CN111103440B - 一种加速度计表芯的测试装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加速度计表芯的测试装置、系统及方法，装置包括第一电源模块、表芯接口模块、电路接口模块、力矩器选择模块以及自由度测试模块；第一电源模块通过电路接口模块与力矩器选择模块以及自由度测试模块连接；表芯接口模块与自由度测试模块以及电路接口模块连接，力矩器选择模块与所述电路接口模块连接；自由度测试模块包括档位切换开关以及自由度选择模块，自由度选择模块包括n个电容和n个单刀单掷开关，其中一个电容和一个单刀单掷开关串联形成一个支路，n个支路并联后与档位切换开关连接，档位切换开关还与表芯接口模块连接；自由度测试模块的各个电容采用独立的开关控制，减少测试过程中的极间电容带来的影响，提高测试的准确性。

Description

一种加速度计表芯的测试装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及加速度计表芯测试领域，尤其涉及一种加速度计表芯的测试装置、系统及方法。

背景技术

加速度计表芯监测是加速度计表芯装配工序的一个重要环节,这一环节能大幅提高加速度计表芯装配的成品率。石英挠性加速度计表芯装配质量检测项目包括表芯的偏值、标度因数初测、自由度测试等项目，随着加速度计需求量的日益增长,现有的表芯测试方法越来越不能满足使用要求，主要表现在单项测试数据需要人工计算得到,数据采集和显示精度也比较低；自由度测试的档位之间存在极间电容,导致测试数据存在一定的误差，此外,还存在人为计算失误的风险。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的加速度计表芯的测试精度不高的问题，提出一种加速度计表芯的测试装置、系统及方法，能够有效提高加速度计表芯的测试精度。

一种加速度计表芯的测试装置，包括第一电源模块、表芯接口模块、电路接口模块、力矩器选择模块以及自由度测试模块；

所述第一电源模块通过所述电路接口模块与所述力矩器选择模块以及自由度测试模块连接；

所述表芯接口模块与所述自由度测试模块以及电路接口模块连接，所述力矩器选择模块与所述电路接口模块连接；

所述自由度测试模块包括档位切换开关以及自由度选择模块，所述自由度选择模块包括n个电容和n个单刀单掷开关，其中一个电容和一个单刀单掷开关串联形成一个支路，n个支路并联后与所述档位切换开关连接，所述档位切换开关还与所述表芯接口模块连接。

进一步地，n的范围为3-8。

进一步地，所述表芯接口模块包括Ca接口、Cb接口、TH接口、TL接口以及GND接口；

所述电路接口模块包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口、第六接口、第七接口以及第八接口；

所述Ca接口与所述第八接口连接，所述Cb接口与所述第七接口连接，所述GND接口接地，所述TH接口与所述第二接口连接，所述TL接口与所述第一接口连接。

进一步地，所述档位切换开关包括第一双刀双掷开关，所述第一双刀双掷开关包括第一动触点、第一静触点、第二静触点、第三静触点以及第四静触点；

所述第一动触点与并联后的n个支路连接，所述第一静触点与所述Cb接口连接，所述第三触点与所述Ca接口连接。

进一步地，所述力矩器选择模块包括第二双刀双掷开关、第一电阻以及第二电阻；

所述第二双刀双掷开关包括第二动触点、第五静触点、第六静触点、第七静触点以及第八静触点，所述第二动触点与所述第一接口连接，所述第五静触点和第六静触点分别与所述第一电阻的两端连接，所述第七静触点和第八静触点分别与所述第二电阻的两端连接。

进一步地，所述第一电源模块包括交流电源、控制开关、AC/DC模块以及DC/DC模块；

所述AC/DC模块包括P接口、N接口、L接口、第一Vout-接口以及第一Vout+接口；

所述DC/DC模块包括Vin-接口、Vin+接口、第二Vout-接口以及第二Vout+接口；

所述N接口和L接口通过所述控制开关与所述交流电源连接，所述第一Vout-接口和第一Vout+接口分别与所述Vin-接口和Vin+接口连接，所述第二Vout-接口与所述第三接口连接，所述第二Vout+接口与所述第四接口连接。

一种加速度计表芯的测试系统，包括上述的加速度计表芯的测试装置，还包括AD采集模块、第二电源模块、控制模块、串口通信模块以及上位机；

所述AD采集模块与所述电路接口模块连接，所述第二电源模块与所述控制模块、AD采集模块以及串口通信模块连接，所述控制模块通过所述串口通信模块与所述上位机连接。

一种加速度计表芯的测试方法，采用上述的加速度计表芯的测试系统对加速度计表芯进行测试，所述方法包括偏度测试方法和自由度测试方法；

所述偏度测试方法包括：

将档位切换开关断开；

将待测试加速度计表芯与所述表芯接口模块连接；

控制力矩器选择模块选择相应的力矩；

控制模块控制AD采集模块采集不同力矩下的偏度值并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示；

所述自由度测试方法包括：

断开力矩器选择模块；

将待测试加速度计表芯与所述表芯接口模块连接；

控制所述档位切换开关设置相应档位；

依次闭合所述n个单刀单掷开关，控制模块控制AD采集模块采集各个单刀单掷开关闭合时的自由度值，并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示；

