CN114397479B - 一种石英振梁加速度计to部件的两自由度测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置，包括：真空腔，提供真空环境，并在真空腔内容置TO部件，TO部件通过TO部件固定工装安装在真空腔内；电动转台，安装在电动转台安装支架上，并通过真空腔转接板与真空腔连接；多齿分度台，设置在多齿分度台安装板上，且多齿分度台之工作面处设置用于安装电动转台的电动转台安装支架；水平调节机构，具有水平调节机构限位板，并用于对TO部件安装板进行水平度调整。本发明利用多齿分度台和电动转台提供的两自由度转动，使得TO部件不仅能够一次性完成XYZ三轴标度因数的测量，排除多次安装产生的误差，而且利用真空腔提供了TO部件之谐振梁芯片正常工作所需的真空环境，保证了测试结果真实可靠。
Description
技术领域
本发明涉及微机电系统(MEMS)惯性传感器测试技术领域，尤其涉及一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置及方法。
背景技术
如大家所知晓地，一体式石英振梁加速度计通常采用两块差分工作的谐振梁芯片进行测量，以减小温度波动、交叉耦合等共模干扰因素的影响，差分的效果取决于两块谐振梁芯片的一致性，更确切地讲是谐振梁芯片与TO(Transistor Outline package)底座粘贴后形成的TO部件的一致性。为了挑选出满足XYZ三轴标度因数匹配度要求的TO部件，需要一种能够提供真空环境的多自由度精密测试装置。
但是，在现有技术中，加速度计的标度因数通常采用多齿分度台进行四点翻滚测试，而多齿分度台仅有一个自由度，不能一次性完成XYZ三个轴的标度因数测量。另外，TO部件的谐振梁芯片需要在真空下工作，需要配置一个真空腔。
寻求一种使得所述TO部件经过一次安装便能在真空环境下完成XYZ三轴标度因数测量的两自由度真空测试装置及方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置及方法。
发明内容
本发明之第一目的是针对现有技术中，传统加速度计的标度因数通常采用多齿分度台进行四点翻滚测试，而多齿分度台仅有一个自由度，不能一次性完成XYZ三个轴的标度因数测量，且无真空测试环境等缺陷提供一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置。
本发明之又一目的是针对现有技术中，传统加速度计的标度因数通常采用多齿分度台进行四点翻滚测试，而多齿分度台仅有一个自由度，不能一次性完成XYZ三个轴的标度因数测量，且无真空测试环境等缺陷提供一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试方法。
为实现本发明之第一目的，本发明提供一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置，所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置，包括：
真空腔，提供真空环境，并在所述真空腔内容置待测试的TO部件，所述TO部件通过TO部件固定工装安装在所述真空腔内；
电动转台，安装在电动转台安装支架上，并通过真空腔转接板与所述真空腔连接；
多齿分度台，设置在多齿分度台安装板上，且所述多齿分度台之工作面处设置用于安装所述电动转台的电动转台安装支架；
水平调节机构，具有水平调节机构限位板，并用于对所述TO部件固定工装之TO部件安装板进行水平度调整。
可选地，所述TO部件进一步包括谐振梁芯片以及与所述谐振梁芯片相贴合设置的TO底座。
可选地，所述TO部件固定工装，进一步包括：
TO部件安装板，用于对所述TO部件进行限位，并固定设置在所述真空腔转接板上；
TO部件压板，通过设置在所述TO部件安装板上的定位销进行定位，并固定所述TO部件；
锁紧螺栓，用于连接所述TO部件压板和所述TO部件安装板，以锁紧所述TO部件腔。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置之测试方法，所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试方法，包括：
执行步骤S1：在所述TO部件安装板上设置水平仪，并通过所述水平调节机构对所述TO部件安装板进行水平度调节；
执行步骤S2：将所述TO部件按指定方向安装在所述TO部件安装板上，并通过所述TO部件压板和所述锁紧螺栓进行固定；
执行步骤S3：对所述真空腔进行抽真空作业；
执行步骤S4：所述TO部件之谐振梁芯片上电工作，稳定后旋转所述多齿分度台，使得所述谐振梁芯片的Z轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得Z轴标度因素kz；
执行步骤S5：旋转所述多齿分度台，使得所述真空腔呈竖直放置，进而调节所述电动转台，使得所述谐振梁芯片的Y轴与垂向对准，旋转所述多齿分度台，使得所述谐振梁芯片的Y轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得Y轴标度因素ky；
执行步骤S6：调节所述电动转台，使得所述谐振梁芯片旋转90°后X轴与垂向对准，旋转所述多齿分度台，使得所述谐振梁芯片的X轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得X轴标度因素kx；
