加速度計(jì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

　　在重力場(chǎng)中，通過(guò)改變被測(cè)加速度計(jì)的溫度和該加速度計(jì)的輸入軸與重力加速度方向的夾角，分別建立加速度計(jì)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)分析模型參數(shù)與溫度的關(guān)系可建立加速度計(jì)的模型。

　　根據(jù)工作原理可以看出，欲同時(shí)測(cè)出加速度計(jì)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型和溫度模型，有四個(gè)條件必須具備：

　　a)必須準(zhǔn)確給定加速度計(jì)輸入軸與重力加速度方向的夾角；

　　b)必須準(zhǔn)確設(shè)置加速度計(jì)測(cè)試場(chǎng)的溫度；

　　c)因?yàn)槌跏妓轿恢脤⒅苯佑绊懠铀俣扔?jì)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，基礎(chǔ)線振動(dòng)作為隨機(jī)誤差、角傾斜直接影響夾角的給定精度，所以必須設(shè)置水平位置與基礎(chǔ)振動(dòng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)；

　　d)對(duì)加速度計(jì)輸出進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

　　所以，本加速度計(jì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由精密分度裝置、變溫箱、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)和水平位置與基礎(chǔ)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。

　　精密分度裝置包括精密軸系、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制部分和手動(dòng)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu))、角位置測(cè)量裝置和加速度計(jì)安裝夾具。其作用是控制并測(cè)量加速度計(jì)輸入軸與重力加速度方向的夾角。

　　變溫箱包括變溫箱體、測(cè)溫元件、溫度控制器。其作用是控制并測(cè)量加速度計(jì)測(cè)試場(chǎng)的溫度。

　　水平位置與基礎(chǔ)振動(dòng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括專(zhuān)用數(shù)字電壓表或可逆計(jì)數(shù)器、專(zhuān)用通訊接口、AD板、有關(guān)電源、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集軟件和用于建立加速度計(jì)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與溫度模型的數(shù)據(jù)處理軟件。其作用是在計(jì)算機(jī)的管理下，完成對(duì)加速度計(jì)的輸出信號(hào)、加速度計(jì)輸入軸與重力加速度方向的夾角、加速度計(jì)的溫度值和基礎(chǔ)振動(dòng)大小等信號(hào)的采集，對(duì)加速度計(jì)輸入軸與重力加速度方向的夾角和加速度計(jì)的溫度值進(jìn)行控制，建立加速度計(jì)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與溫度模型。

　　數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)功能：

　　a)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理下的任意溫度點(diǎn)的設(shè)置及適時(shí)控制；

　　b)實(shí)現(xiàn)任意角位置的分度控制；

　　c)實(shí)現(xiàn)給定角度、溫度時(shí)、利用數(shù)字電壓表或可逆計(jì)數(shù)器對(duì)被測(cè)加速度計(jì)的輸出進(jìn)行測(cè)試;

　　d)對(duì)加速度計(jì)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立加速度計(jì)不同溫度下的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，并建立溫度模型。

　　測(cè)量及控制系統(tǒng)是“加速度計(jì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)”的核心部分，測(cè)量及控制系統(tǒng)包括：角度測(cè)量與控制、溫度測(cè)量與控制、水平位置測(cè)量、基礎(chǔ)振動(dòng)測(cè)量、加速度計(jì)信號(hào)測(cè)量和信號(hào)采集等。

　　1　角度測(cè)量與控制的原理和方法

　　角度測(cè)量采用圓感應(yīng)同步器作為敏感元件，選用720極感應(yīng)同步器，角位置測(cè)量的方法是將動(dòng)極安裝在主軸上、定極安裝在軸系基座上，該感應(yīng)同步器本身不經(jīng)任何細(xì)分就可產(chǎn)生1°的角度信號(hào)，經(jīng)10000細(xì)分可得到0.36″的角度分辨率。

　　角位置自動(dòng)控制由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)蝸輪貼桿減速器控制。步進(jìn)電機(jī)為2800夾距角／轉(zhuǎn)，減速器的傳動(dòng)比為101∶1。步進(jìn)電機(jī)每走一步，軸系轉(zhuǎn)動(dòng)量＜1″，這樣才能保證±2″的角控精度。使用蝸輪蝸桿減速器的優(yōu)點(diǎn)是軸系的靈敏度高，以保證軸系能精確定位。原理圖如圖1所示。

　　圖1　角位置測(cè)量與控制原理圖

　　2　溫度測(cè)量與控制的原理和方法

　　由于整個(gè)加速度計(jì)測(cè)量過(guò)程都是由計(jì)算機(jī)控制并處理數(shù)據(jù)的。因此，對(duì)溫度的測(cè)量，我們利用我所生產(chǎn)的溫度測(cè)量傳感器，設(shè)計(jì)一個(gè)變換電路，使溫度的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化，最后通過(guò)AD板轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)。從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的目的。原理圖如圖2所示。

　　圖2　溫度測(cè)量原理圖

　　溫度控制由計(jì)算機(jī)通過(guò)GPIB卡發(fā)出指令到PMS-CA溫度控制器。PMS-CA根據(jù)計(jì)算機(jī)指令通過(guò)E-BUS控制溫箱，從而達(dá)到控溫的目的。原理圖如圖3所示。

　　圖3　溫度控制原理圖

　　3　初始水平位置測(cè)量

　　水平方向初始位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由電子水平儀、數(shù)字顯示和A／D標(biāo)準(zhǔn)接口組成，其測(cè)量范圍是±100″。水平方向初始位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過(guò)程是利用電子水平儀測(cè)量加速度計(jì)的安裝夾具的平面與水平面的夾角，得出夾具的平面對(duì)重力加速度方向的垂直夾角，并利用微機(jī)在數(shù)據(jù)處理時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。原理圖如圖4所示。