控制模块计算自由度档位差值，并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示。

进一步地，档位切换开关包括第一双刀双掷开关，所述第一双刀双掷开关包括第一动触点、第一静触点、第二静触点、第三静触点以及第四静触点；

控制所述档位切换开关设置相应档位，包括：

将所述第一动触点与所述第一静触点和第三静触点连接，设置第一档位；

将所述第一动触点与所述第二静触点和第四静触点连接，设置第二档位。

进一步地，所述力矩器选择模块包括第二双刀双掷开关、第一电阻以及第二电阻，所述第二双刀双掷开关包括第二动触点、第五静触点、第六静触点、第七静触点以及第八静触点，所述第五静触点和第六静触点分别与所述第一电阻的两端连接，所述第七静触点和第八静触点分别与所述第二电阻的两端连接；

控制力矩器选择模块选择相应的力矩，包括：

将所述第二动触点与所述第五静触点和第六静触点连接，设置第一力矩；

将所述第二动触点与所述第七静触点和第八静触点连接，设置第二力矩。

本发明提供的加速度计表芯的测试装置、系统及方法，至少包括如下有益效果：

(1)自由度测试模块的各个电容采用独立的开关控制，减少测试过程中的极间电容带来的影响，提高测试的准确性和精度；

(2)能够更加直观的显示测试结果，测试数据的采集与计算自动化程度高，避免人工计算失误的风险。

附图说明

图1为本发明提供的加速度计表芯的测试装置一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的加速度计表芯的测试系统一种实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的加速度计表芯的测试方法中偏度测试方法一种实施例的流程图。

图4为本发明提供的加速度计表芯的测试方法中自由度测试方法一种实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

参考图1，本实施例提供一种加速度计表芯的测试装置，包括第一电源模块101、表芯接口模块102、电路接口模块103、力矩器选择模块104以及自由度测试模块105；

第一电源模块101通过电路接口模块103与力矩器选择模块104以及自由度测试模块105连接；

表芯接口模块102与自由度测试模块105以及电路接口模块连接103，力矩器选择模块104与电路接口模块103连接；

自由度测试模块105包括档位切换开关以及自由度选择模块，自由度选择模块包括n个电容(C1-Cn)和n个单刀单掷开关(K1-Kn)，其中一个电容和一个单刀单掷开关串联形成一个支路，n个支路并联后与档位切换开关KS1连接，档位切换开关还与表芯接口模块102连接。

具体地，第一电源模块101通过电路接口模块103为力矩器选择模块104以及自由度测试模块105供电，表芯接口模块102用于与待测试的加速度计表芯连接，力矩器选择模块104可以选择不同的力矩，自由度测试模块105中的自由度选择模块分别由n个独立的单刀单掷开关控制，能够大幅度减少测试过程中的极间电容的影响。

作为一种优选的实施方式，n的范围为3-8，具体的数量可以根据实际需求设定。

进一步地，表芯接口模块102包括Ca接口、Cb接口、TH接口、TL接口以及GND接口；

电路接口模块103包括第一接口1、第二接口2、第三接口3、第四接口4、第五接口5、第六接口6、第七接口7以及第八接口8；

Ca接口与第八接口8连接，Cb接口与第七接口7连接，GND接口接地，TH接口与第二接口2连接，TL接口与第一接口1连接。

电路接口模块103一方面连接表芯接口模块102和力矩器选择模块，另一方面与系统的AD采集模块连接，待测试加速度计表芯的输出通过电路接口模块发送至AD采集模块。

进一步地，档位切换开关包括第一双刀双掷开关KS1，第一双刀双掷开关KS1包括第一动触点、第一静触点a1、第二静触点a2、第三静触点a3以及第四静触点a4；

第一动触点与并联后的n个支路连接，第一静触点a1与Cb接口连接，第三静触点a3与Ca接口连接。

当第一动触点与第一静触点a1连接时，选择第一档位，当第一动触点与第三静触点a3连接时，选择第二档位。

进一步地，力矩器选择模块104包括第二双刀双掷开关KS2、第一电阻R1以及第二电阻R2；

第二双刀双掷开关KS2包括第二动触点、第五静触点a5、第六静触点a6、第七静触点a7以及第八静触点a8，第二动触点与第一接口1连接，第五静触点a5和第六静触点a6分别与第一电阻R1的两端连接，第七静触点a7和第八静触点a8分别与第二电阻R2的两端连接。