执行步骤S7：根据kx、ky、kz的匹配度要求进行TO部件的选配。
可选地，所述水平度优于0.1°。
可选地，所述真空度优于1×10-2Pa。
综上所述，本发明所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置利用所述多齿分度台和所述电动转台提供的两自由度转动，使得所述TO部件不仅能够一次性完成XYZ三轴标度因数的测量，排除多次安装产生的误差，而且利用所述真空腔提供了TO部件之谐振梁芯片正常工作所需的真空环境，保证了测试结果真实可靠。
附图说明
图1所示为本发明石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置之结构示意图；
图2所示为本发明TO部件容置在真空腔内的结构示意图；
图3所示为本发明石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置之TO部件固定工装的结构示意图；
图4所示为本发明TO部件的结构示意图；
图5所示为本发明石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试方法的流程图；
图6所示为谐振梁芯片结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1、图2、图3，图1所示为本发明石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置之结构示意图。图2所示为本发明TO部件容置在真空腔内的结构示意图。图3所示为本发明石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置之TO部件固定工装的结构示意图。所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置，包括：
真空腔10，所述真空腔10提供真空环境，并在所述真空腔10内容置待测试的TO(Transistor Outline Package)部件11，所述TO部件11通过TO部件固定工装12安装在所述真空腔10内；
电动转台13，所述电动转台13安装在电动转台安装支架14上，并通过真空腔转接板15与所述真空腔10连接；
多齿分度台16，所述多齿分度台16设置在多齿分度台安装板17上，且所述多齿分度台16之工作面161处设置用于安装所述电动转台13的电动转台安装支架14；
水平调节机构17，所述水平调节机构17具有水平调节机构限位板171，并用于对所述TO部件固定工装12之TO部件安装板120进行水平度调整。
请参阅图4，图4所示为本发明TO部件的结构示意图。所述TO部件11进一步包括谐振梁芯片110以及与所述谐振梁芯片110相贴合设置的TO底座111。
请继续参阅图3、图4，并结合参阅图1、图2，所述TO部件固定工装12，进一步包括：
TO部件安装板120，所述TO部件安装板120用于对所述TO部件11进行限位，并固定设置在所述真空腔转接板15上；
TO部件压板121，所述TO部件压板121通过设置在所述TO部件安装板120上的定位销122进行定位，并固定所述TO部件11；
锁紧螺栓123，所述锁紧螺栓123用于连接所述TO部件压板121和所述TO部件安装板120，以锁紧所述TO部件11。
请继续参阅图3，并结合参阅图1、图2、图4，所述待测试的TO部件11容置在所述真空腔10内，即所述TO部件11通过TO部件固定工装12安装在所述真空腔10内。更具体地，第一、所述TO部件11之TO底座111固定设置在所述TO部件安装板120上，所述TO部件安装板120对所述TO部件11进行限位；第二、所述TO部件压板121通过设置在所述TO部件安装板120上的定位销122进行定位，并固定所述TO部件11；第三、所述锁紧螺栓123连接所述TO部件压板121和所述TO部件安装板120，以锁紧所述TO部件11。在本发明中，优选地，所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置所涉及的电讯号连接线可通过所述真空腔转接板15进行线路布置。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式，对所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置及工作原理进行阐述。在具体实施方式中，所述各功能部件的连接方式，安装、测试步骤的顺序，及参数设置等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
请参阅图5、图6，并结合参阅图1～图4，图5所示为本发明石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试方法之流程图。图6所示为谐振梁芯片结构示意图。在本发明中，通过所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置进行真空环境下XYZ三轴标度因数测量时，所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试方法，包括：
执行步骤S1：在所述TO部件安装板120上设置水平仪(未图示)，并通过所述水平调节机构17对所述TO部件安装板120进行水平度调节；优选地，所述水平度优于0.1°。
