专利名称：一种加速度计测试装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种仪器的测试方法以及应用该测试方法的装置，更具体地涉及一种对加速度计的动态特性进行一体化测试的装置和方法。
背景技术：
加速度计是用来测量运载体加速度值的高精度敏感惯性传感器，其性能直接影响高精度定位定向系统的作用，因此在生产过程中，需要对加速度计表头的各项动态特性进行测试，以便将其与相应的伺服电路精确匹配。目前，普遍采用传统仪器构成的测试装置对加速度计进行测试，采用分立仪器搭建测试系统，且以人工测量为主，测试时间长、测试误差大、测试结果可重复性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有方法之不足，提供一种加速度计的自动综合测试装置及其测试方法，系统构成简单、测试速度快、可靠性高。本发明实现方式如下一种加速度计测试装置，包括计算机、接口卡、GPIB总线、伺服电路、多路转换单元、函数发生器、示波器、数字电压表、信号调理器，其中多路转换单元、函数发生器、示波器、数字电压表与GPIB总线和信号调理器分别连接，接口卡连接计算机与GPIB总线，用于实现测试仪器、计算机之间的通信，多路转换单元、函数发生器、示波器、数字电压表通过信号调理器连接加速度计与伺服电路，多路转换单元用于实现电路切换控制，信号调理器用于产生所需的激励信号和参考信号。所述的计算机装载显示模块、数据管理模块、测试控制模块和输出模块，其中上述模块的控制和管理由主程序控制模块进行。一种应用上述加速度计测试装置的测试方法，包括以下步骤第一步，启动所述加速度计测试装置，进行基本测试参数设置等初始化工作；第二步，选择所述加速度计测试装置进行手动测试或自动测试；第三步，根据上一步的测试选择，由主程序控制模块调度测试控制模块采用手动测试或自动测试对加速度计的参数进行测试；第四步，对加速度计与伺服电路的匹配和调试；第五步，输出测试结果，并对测试数据进行查询和处理。所述测试项目包括，谐振峰值、带宽、超调量、噪声、三角波功能测试和伺服电路稳压性能等实现加速度计的筛选和匹配所需的测试。本发明与现有技术相比，提供了一种迅速、可靠的加速度计测试装置及方法，缩短了测试所需的时间，对加速度计多个参数按照设定的条件自动测试和匹配，并且能够实现数据的自动采集、传输、保存、处理和分析，大大提高了加速度计测试的自动化水平，同时具有较强的通用性和可扩展性。
图I是本发明的测试装置的硬件结构框图。图2是本发明测试装置中计算机的功能模块示意图。图3是本发明测试方法的流程图。图4是按照本发明的测试方法测试带宽参数的流程图。图5是按照本发明的测试方法测试谐振峰值参数的流程图。 附图标记说明I加速度计表头2信号调理器3伺服电路4多路转换单元5函数发生器6示波器7数字电压表8GPIB总线9接口卡10计算机
具体实施例方式图I所示为本发明的测试装置的硬件结构框图，包括加速度计I、信号调理器2、伺服电路3、多路转换单元4、函数发生器5、示波器6、数字电压表7、GPIB总线8、接口卡9和计算机10。将加速度计I水平放置在工件支架上，并通过信号调理器2内的信号调理电路与伺服电路3连接；取4条GPIB总线8，分别将函数函数发生器5、数字示波器6、数字电压表7与接口卡9连接；接口卡9通过连接线与计算机10进行连接，实现测试仪器、计算机之间的通信。多路转换单元、函数发生器、示波器、数字电压表通过信号调理器连接加速度计与伺服电路，多路转换单元用于实现电路切换控制，信号调理器用于产生所需的激励信号和参考信号。其中，接口卡9通过GPIB数据总线与计算机、函数发生器、测试仪器之间通信。各测试仪器与GPIB总线连接，实现以下三种功能之一①接受数据；②发送数据；③控制总线上的所有仪器的数据交换，该功能通常由计算机实现。如图2所示为测试装置中计算机的功能模块示意图，其中装载有显示模块、数据管理模块、测试控制模块和输出模块，其中上述模块的控制和管理由主程序控制模块进行。