加速度計自動測試系統(tǒng)

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

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

　　a)必須準(zhǔn)確給定加速度計輸入軸與重力加速度方向的夾角；

　　b)必須準(zhǔn)確設(shè)置加速度計測試場的溫度；

　　c)因?yàn)槌跏妓轿恢脤⒅苯佑绊懠铀俣扔嫷撵o態(tài)數(shù)學(xué)模型，基礎(chǔ)線振動作為隨機(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)振動監(jiān)測分系統(tǒng)；

　　d)對加速度計輸出進(jìn)行準(zhǔn)確測量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

　　所以，本加速度計自動測試系統(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)振動監(jiān)測系統(tǒng)組成。

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

　　變溫箱包括變溫箱體、測溫元件、溫度控制器。其作用是控制并測量加速度計測試場的溫度。

　　水平位置與基礎(chǔ)振動監(jiān)測分系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括專用數(shù)字電壓表或可逆計數(shù)器、專用通訊接口、AD板、有關(guān)電源、計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集軟件和用于建立加速度計靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與溫度模型的數(shù)據(jù)處理軟件。其作用是在計算機(jī)的管理下，完成對加速度計的輸出信號、加速度計輸入軸與重力加速度方向的夾角、加速度計的溫度值和基礎(chǔ)振動大小等信號的采集，對加速度計輸入軸與重力加速度方向的夾角和加速度計的溫度值進(jìn)行控制，建立加速度計靜態(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)計算機(jī)管理下的任意溫度點(diǎn)的設(shè)置及適時控制；

　　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、利用數(shù)字電壓表或可逆計數(shù)器對被測加速度計的輸出進(jìn)行測試;

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

　　測量及控制系統(tǒng)是“加速度計自動測試系統(tǒng)”的核心部分，測量及控制系統(tǒng)包括：角度測量與控制、溫度測量與控制、水平位置測量、基礎(chǔ)振動測量、加速度計信號測量和信號采集等。

　　1　角度測量與控制的原理和方法

　　角度測量采用圓感應(yīng)同步器作為敏感元件，選用720極感應(yīng)同步器，角位置測量的方法是將動極安裝在主軸上、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，經(jīng)10000細(xì)分可得到0.36″的角度分辨率。

　　角位置自動控制由步進(jìn)電機(jī)通過蝸輪貼桿減速器控制。步進(jìn)電機(jī)為2800夾距角／轉(zhuǎn)，減速器的傳動比為101∶1。步進(jìn)電機(jī)每走一步，軸系轉(zhuǎn)動量＜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　角位置測量與控制原理圖

　　2　溫度測量與控制的原理和方法

　　由于整個加速度計測量過程都是由計算機(jī)控制并處理數(shù)據(jù)的。因此，對溫度的測量，我們利用我所生產(chǎn)的溫度測量傳感器，設(shè)計一個變換電路，使溫度的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化，最后通過AD板轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入計算機(jī)。從而實(shí)現(xiàn)了通過計算機(jī)對溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的目的。原理圖如圖2所示。

　　圖2　溫度測量原理圖

　　溫度控制由計算機(jī)通過GPIB卡發(fā)出指令到PMS-CA溫度控制器。PMS-CA根據(jù)計算機(jī)指令通過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　初始水平位置測量

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