执行步骤S2：将所述TO部件11按指定方向安装在所述TO部件安装板120上，并通过所述TO部件压板121和所述锁紧螺栓123进行固定；
执行步骤S3：对所述真空腔10进行抽真空作业；优选地，所述真空度优于1×10- 2Pa。
执行步骤S4：所述TO部件11之谐振梁芯片110上电工作，稳定后旋转所述多齿分度台16，使得所述谐振梁芯片110的Z轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得Z轴标度因素kz；
执行步骤S5：旋转所述多齿分度台16，使得所述真空腔10呈竖直放置，进而调节所述电动转台13，使得所述谐振梁芯片110的Y轴与垂向对准，旋转所述多齿分度台16，使得所述谐振梁芯片110的Y轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得Y轴标度因素ky；
执行步骤S6：调节所述电动转台13，使得所述谐振梁芯片110旋转90°后X轴与垂向对准，旋转所述多齿分度台16，使得所述谐振梁芯片110的X轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得X轴标度因素kx；
执行步骤S7：根据kx、ky、kz的匹配度要求进行TO部件的选配。
明显地，本发明所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置利用所述多齿分度台和所述电动转台提供的两自由度转动，使得所述TO部件不仅能够一次性完成XYZ三轴标度因数的测量，排除多次安装产生的误差，而且利用所述真空腔提供了TO部件之谐振梁芯片正常工作所需的真空环境，保证了测试结果真实可靠。
综上所述，本发明所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置利用所述多齿分度台和所述电动转台提供的两自由度转动，使得所述TO部件不仅能够一次性完成XYZ三轴标度因数的测量，排除多次安装产生的误差，而且利用所述真空腔提供了TO部件之谐振梁芯片正常工作所需的真空环境，保证了测试结果真实可靠。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。
Claims (4)
1.一种石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置，其特征在于，包括：
真空腔，提供真空环境，并在所述真空腔内容置待测试的TO部件，所述TO部件通过TO部件固定工装安装在所述真空腔内；
电动转台，安装在电动转台安装支架上，并通过真空腔转接板与所述真空腔连接；
多齿分度台，设置在多齿分度台安装板上，且所述多齿分度台之工作面处设置用于安装所述电动转台的电动转台安装支架；
水平调节机构，具有水平调节机构限位板，并用于对所述TO部件固定工装之TO部件安装板进行水平度调整；
所述TO部件进一步包括谐振梁芯片以及与所述谐振梁芯片相贴合设置的TO底座；
所述TO部件固定工装，进一步包括：
TO部件安装板，用于对所述TO部件进行限位，并固定设置在所述真空腔转接板上；
TO部件压板，通过设置在所述TO部件安装板上的定位销进行定位，并固定所述TO部件；
锁紧螺栓，用于连接所述TO部件压板和所述TO部件安装板，以锁紧所述TO部件腔。
2.一种如权利要求1所述的石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置的测试方法，其特征在于，所述石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试方法，包括：
执行步骤S1：在所述TO部件安装板上设置水平仪，并通过所述水平调节机构对所述TO部件安装板进行水平度调节；
执行步骤S2：将所述TO部件按指定方向安装在所述TO部件安装板上，并通过所述TO部件压板和所述锁紧螺栓进行固定；
执行步骤S3：对所述真空腔进行抽真空作业；
执行步骤S4：所述TO部件之谐振梁芯片上电工作，稳定后旋转所述多齿分度台，使得所述谐振梁芯片的Z轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得Z轴标度因素kz；
执行步骤S5：旋转所述多齿分度台，使得所述真空腔呈竖直放置，进而调节所述电动转台，使得所述谐振梁芯片的Y轴与垂向对准，旋转所述多齿分度台，使得所述谐振梁芯片的Y轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得Y轴标度因素ky；
执行步骤S6：调节所述电动转台，使得所述谐振梁芯片旋转90°后X轴与垂向对准，旋转所述多齿分度台，使得所述谐振梁芯片的X轴在+1g和-1g之间进行两点翻滚试验，测试获得X轴标度因素kx；
执行步骤S7：根据kx、ky、kz的匹配度要求进行TO部件的选配。
3.如权利要求2所述的石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置的测试方法，其特征在于，所述水平度优于0.1°。
4.如权利要求2所述的石英振梁加速度计TO部件的两自由度测试装置的测试方法，其特征在于，真空度优于1×10-2Pa。
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