针对MEMS加速度传感器的测试方法不统一,测试要求多样化的问题,根据范围对加速度传感器进行了改进。
过测试方法和测试系统,针对静态和动态特性及其温度,开发了一套多量程MEMS加速度计。面的测试系统,为多模态MEMS加速度传感器建立了统一的测试平台,适应不同类型加速度传感器的测试需求,从而提高了测试效率,降低了成本测试,缩短了研发测试周期,并为MEMS传感器行业的快速发展做出了贡献。着物联网技术的发展,加速度传感器被广泛应用于汽车电子,航空航天,工业和农业以及对汽车的需求。用程序已大大增加。着加速度传感器行业的发展,对精度的要求越来越高,但是大多数公司的测试方法不一致,测试要求多样化,极大地影响了测试效率。感器的制造,严重阻碍了传感器的工业化。外,MEMS加速度传感器受到其原理和过程的限制,并且它们的性能指标或多或少地受到外部环境的变化,特别是外部温度的变化的影响。此,传感器必须经过高温和低温测试,一方面,它确定了传感器可以正常工作的温度范围;另一方面,它可以比较每个温度点的实际输出在常温下输出。

生的测量偏差。此基础上,开发了具有多个量程的完整的静态和动态MEMS加速度计测试系统。系统由一个多频率范围的振动装置,一个高精度数据采集系统,一个集成了数据和信号处理关键算法的综合分析软件组成,以及一个温度测试箱。测试系统的结构图如图1所示。振动装置包括一个静态测试模块的高精度转盘,一个离心机,一个中频振动表。频测试,一组标准加速度计,冲击测试模块的霍普金森杆和激光干涉仪。精度数据采集系统主要实现三个主要模块的控制和数据采集。华科技PCI-9816H用作静态测试模块和冲击测试模块的控制器,而VimStar Aimion技术可同时收集8个数据通道,用作IF测试模块的控制器。面的分析软件对控制器收集的数据进行分析,处理和显示,并可以向控制器发送指令以在该模式下对温度测试室进行实时反馈控制网络通讯。模块用于执行MEMS加速度计的静态测试[1]。由高精度转盘,离心机,一组标准参考加速度计,控制器,数据处理模块和温度测试箱组成。于加速度传感器带宽的下限为0 Hz,因此可以使用高精度转盘(步进电机控制)使用角度来测量传感器输出值在加速度传感器和地球重力场方向之间。盘角度与加速度传感器负载的示意图如图2所示。


检测到的加速度传感器连接到离心机的转盘上,使传感器的敏感轴重合沿旋转臂的径向方向进行加速,调整加速度传感器距旋转轴中心线的径向距离和旋转臂的旋转角度,以获得所需的方向心向加速度。此恒定加速度条件下测量传感器输出值。公式(1)中,ω是离心机的角速度(rad / s),R是从加速度传感器到离心机轴中心的距离(m),T是周期的(s)离心机旋转。

式(2)中,恒温阀芯n是离心速度(r / min)。式(3)将向心加速度转换为离心机的速度,以便离心机可以生成相应的加速度以作用于传感器。模块实现MEMS加速度计的中频测试[2-4],由一个中频搅拌器,一个标准参考加速度计套件,一个控制器,一个模块组成数据处理和温度测试室。IF测试模块的原理图如图3所示,采用比较方法获得灵敏度,在振动台的中央安装了标准参考加速度计,并配备了7个MEMS加速度传感器。量值可以均匀地分布在振动台上,因为施加到每个传感器的振动相同,负载相同,放大器设置相同,因此灵敏度比就是它们的输出电压之比。且由于参考传感器的灵敏度是已知的,因此可以通过简单地乘以该比率来计算测得的加速度传感器的灵敏度。公式中:S1是参考加速度的灵敏度幅度(mV /(m·s-2)或pC /(m·s-2)); X1是参考加速度传感器的输出值(mV或pC); X2是检测到的加速度传感器的输出值(mV或pC)。模块执行MEMS加速度计[5]的冲击测试,该加速度计由Hopkinson杆,激光干涉仪,一组标准参考加速度计,控制器,数据处理模块和温度测试箱。Hopkinson杆的尾部安装测得的加速度传感器,抬起摆以使其自由落下撞击砧座(在摆锤和砧座之间安装了缓冲垫)并生成加速度波形霍普金森杆中约半个正弦的压力,并沿霍普金森杆纵向分布。析冲击过程中的激光多普勒干涉信号以获得冲击速度曲线,并微分冲击速度曲线以获得冲击加速度曲线。速度传感器的灵敏度受温度变化的影响,这会导致灵敏度温度漂移。过测量加速度传感器对多个温度点的灵敏度,可以在一系列数据处理之后获得检测到的加速度传感器的温度漂移系数,从而为其温度补偿提供基础。制器以网络通讯的形式向温度测试室发送控制和反馈信号,根据建立的TCP / IP协议和约定的通信协议,温度测试室可以启动,停止,设置温度和工作时间。
系统使用LabVIEW图形化编程工具来开发高级计算机软件。LabVIEW具有灵活而强大的数据采集和接口开发功能,已广泛用于工业,学术界和实验室研究。LabVIEW最初是为测试和测量而设计的。目前为止,大多数最常见的测试仪器和数据采集设备都具有特殊的LabVIEW驱动程序,这些驱动程序为用户提供了开发新程序的极大便利。据系统设计,软件部分主要包括三个功能模块,即静态模块,中频模块和冲击模块。件框图如图4所示。入MEMS测试平台界面后,根据被测传感器的范围和客户的需求选择所需的测试项目。电分为重力场法和离心法。力场法用于加速度传感器的灵敏度,线性度和零点。于漂移,大规模漂移和温度影响(包括零热偏移,全热偏移和灵敏度温度漂移)的测量,可以使用离心法进行灵敏度测量和大规模静态加速度范围的线性度; IF模块测试使用振动方法,用于测量加速度传感器在以下范围内的灵敏度,灵敏度频率响应,灵敏度幅度线性度和灵敏度温度漂移系数。频:冲击模块测试使用冲击方法来测量冲击加速度传感器的灵敏度,灵敏度频率响应和灵敏度幅度。性度和温度漂移敏感性系数的测量。件操作界面如图5所示。
本文中,控制系统如振动筛,高精度转盘,离心机和冲击台以及温度测试箱用于提取几种类型的加速度传感器的特征参数,完成整个测试平台的控制软件和算法的编译,并建立用于不同加速度传感器的完整测试系统范围和应用具有很高的实用价值。

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