其中，显示模块包括异常监控报警模块、测试结果显示模块、程序界面显示模块、测试功能显示模块和仪器状态显示模块，数据管理模块包括测试数据处理和测试数据查询模块，测试控制模块包含功能测试模块、谐振峰模块、带宽测试模块、超调测试模块、噪声测试模块、三角波测试模块和伺服电路稳压测试模块。在对加速度计各项参数进行测量的过程中，由主程序控制模块调度测试控制模块对加速度计进行手动测试或自动测试。测试参数包括，谐振峰值、带宽、超调量、噪声、三角波、功能和伺服电路稳压性能等测试项目。如图3所示为本发明测试方法的流程图。该方法的步骤为第一步，启动测试仪器，运行测试程序，查看各仪器连接是否正常，操作者可以自行设置或选择默认设置仪器，完成基本仪器测试控制参数的设置等系统初始化工作。第二步，选择手动测试或自动测试，如选择手动测试，可以对加速度计各项参数分别进行单项或组合测试；如选择自动测试，则采用多路转换单元、信号调理器、函数发生器实时采集、处理、分析、筛选、显示、分析和自动判断输出是否满足预设条件。第三步，根据上一步的测试选择，由主程序控制模块调度测试控制模块对加速度计进行手动测试或自动测试。测试参数包括，谐振峰值、带宽、超调量、噪声、三角波、功能测试和伺服电路稳压性能等测试项目。在该步骤中，首先切换到多路转换单元的通道2，然后利用信号调理器实现 选择，继而采用函数发生器产生频率信号，接着切换到多路转换单元的通道1，再次利用信号调理器实现选择，根据针对不同参数测试设置的条件对数字电压表测试的加速度计的输出信号是否满足预设参数条件自动进行判断。该步骤过程中通过系统的容错性能避免了由于用户操作失误导致的数据测量不完整和不准确的问题。图4和图5所示分别带宽和谐振峰值参数的测试流程。如图4所示，在测试带宽参数时，由函数发生器产生正弦扰动信号，信号保持幅值为I、频率为零，加载于伺服电路，系统自动采集此时系统输出M(O)，其中，M(O)为加速度计上次频率信号为0时输出，M(co)为本次频率信号为Co时输出。按照先采样点数少，后
采样点数多的原则，增加频率使系统输出M(%)= + M(0) 0.707 M(0)，％即为系统的
带宽频率。，正弦信号频率具体设定值应遵循以下原则可以先以200Hz量值均匀增加量，
即采样点数少，至系统输出低于;^ M(O)，此时频率为CO2tltl;然后使正弦扰动信号频率从
( ■-200)，以50Hz变化量均匀增加，即增加采样点数，按照同样方法，递减变化量值，即可得到系统带宽频率如图5所示，在测试谐振峰值参数时，由函数发生器产生正弦扰动信号，幅值为IV，从低频到高频加于加速度计电路，系统自动采集此时系统输出，并完成比较，直到输出为最大值，且满足:M( p) = Mfflax, cop即为谐振频率。其中，通过公式(I)、⑵计算系统模型方程阻尼比、无阻尼自然频率。MK) = ^=T...............................................................⑴(op = 0)n^l ~2^2 ................................................................ (2)上述公式中，M( p)为测得系统的谐振峰值，I为系统模型方程阻尼比，为系统的峰值频率，为系统模型方程无阻尼自然频率。在图5中,MO')为加速度计上一次频率信号为《 '时的输出，而MO")为本次频率信号为时输出。频率间隔选取的原则是在低频段和高频段选取可以大些，即采样点数少，找到转折频率；在转折频率处设置较小的时间间隔，即采样点多。由于系统谐振频率的存在，在谐振点附近区域应降低扰动电压的幅值。其中，通过对多次测试数据分析，正弦信号幅值最好按照以下规则进行设定小于IOOHz时，取IV ； IOOHz到400Hz，取0. 7V ；大于400HZ，取1.6V。然后，设置正弦扰动信号幅值为IV，频率为谐振频率Wp，得到系统的谐振峰值M( p)。测试控制模块还用来测试超调量、三角波、噪声、功能测试和伺服电路稳压性能等其他参数。