第二动触点与第五静触点a5和第六静触点a6连接时，接入第一电阻R1，选择第一力矩，第二动触点与第七静触点a7和第八静触点a8连接时，接入第二电阻R2，选择第二力矩。

进一步地，第一电源模块101包括交流电源1011、控制开关KS3、AC/DC模块1013以及DC/DC模块1014；

AC/DC模块1013包括P接口、N接口、L接口、第一Vout-接口以及第一Vout+接口；

DC/DC模块1014包括Vin-接口、Vin+接口、第二Vout-接口以及第二Vout+接口；

N接口和L接口通过控制开关1012与交流电源1011连接，第一Vout-接口和第一Vout+接口分别与Vin-接口和Vin+接口连接，第二Vout-接口与第三接口3连接，第二Vout+接口与第四接口4连接。

交流电源1011提供交流电压，经AC/DC模块1013以及DC/DC模块1014处理后，通过电路接口模块103，为力矩器选择模块104以及自由度测试模块105提供电能。

本实施例提供的加速度计表芯的测试装置，自由度测试模块的各个电容采用独立的开关控制，减少测试过程中的极间电容带来的影响，提高测试的准确性和精度。

实施例二

参考图2，本实施例提供一种加速度计表芯的测试系统，包括上述的加速度计表芯的测试装置201，还包括AD采集模块202、第二电源模块203、控制模块204、串口通信模块205以及上位机206；

AD采集模块202与加速度计表芯的测试装置201中的电路接口模块连接，第二电源模块203与控制模块204、AD采集模块202以及串口通信模块205连接，控制模块204通过串口通信模块205与上位机206连接。

第二电源模块203为控制模块204、AD采集模块202以及串口通信模块205供电，控制模块204控制AD采集模块202采集加速度计表芯的测试装置201获得的测试数据并进行处理和计算，通过串口通信模块205发送至上位机206进行显示，上位机206还用于接收测试控制指令并发送至控制模块204，控制测试数据的采集。

本实施例提供的加速度计表芯的测试系统，能够更加直观的显示测试结果，测试数据的采集与计算自动化程度高，避免人工计算失误的风险。

实施例三

参考图3和图4，本实施例提供一种加速度计表芯的测试方法，采用上述的加速度计表芯的测试系统对加速度计表芯进行测试，所述方法包括偏度测试方法和自由度测试方法；

所述偏度测试方法包括：

步骤S301，将档位切换开关断开；

步骤S302，将待测试加速度计表芯与所述表芯接口模块连接；

步骤S303，控制力矩器选择模块选择相应的力矩；

步骤S304，控制模块控制AD采集模块采集不同力矩下的偏度值并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示。

所述自由度测试方法包括：

步骤S401，断开力矩器选择模块；

步骤S402，将待测试加速度计表芯与所述表芯接口模块连接；

步骤S403，控制所述档位切换开关设置相应档位；

步骤S404，依次闭合所述n个单刀单掷开关，控制模块控制AD采集模块采集各个单刀单掷开关闭合时的自由度值，并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示；

步骤S405，控制模块计算自由度档位差值，并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示。

具体地，参考图1，档位切换开关包括第一双刀双掷开关KS1，第一双刀双掷开关KS1包括第一动触点、第一静触点a1、第二静触点a2、第三静触点a3以及第四静触点a4；

自由度测试中，控制所述档位切换开关设置相应档位，包括：

将第一动触点与第一静触点a1和第三静触点a3连接，设置第一档位；

将第一动触点与第二静触点a2和第四静触点a4连接，设置第二档位。

进一步地，力矩器选择模块104包括第二双刀双掷开关KS2、第一电阻R1以及第二电阻R2，第二双刀双掷开关KS2包括第二动触点、第五静触点a5、第六静触点a6、第七静触点a7以及第八静触点a8，第五静触点a5和第六静触点a6分别与第一电阻R1的两端连接，第七静触点a7和第八静触点a8分别与第二电阻R2的两端连接；

偏度测试方法中，控制力矩器选择模块选择相应的力矩，包括：

将第二动触点与第五静触点a5和第六静触点a6连接，设置第一力矩；

将第二动触点与第七静触点a7和第八静触点a8连接，设置第二力矩。

加速度计表芯的测试系统的具体结构和工作原理请参考实施例一和实施例二，在此不再赘述。

本实施例提供的加速度计表芯的测试方法，自由度测试模块的各个电容采用独立的开关控制，减少测试过程中的极间电容带来的影响，提高测试的准确性和精度。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种加速度计表芯的测试装置，其特征在于，包括第一电源模块、表芯接口模块、电路接口模块、力矩器选择模块以及自由度测试模块；

