其目的就在于提供一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，解决微机电惯性单元规模化生产测试目前面临的测试周期长、测试效率低、测试成本高、测试环境逼真度差的问题。

实现上述目的而采取的技术方案为：一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，采用先进的并行、自动化测试理念，将多套微机电惯性系统，多试验项目进行合理布局与编排，构建测试体系，实现批量微机电惯性单元测试、标定、温度循坏、振动、温度-振动复合环境测试等试验项目并行自动化测试。具体地，将一批(32套)微机电惯性单元安装在双轴转位机构内，双轴转位机构安装于振动台台面，振动台台面置于高低温试验箱中，通过控制高低温试验箱、双轴转位机构和振动台三者运行参数的组合，实现不同测试条件下微机电惯性单元规模化测试和标定。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

1.多项目并行、自动化测试：将多试验项目进行合理布局与编排，构建测试体系，实现微机电惯性单元测试、标定、温度循环、振动、仿真、温度—振动复合环境测试等一系列试验项目并行自动化测试；

2.测试效率高：一次安装实现多套微机电惯性单元多测试项目测试，大大提高测试效率；

3.环境逼真度高：采用高低温试验箱、振动台和双轴转位机构复合的方式，一次安装即可模拟出温度、振动、温度—振动复合等环境场景，克服了单独进行温度或振动试验带来的测试环境模拟缺陷。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本发明一种微机电惯性单元规模化生产测试系统结构示意图；

图2是双轴转位机构二维剖面示意图；

图3是双轴转位机构(除去上电子盒)三维示意图；

图4是微机电惯性单元规模化生产测试系统数据采集系统硬件设计图；

图5是微机电惯性单元规模化生产测试系统同步数据采集流程图；

图中所示：1.高低温试验箱，2.双轴转位机构，3.振动台，4.振动台控制柜，5.测试系统控制柜，6.外环，7.内环，8.锁紧组件，9.负载支架，10.微机电惯性单元。

具体实施方式

本发明提出的测试系统包括：高低温试验箱1、双轴转位机构2、振动台3、振动台控制柜4、测试系统控制柜5，如图1所示，微机电惯性单元10安装在双轴转位机构内2，双轴转位机构2安装于振动台3台面，振动台3台面置于高低温试验箱1中，振动台控制柜4控制振动台3的振动参数，测试系统控制柜5控制双轴转位机构2内环7、外环6的翻转和高低温试验箱1的温度参数，通过控制高低温试验箱1、双轴转位机构2和振动台3三者运行参数的组合，实现不同测试条件下微机电惯性单元10规模化测试和标定。

实施例

一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，包括高低温试验箱1、双轴转位机构2、振动台3、振动台控制柜4、测试系统控制柜5，如图1所示，微机电惯性单元10安装在双轴转位机构2内，双轴转位机构2安装于振动台3台面，振动台3台面置于高低温试验箱1中，振动台控制柜4控制振动台3的振动参数，测试系统控制柜5控制双轴转位机构2内环7、外环6的翻转和高低温试验箱1的温度参数，通过控制高低温试验箱1、双轴转位机构2和振动台3三者运行参数的组合，实现不同测试条件下微机电惯性单元10规模化测试。

双轴转位机构2包括外环6、内环7、锁紧组件8、负载支架9等部分，其中内环7相对于外环6、负载支架9相对于内环7分别可以0～360゜旋转，实现微机电惯性单元10不同方向的标定测试要求,内环7可通过锁紧机构8在0゜、90゜、180゜、270゜四个位锁紧。

振动台3为垂直方向振动台，可进行20～200hz随机振动试验，振动台3台面上有呈矩阵分布的螺钉孔，双轴转位机构2可通过螺钉安装与振动台3台面上。

高低温试验箱1温度控制范围为-55℃～+85℃，温变速率范围为0℃/min～10℃/min，高低温试验箱1工作空间底板与振动台3台面为软连接，具有密封和隔热功能。

