基于射頻技術(shù)的加速度傳感器性能測(cè)試臺(tái)設(shè)計(jì)

0 引言

　　本文介紹的是如何利用射頻技術(shù)構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)測(cè)試臺(tái)以實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度傳感器的性能檢測(cè)。加速度傳感器廣泛用于汽車(chē)領(lǐng)域，它主要用在以下幾個(gè)方面：安全氣袋，翻轉(zhuǎn)檢測(cè)，碰撞檢測(cè)，車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制，剎車(chē)控制系統(tǒng)，駕駛者安全裝置。一般情況下，加速度傳感器的輸出信號(hào)分兩種方式：即模擬電壓輸出方式和數(shù)字輸出方式。本加速度傳感器性能測(cè)試臺(tái)測(cè)試的便是模擬電壓輸出方式的加速度傳感器。根據(jù)加速度傳感器生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)指標(biāo)，在正常情況下，加速度傳感器的輸出電壓與加它所受的加速度成線(xiàn)性關(guān)系，或者說(shuō)符合某一給定曲線(xiàn)，如果測(cè)試所得值與給定曲線(xiàn)相符則表明加速度傳感器性能合格，反之則不合格。

1 測(cè)試原理與測(cè)試方法

圖1 勻速轉(zhuǎn)盤(pán)上物體向心加速度示意圖

　　要測(cè)試加速度傳感器的性能必須要使其處在各種不同的加速度條件下才能有不同的輸出電壓，因此該加速度傳感器自動(dòng)測(cè)試臺(tái)首先要實(shí)現(xiàn)的就是不同的加速度條件的產(chǎn)生。本系統(tǒng)的測(cè)試原理是：物體在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生向心加速度，半徑一定而勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速率不同時(shí)，產(chǎn)生的向心加速度也不相同，向心加速度的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)的速率成正比。加速度傳感器在固定半徑的圓周上以不同的速率做勻速圓周運(yùn)動(dòng)就能產(chǎn)生不同的向心加速度，從而產(chǎn)生不同的電壓輸出值，從而可以測(cè)試加速度傳感器的性能指標(biāo)。

　　如圖1示，加速度傳感器A安裝在半徑為R（米）的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上，設(shè)圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為n（轉(zhuǎn)/分），圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω（弧度/秒），物體運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度為v（米/秒）。物體的向心力為F（牛），向心加速度為a（米/秒2）。加速度方向指向圓心，即與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直。

由以上推論可知：只要改變圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速，就能使加速度傳感器處在不同的加速度條件下。因此本系統(tǒng)的測(cè)試方法是：將加速度傳感器固定在一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上，圓盤(pán)由電機(jī)帶動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，由工控機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。每改變一次電機(jī)的轉(zhuǎn)速，則加速度傳感器就會(huì)產(chǎn)生一次不同加速度值下的輸出電壓。因此可以測(cè)得加速度傳感器在各個(gè)加速度值下的輸出電壓值。

2 加速度傳感器性能試臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本加速度傳感器性能自動(dòng)測(cè)試臺(tái)采用NI LabVIEW為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在數(shù)據(jù)采集上采用射頻技術(shù)解決旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件的接線(xiàn)問(wèn)題。如圖2所示為本加速度傳感器性能自動(dòng)測(cè)試臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)由工控機(jī)、接口電路，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)，采樣系統(tǒng)和被測(cè)傳感器測(cè)試臺(tái)組成。采樣系統(tǒng)與被測(cè)加速度傳感器一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而接口電路與工控機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。采樣系統(tǒng)與接口電路之間通過(guò)射頻進(jìn)行信號(hào)傳輸。被測(cè)傳感器固定在測(cè)試臺(tái)的圓盤(pán)上，圓盤(pán)的半徑為0.2米。圓盤(pán)通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)采用伺服電機(jī)，它由電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，工控機(jī)通過(guò)串口控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。接口電路通過(guò)射頻傳輸獲得采樣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，它將該數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳入工控機(jī)。