CN113075423A - 一种测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置，属于传感器测试领域。所述的装置包括装夹机构、激励机构、产品连接机构、隔声隔振机构和信号测试系统；本发明提供的测试装置不仅可以校准某一频率点的加速度值，获得灵敏度，而且可以测得整个所关心频带内的加速度值；可以应用于不同外形的产品测试，根据不同的外形产品定制不同的夹持方案，实现多样化产品的测试与校准；可以测得三个方向的加速度，无须每个方向单独测试，并且实现一次性完成校准三个方向，可对大量的产品进行批量测试，测试速度快，可用于检测批量产品的一致性，检测产品性能的差异，筛选出异常样品。

Description

一种测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置

技术领域

本发明属于传感器测试领域。具体涉及一种批量测试不规则产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置。

背景技术

随着近年来智能穿戴类电子产品的不断发展，越来越多的产品开始内置各种感知传感器，用来监测人体的位置、动作、心率、血压等健康信息，如智能手表内置陀螺仪等。随着此类的消费类电子产品在全球范围内流行，消费者对声振产品品质要求的不断提升，越来越多的测试治具或系统应用于各种敏感类电子产品的性能测试，以及大批量产品的性能一致性测试，保证大批量产品的性能符合标准以及一致性成为必须测试的内容之一。因此，如何设计出测试治具和系统测试此类加速度传感器的性能一致性是项值得研究的内容。

对于标准的加速度传感器，出厂前都可以通过标准的校准器进行灵敏度校准来保证性能的一致性，标准加速度传感器的外形都是规则且易于安装的，且只限于测试某一频率点的加速度值；对于内置于产品内的加速度传感器则无法通过校准器进行校准，而且针对生产线上的大批量产品，更需要设计特定的测试方法，如装夹产品的治具，激励机构和隔震方法，以及信号处理方法。

中国专利申请201521030359.X中公开了一种减振器异响检测系统，包括主控芯片、测试台架以及与主控芯片相连的数据采集模块，所述测试台架包括用于固定减振器的下工装和上工装，减振器的缸筒安装在下工装上，下工装上设有第一加速度传感器，减振器的活塞杆安装在上工装上，活塞杆的上端设有第二加速度传感器；数据采集模块与第一加速度传感器和第二加速度传感器相连。本实用新型的减振器异响检测系统，通过测试台架试验即可进行减振器异响检测，避免了复杂且成本高的整车道路试验；检测数据通过主控芯片处理计算，最后得到的结果准确度高，且检测方法一致性与可重复性好，但是该申请中只能用于测试固定形状的产品。

中国专利申请201810810577.7中公开了一种保障汽车室内外通过噪声测量工况一致性的试验方法，包括：进行室内外通过噪声试验，采集室内外试验车辆状态参数并进行数据处理，获得室内外试验车辆加速度和发动机扭矩有效值；对比室内外试验车辆加速度和发动机扭矩有效值，取得室内外试验车辆加速度误差和发动机扭矩误差并判断两者是否都不超过对应门限值，若是则满足一致性要求，可进行室内通过噪声试验的数据采集；若不是则调整室内试验车辆状态参数，重新进行室内通过噪声试验，直到两者误差都不超过对应门限值。本发明确保了室内外测量工况一致性，可将室内测试结果等效室外测试结果，解决通过噪声测试过程耗时较长且测量数据合格率较低的问题，提高试验的可重复性和成功率，但是该申请中没有涉及测试装置，尤其是不规则产品的测试装置。

传统的加速度性能测试是通过标准的校准器对每个加速度传感器一一进行的，且待校准的加速度传感器形态都比较规则易于安装，标准的校准器无法用于非标的传感器和内置有传感器的电子产品中；同时校准器需要对三轴加速度传感器三个方向依次进行校准，无法一次性完成三轴的性能测试；并且，标准校准器只能校准某一个频率点的灵敏度，无法确定产品在宽频带范围内的性能及一致性；

为了解决以上问题，本发明设计了一种测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置。

发明内容

基于现有技术中存在的问题和不足，本发明提供了一种测试大批量三轴加速度传感器性能一致性的装置，加速度传感器可内置于各种不同形态的电子产品中，本装置的核心原理都可以适用于不同形态产品的测试中。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一方面，本发明提供了一种测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置，所述的装置包括装夹机构、激励机构、产品连接机构、隔声隔振机构和信号测试系统；

所述的激励机构包括激励机械结构和标准三轴参考加速度传感器；

所述的隔声隔振机构，包括隔声机构和隔振机构，所述的隔声机构为声学屏蔽箱；所述的隔振机构为隔振脚垫；

所述的信号测试系统，包括激振器、信号采集卡和上位机软件。

所述的装夹机构用于夹持固定和定位待测对象，所述的产品连接机构与待测对象连接，所述的标准三轴参考加速度传感器安装于所述的激励机械结构上方，所述的激励机械结构安装在激振器上方；所述的激振器安装在所述的声学屏蔽箱内，所述的隔振脚垫安装在所述的声学屏蔽箱四个脚下，所述的信号采集卡与所述的标准三轴参考加速度传感器、所述的激振器和所述的上位机软件连接，在所述的上位机软件的控制下，将激励信号输出给激振器、激励机械结构、装夹机构和待测产品。

