自动批量化加速度传感器标定系统的设计与实现

摘要

随着MEMS技术的发展，MEMS加速度传感器得到了迅速发展，已经被广泛的应用在各个领域，MEMS加速传感器年需求量在不断的增长。但是在MEMS加速度传感器批量化生产后，在其投入使用前，都需要进行各项参数的标定测试，而目前我国MEMS加速度传感器标定测试主要以人工标定、单件标定，还没有自动批量化标定测试设备，能够一次完成静态翻转试验和动态标定试验。本文设计了一套自动批量化加速度传感器标定系统，该系统能够在不同的温湿度环境下对多个加速度传感器的各项参数进行静动态标定测试。
　　本文通过分析MEMS加速度传感器的标定方法及原理，并按照系统的设计要求和技术指标，设计了标定系统整体结构。该系统主要是由批量化加速度传感器标定测试平台、自动锁紧机构、多通道数据采集模块、系统控制模块、上位机模块、可变环境装置6个部分组成。其中标定测试平台包含有静态翻转装置和动态标定装置两部分，自动锁紧机构主要负责静态翻转装置和动态标定装置的自动转换，来实现加速度传感器载体与振动台台面的锁紧与松开，以便实现静动态标定试验。对系统控制模块和数据采集模块进行了详细的研究和设计，系统控制模块选用DSP作为核心控制器，并对控制模块中的各个硬件电路进行了设计，以实现对静态翻转装置和动态标定装置中的各功能部件的控制；系统数据采集模块选用FPGA作为核心控制器，并对数据采集模块中的各个硬件电路进行了设计，来实现20个传感器的数据采集和处理。针对系统控制模块和数据采集模块进行了其软件的设计，并详细分析了各功能模块的实现。最后对加速度传感器标定系统进行了安装和联调测试。先是对系统的各个部分进行了单独调试和分析，然后进行整体联调测试，对测试中发现的问题进行了处理和改进。按照标定测试平台的工作流程，对加速度传感器进行了静态翻转试验和动态标定试验。系统能够自动实现静动态试验的转换，整个试验过程能够自动平稳运行，并能同时对20个加速度传感器进行标定测试，提高了标定测试效率。

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1. 绪 论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.3 论文的主要研究内容和章节安排

2. 加速度传感器标定方法研究和系统结构设计

2.1 传感器的特性及标定

2.2 加速度传感器的标定方法及原理

2.3 系统总体方案

2.4 本章小结

3. 系统控制模块的设计

3.1 系统控制模块的研究分析

3.2 系统控制模块的整体设计

3.3 步进电机及其控制原理

3.4控制模块硬件设计

3.5 控制模块软件设计

3.6 本章小结

4. 加速度传感器数据采集模块设计

4.1 系统数据采集模块的研究分析

4.2 系统数据采集模块的整体设计

4.3 FPGA数据采集模块硬件设计

4.4 数据采集模块的控制逻辑设计

4.5 本章小结

5. 系统性能测试及结果分析

5.1 系统控制模块的测试及分析

5.2 系统数据采集模块的测试及分析

5.3 系统联调测试及结果分析

5.4 本章小结

6. 工作总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

附 录：控制模块部分程序

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