所述第一电源模块通过所述电路接口模块与所述力矩器选择模块以及自由度测试模块连接；

所述表芯接口模块与所述自由度测试模块以及电路接口模块连接，所述力矩器选择模块与所述电路接口模块连接；

所述自由度测试模块包括档位切换开关以及自由度选择模块，所述自由度选择模块包括n个电容和n个单刀单掷开关，其中一个电容和一个单刀单掷开关串联形成一个支路，n个支路并联后与所述档位切换开关连接，所述档位切换开关还与所述表芯接口模块连接。

2.根据权利要求1所述的加速度计表芯的测试装置，其特征在于，n的范围为3-8。

3.根据权利要求1所述的加速度计表芯的测试装置，其特征在于，所述表芯接口模块包括Ca接口、Cb接口、TH接口、TL接口以及GND接口；

所述电路接口模块包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口、第六接口、第七接口以及第八接口；

所述Ca接口与所述第八接口连接，所述Cb接口与所述第七接口连接，所述GND接口接地，所述TH接口与所述第二接口连接，所述TL接口与所述第一接口连接。

4.根据权利要求3所述的加速度计表芯的测试装置，其特征在于，所述档位切换开关包括第一双刀双掷开关，所述第一双刀双掷开关包括第一动触点、第一静触点、第二静触点、第三静触点以及第四静触点；

所述第一动触点与并联后的n个支路连接，所述第一静触点与所述Cb接口连接，所述第三触点与所述Ca接口连接。

5.根据权利要求3所述的加速度计表芯的测试装置，其特征在于，所述力矩器选择模块包括第二双刀双掷开关、第一电阻以及第二电阻；

所述第二双刀双掷开关包括第二动触点、第五静触点、第六静触点、第七静触点以及第八静触点，所述第二动触点与所述第一接口连接，所述第五静触点和第六静触点分别与所述第一电阻的两端连接，所述第七静触点和第八静触点分别与所述第二电阻的两端连接。

6.根据权利要求3所述的加速度计表芯的测试装置，其特征在于，所述第一电源模块包括交流电源、控制开关、AC/DC模块以及DC/DC模块；

所述AC/DC模块包括P接口、N接口、L接口、第一Vout-接口以及第一Vout+接口；

所述DC/DC模块包括Vin-接口、Vin+接口、第二Vout-接口以及第二Vout+接口；

所述N接口和L接口通过所述控制开关与所述交流电源连接，所述第一Vout-接口和第一Vout+接口分别与所述Vin-接口和Vin+接口连接，所述第二Vout-接口与所述第三接口连接，所述第二Vout+接口与所述第四接口连接。

7.一种加速度计表芯的测试系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的加速度计表芯的测试装置，还包括AD采集模块、第二电源模块、控制模块、串口通信模块以及上位机；

所述AD采集模块与所述电路接口模块连接，所述第二电源模块与所述控制模块、AD采集模块以及串口通信模块连接，所述控制模块通过所述串口通信模块与所述上位机连接。

8.一种加速度计表芯的测试方法，其特征在于，采用如权利要求7所述的加速度计表芯的测试系统对加速度计表芯进行测试，所述方法包括偏度测试方法和自由度测试方法；

所述偏度测试方法包括：

将档位切换开关断开；

将待测试加速度计表芯与所述表芯接口模块连接；

控制力矩器选择模块选择相应的力矩；

控制模块控制AD采集模块采集不同力矩下的偏度值并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示；

所述自由度测试方法包括：

断开力矩器选择模块；

将待测试加速度计表芯与所述表芯接口模块连接；

控制所述档位切换开关设置相应档位；

依次闭合所述n个单刀单掷开关，控制模块控制AD采集模块采集各个单刀单掷开关闭合时的自由度值，并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示；

控制模块计算自由度档位差值，并通过所述串口通信模块发送至所述上位机进行显示。

9.根据权利要求8所述的加速度计表芯的测试方法，其特征在于，档位切换开关包括第一双刀双掷开关，所述第一双刀双掷开关包括第一动触点、第一静触点、第二静触点、第三静触点以及第四静触点；

控制所述档位切换开关设置相应档位，包括：

将所述第一动触点与所述第一静触点和第三静触点连接，设置第一档位；

将所述第一动触点与所述第二静触点和第四静触点连接，设置第二档位。

10.根据权利要求8所述的加速度计表芯的测试方法，其特征在于，所述力矩器选择模块包括第二双刀双掷开关、第一电阻以及第二电阻，所述第二双刀双掷开关包括第二动触点、第五静触点、第六静触点、第七静触点以及第八静触点，所述第五静触点和第六静触点分别与所述第一电阻的两端连接，所述第七静触点和第八静触点分别与所述第二电阻的两端连接；

控制力矩器选择模块选择相应的力矩，包括：

将所述第二动触点与所述第五静触点和第六静触点连接，设置第一力矩；

将所述第二动触点与所述第七静触点和第八静触点连接，设置第二力矩。

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