以测试超调量参数为例，由函数发生器产生方波信号，以代替单位阶跃信号作为扰动输入加速度计，自动通过示波器测试加速度计的超调量。第四步，对加速度计与伺服电路的匹配和调试，整个测试完成，弹出自动测试完成对话框，并在测试界面给出本次匹配筛选测试结果描述。如果所有指标符合，测试结果以绿色字体；有指标不符合，以红色字体显示；测试过程中出现异常情况，则本次测试终止，并给出提示。测试结果自动保存。第五步，由主程序控制模块控制输出模块，输出测试结果的汇总表,并完成数据打印；主程序控制模块控制数据管理模块，可以对所有加速度计的测试数据进行查询和处理。本发明采用的测试装置及方法构建了模块化、通用化、标准化的测试系统，避免了测试筛选过程中分立仪器的搭建，仪器设置由计算机进行自动控制，该测试系统实现了高度自动化、快速、高可靠性的加速度计测量，具有较强的通用性和扩展性，有益于加速度计生产工艺的过程控制。此外，由于在测试筛选过程中减少了人工操作，由系统控制产生所需的激励信号和参考信号，能够精确到IHz以上，且在测试过程中，信号采集精度为8位，因此整个测试系统具有较高的测试精度。
将加速度计表头与伺服电路自动测试筛选以及数掘采集、处理能同步实现，简化了测试流程；测试结果无需手工记录，将数掘自动保存为数据库，并实现数据的导出与存储，因此，整个测试系统具有较高的自动化水平。由于设计了可视化的操作界面，实现了测试结果的实时显示；测试过程中，系统能够自动监测运行情况，对不符合要求的测试数据自动报警提示测试人员进行处置，因此，整个测试系统具有较高的可靠性。
权利要求
1.一种加速度计测试装置，其特征在于，所述测试装置包括计算机、接口卡、GPIB总线、伺服电路、多路转换单元、函数发生器、示波器、数字电压表、信号调理器，其中多路转换单元、函数发生器、示波器、数字电压表与GPIB总线和信号调理器分别连接，接口卡连接计算机与GPIB总线，多路转换单元、函数发生器、示波器、数字电压表通过信号调理器包连接加速度计与伺服电路，其中多路转换单元用于实现电路切换控制，信号调理器含采集模块、限流模块、滤波电路，用于产生所需的激励信号和参考信号。所述的计算机装载显示模块、数据管理模块、测试控制模块和输出模块，以及用于对上述模块进行管理和控制的主程序控制|吴块。
2.如权利要求I所述的加速度计测试装置，其特征在于，所述的显示模块包括异常监控报警模块、测试结果显示模块、程序界面显示模块、测试功能显示模块和仪器状态显示模块，数据管理模块包括测试数据处理和测试数掘查询模块，测试控制模块包含功能测试模块、谐振峰模块、带宽测试模块、超调测试模块、噪声测试模块、三角波测试模块和伺服电路稳压性能测试模块。
3.一种应用权利要求I所述的测试装置对加速度计进行测试的方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，启动所述加速度计测试装置，进行初始化；第二步，选择所述加速度计测试装置进行手动测试或自动测试；第三步，根掘上一步的测试选择，由主程序控制模块调度测试控制模块采用手动测试或自动测试对加速度计的参数进行测试；第四步，对加速度计与伺服电路进行匹配和调试；第五步，输出测试结果，并对测试数据进行查询和处理。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述加速度计的测试参数包括，谐振峰值、带宽、超调量、噪声、三角波、功能测试和伺服电路稳压性能测试。
全文摘要
本发明公开了一种加速度计的测试装置及测试方法，所述测试装置及方法同步实现了加速度计的筛选测试、数据采集及处理，能够快速、自动、高精度、高可靠性地完成加速度计的测试，提高了加速度计生产过程控制的自动化水平。
文档编号G01P21/00GK102621349SQ201110457440
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者周峰, 张宁, 段钧宝, 邓军, 郭琳瑞, 顾文华, 顾英 申请人:航天科工惯性技术有限公司