所述的装夹机构，用于装夹待测对象，所述的待测对象为加速度传感器或者内置加速度传感器的电子产品；所述的装夹机构可适用于不同形态的产品，即其核心思想是可根据不同产品的外形可对装夹机构进行仿形定制；所述的装夹机构能够一次性完成三个方向的产品性能测试；

所述的激励机构，用于给待测对象提供测试所需的激励源；所述的三轴参考加速度传感器也需要按照指定的空间角度进行设计安装，保证和待测对象一样的放置角度，所述的三轴参考加速度传感器的安装角度不能存在某个方向为0度，90度，或者180度；并且参考加速度传感器R1轴与产品A1轴需要平行，R2与A2，R3与A3需要平行；

其中，所述的指定的空间角度为传感器A1方向与X轴之间的角度为31.3度，A2方向与Y轴之间的角度为31.3度，A3方向与Z轴之间的角度为31.3度。

所述的产品连接机构，用于与产品进行接触和通讯，传输产品测试数据；

所述的隔声机构通过声学屏蔽箱实现对外界的噪声等干扰进行隔离，防止外界噪声传入产品装夹机构从而产生振动，对产品或内置加速度传感器测试产生影响；所述的隔振机构则是直接考虑外界环境振动的影响，通过隔振脚垫减少外界振动对产品装夹机构的影响。

所述的激振器通过软件控制采集卡输出扫频信号，给到激振器从而激励装夹机构；信号采集卡除了输出信号给激振器，还可以采集参考加速度传感器的信号，再把信号传输给上位机软件进行算法处理；所述的上位机软件为输出信号控制中心和算法处理中心，用于输出信号给激振器以及获取采集卡采集的参考加速度信号，以及和产品通讯获取来自产品的信号；最后对参考加速度信号和产品信号进行信号处理及算法处理，获得最终产品信号归一化后的信号，对此信号进行limit判断，实现性能测试和一致性的管控。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的测试装置不仅可以校准某一频率点的加速度值，获得灵敏度，而且可以测得整个所关心频带内的加速度值；而传统的测试装置只能发出单一的频率，只能得到单一频率下的加速度值，即灵敏度；

(2)本发明提供的测试装置可以应用于不同外形的产品测试，根据不同的外形产品定制不同的夹持方案，实现多样化产品的测试与校准；而传统的测试装置只能用标准的校准振源对单一的规则形态传感器进行校准，无法对不规则的产品进行校准测试；

(3)本发明提供的测试装置可以测得三个方向的加速度，无须每个方向单独测试，并且实现一次性完成校准三个方向，传统的测试装置只能用标准的振源对垂直于振源方向进行测试校准；

(4)本发明提供的测试装置可对大量的产品进行批量测试，测试速度快，可用于检测批量产品的一致性，检测产品性能的差异，筛选出异常样品，传统的测试装置中待测传感器需要用石蜡或其他固定方式固定在振源上，操作时间长。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置示意图；

图2为本发明实施例1所述的测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置主视图；

图3为本发明实施例1所述的测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置俯视图；

图4本发明实施例1所述的测试产品内置三轴加速度传感器的安装角度示意图。

附图标记：1-待测对象(内置加速度传感器)；2-装夹机构；3-激励机械机构；4-产品连接机构；5-标准三轴参考加速度传感器；6-激振器；7-声学屏蔽箱；8-隔振脚垫；9-信号采集卡；10-上位机软件，R1，R2，R3分别代表参考加速度传感器的三个受振方向，A1，A2，A3分别为待测传感器的三个受振方向。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1一种测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置

如附图1-3所示，所述的装置包括装夹机构2、激励机构、产品连接机构4、隔声隔振机构和信号测试系统；

所述的激励机构包括激励机械结构3和标准三轴参考加速度传感器5；

所述的隔声隔振机构，包括隔声机构和隔振机构，所述的隔声机构为声学屏蔽箱7；所述的隔振机构为隔振脚垫8；

所述的信号测试系统，包括激振器6、信号采集卡9和上位机软件10。

所述的装夹机构2用于夹持固定和定位待测对象1，所述的产品连接机构4与待测对象1连接，所述的标准三轴参考加速度传感器5安装于所述的激励机械结构3上方，所述的激励机械结构3安装在激振器6上方；所述的激振器6安装在所述的声学屏蔽箱7内，所述的隔振脚垫8安装在所述的声学屏蔽箱7四个脚下，所述的信号采集卡9与所述的标准三轴参考加速度传感器5、所述的激振器6和所述的上位机软件10连接，在所述的上位机软件10的控制下，将激励信号输出给激振器6、激励机械结构3、装夹机构2和待测产品1。