负载支架9由铝合金机械加工而成，用螺钉固定在双轴转位机构2内环7轴系上，微机电惯性单元10(32套)通过螺钉固定在负载支架9上。

双轴转位机构2中的锁紧机构8采用端齿盘副作为锁紧副，可实现5角秒以内的锁紧精度。

微机电惯性单元10规模化生产测试系统通过控制高低温试验箱1、双轴转位机构2和振动台3三者运行参数的组合，实现对微机电惯性单元10不同方向(x向、y向、z向)、不同振动载荷(静止、20～2000hz随机振动)、不同温度载荷(-55℃～+85℃)条件下各项性能参数的测试和标定。

微机电惯性单元规模化生产测试系统的数据采集系统设计如图4所示，可实现对32套微机电惯性单元10供电和同步数据采集，并将采集到的数据进行打包并发送，利用fpga丰富的io资源和灵活的用户定义，内部程序采用进程块的方式，每个块相当于一个特定功能的电路，各块并发运行，对32套微机电惯性单元数据的同步并行采集，同步数据采集流程如图5所示。

技术特征：

1.一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，包括高低温试验箱(1)、双轴转位机构(2)、振动台(3)、振动台控制柜(4)和测试系统控制柜(5)，其特征在于：微机电惯性单元(10)安装在双轴转位机构(2)内，双轴转位机构(2)安装于振动台(3)台面，振动台(3)台面置于高低温试验箱(1)中，通过控制高低温试验箱(1)、双轴转位机构(2)和振动台(3)三者运行参数的组合，实现不同测试条件下微机电惯性单元(10)规模化测试和标定。

2.根据权利要求1所述的一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，其特征在于，所述双轴转位机构(2)包括外环(6)、内环(7)、锁紧组件(8)和负载支架(9)等部分，其中内环(7)相对于外环(6)、负载支架(9)相对于内环(7)分别可以0～360゜旋转，实现微机电惯性单元(10)不同方向的标定测试要求,内环(7)可通过锁紧机构(8)在0゜、90゜、180゜、270゜四个位锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，其特征在于，所述振动台(3)为垂直方向振动台，可进行20～200hz随机振动试验。

4.根据权利要求1所述的一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，其特征在于，所述高低温试验箱(1)温度控制范围为-55℃～+85℃，温变速率范围为0℃/min～10℃/min。

5.根据权利要求1、2所述的一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，其特征在于，所述负载支架(9)可安装一批(32套)微机电惯性单元(10)。

6.根据权利要求1、2所述的一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，其特征在于，所述锁紧机构(8)采用端齿盘副作为锁紧副，可实现5角秒以内的锁紧精度。

7.根据权利要求1所述的一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，其特征在于，所述微机电惯性单元(10)规模化生产测试系统通过控制高低温试验箱(1)、双轴转位机构(2)和振动台(3)三者运行参数的组合，实现对微机电惯性单元(10)不同方向(x向、y向、z向)、不同振动载荷(静止、20～2000hz随机振动)、不同温度载荷(-55℃～+85℃)条件下，各项性能参数的测试和标定。

技术总结
本发明提出一种微机电惯性单元规模化生产测试系统，采用先进的并行、自动化测试理念，将多套微机电惯性系统，多试验项目进行合理布局与编排，构建测试体系，实现批量微机电惯性单元测试、标定、温度循坏、振动、温度‑振动复合环境测试等试验项目并行自动化测试，具体实施方案为：将一批(32套)微机电惯性单元安装在双轴转位机构内，双轴转位机构安装于振动台台面，振动台台面置于高低温试验箱中，通过控制高低温试验箱、双轴转位机构和振动台三者运行参数的组合，实现不同测试条件下微机电惯性单元测试和标定。

技术研发人员：丁德甫;信光成;桂君;黄琛;曾悠兵;苏长青
受保护的技术使用者：九江精密测试技术研究所
技术研发日：2019.07.10
技术公布日：2021.01.12