所述的装夹机构2，用于装夹待测对象1，所述的待测对象1为加速度传感器或者内置加速度传感器的电子产品；所述的装夹机构2可适用于不同形态的产品，即其核心思想是可根据不同产品的外形可对装夹机构进行仿形定制；所述的装夹机构2能够一次性完成三个方向的产品性能测试；

所述的激励机构，用于给待测对象提供测试所需的激励源；所述的三轴参考加速度传感器5也需要按照指定的空间角度进行设计安装，保证和待测对象1一样的放置角度，即如图4所示：传感器A1方向与X轴之间的角度α1为31.3度，A2方向与Y轴之间的角度α2为31.3度，A3方向与Z轴之间的角度α3为31.3度；所述的三轴参考加速度传感器5的安装角度不能存在某个方向为0度，90度，或者180度；并且参考加速度传感器R1轴与产品A1轴需要平行，R2与A2，R3与A3需要平行；

所述的产品连接机构4，用于与产品进行接触和通讯，传输产品测试数据；

所述的隔声机构通过声学屏蔽箱7实现对外界的噪声等干扰进行隔离，防止外界噪声传入产品装夹机构从而产生振动，对产品或内置加速度传感器测试产生影响；所述的隔振机构则是直接考虑外界环境振动的影响，通过隔振脚垫8减少外界振动对产品装夹机构的影响。

所述的激振器6通过软件控制采集卡9输出扫频信号，给到激振器6从而激励装夹机构；信号采集卡9除了输出信号给激振器6，还可以采集参考加速度传感器的信号，再把信号传输给上位机软件10进行算法处理。

所述的上位机软件10为输出信号控制中心和算法处理中心，用于输出信号给激振器6以及获取采集卡9采集的参考加速度信号，以及和产品通讯获取来自产品的信号；最后对参考加速度信号和产品信号进行信号处理及算法处理，获得最终产品信号归一化后的信号，对此信号进行limit判断，实现性能测试和一致性的管控。

在工作过程中：待测产品1放入装夹机构2内，装夹机构2往左运动夹持好待测产品1，产品连接结构4自动往左移动，插入待测产品1内，激振器6开始工作推动激励机构3，此时待测产品1与参考加速度传感器5测量加速度信号，声学屏蔽箱7和隔振脚垫8对声音和振动起到隔离作用，减小外界的噪音及振动干扰，参考加速度信号通过信号采集卡9，产品加速度信号通过计算机进入到上位机软件10中，然后开始信号处理及计算。

本发明提供的测试装置不仅可以校准某一频率点的加速度值，获得灵敏度，而且可以测得整个所关心频带内的加速度值；可以应用于不同外形的产品测试，根据不同的外形产品定制不同的夹持方案，实现多样化产品的测试与校准；可以测得三个方向的加速度，无须每个方向单独测试，并且实现一次性完成校准三个方向，可对大量的产品进行批量测试，测试速度快，可用于检测批量产品的一致性，检测产品性能的差异，筛选出异常样品。

上述详细说明是针对本发明其中可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种测试产品内置三轴加速度传感器性能一致性的装置，其特征在于：所述的装置包括装夹机构、激励机构、产品连接机构、隔声隔振机构和信号测试系统；

所述的激励机构包括激励机械结构和标准三轴参考加速度传感器；

所述的隔声隔振机构，包括隔声机构和隔振机构；

所述的信号测试系统，包括激振器、信号采集卡和上位机软件。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的隔声机构为声学屏蔽箱；所述的隔振机构为隔振脚垫。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的产品连接机构与待测对象连接，所述的标准三轴参考加速度传感器安装于所述的激励机械结构上方，所述的激励机械结构安装在激振器上方；所述的激振器安装在所述的声学屏蔽箱内，所述的隔振脚垫安装在所述的声学屏蔽箱四个脚下，所述的信号采集卡与所述的标准三轴参考加速度传感器、所述的激振器和所述的上位机软件连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的装夹机构，用于装夹待测对象，所述的待测对象为加速度传感器或者内置加速度传感器的电子产品。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的装夹机构能够一次性完成三个方向的产品性能测试。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的三轴参考加速度传感器需要按照指定的空间角度进行设计安装，保证和待测对象一样的放置角度，所述的三轴参考加速度传感器的安装角度不能存在某个方向为0度，90度，或者180度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的指定的空间角度为为传感器A1方向与X轴之间的角度为31.3度，A2方向与Y轴之间的角度为31.3度，A3方向与Z轴之间的角度为31.3度。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的三轴参考加速度传感器R1轴与产品A1轴需要平行，R2与A2，R3与A3需要平行。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的上位机软件为输出信号控制中心和算法处理中心，用于输出信号给激振器以及获取采集卡采集的参考加速度信号，以及和产品通讯获取来自产品的信号；最后对参考加速度信号和产品信号进行信号处理及算法处理，获得最终产品信号归一化后的信号，对此信号进行limit判断，实现性能测试和一致性的管控。

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