本發(fā)明涉及一種傳感器的標定技術，特別是一種mems慣性傳感器自動批量標定方法及系統(tǒng)。

背景技術：

隨著mems技術的發(fā)展，基于mems技術的mems慣性傳感器成為該領域的一個重要研究內(nèi)容，也是慣性技術發(fā)展的一個重要方向。由于mems慣性傳感器的市場需求越來越大，因此實現(xiàn)大批量的標定至關重要，另一方面由于傳感器的性能會受到周圍環(huán)境的影響，因此傳感器需要經(jīng)常進行重新標定以保證其測量精度。目前mems加速度計和陀螺的測試標定主要以單件、手動為主，加上數(shù)據(jù)處理時間，單個mems慣性傳感器的單次標定測試所需時間較長，嚴重阻礙了mems慣性傳感器的應用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種mems慣性傳感器自動批量標定方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)mems慣性傳感器的高精度、批量、自動標定。

一種mems慣性傳感器自動批量標定方法，包括由三軸轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速來標定mems陀螺儀和由三軸轉(zhuǎn)臺的靜態(tài)位置來標定mems加速度計，所述mems陀螺儀和mems加速度計數(shù)量若干。其中，所述標定mems陀螺儀包括：步驟1.1，三軸轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動一角度，使每一mems陀螺儀的輸入基準軸與三軸轉(zhuǎn)臺某一轉(zhuǎn)軸平行，該轉(zhuǎn)軸所在的框架為轉(zhuǎn)動框；步驟1.2，設定三軸轉(zhuǎn)臺的速率參數(shù)；步驟1.3，轉(zhuǎn)動框根據(jù)速率參數(shù)進行轉(zhuǎn)動，采集三軸轉(zhuǎn)臺處于速率參數(shù)時的每一mems陀螺儀的輸出信號；步驟1.4，基于輸出信號獲取每一mems陀螺儀的標定參數(shù)；步驟1.5，重復步驟1.1～1.4，獲取所有框架轉(zhuǎn)動時mems陀螺儀的輸出信號并標定。所述標定mems加速度計包括：步驟2.1，設定三軸轉(zhuǎn)臺某一轉(zhuǎn)軸所在框架的位置參數(shù)，該轉(zhuǎn)軸所在的框架為轉(zhuǎn)動框；步驟2.2，轉(zhuǎn)動框根據(jù)位置參數(shù)進行轉(zhuǎn)動，采集三軸轉(zhuǎn)臺處于初始位置及位置參數(shù)所述的位置時每一mems加速度計的輸出信號；步驟2.3，基于輸出信號獲取每一mems加速度計的標定參數(shù)；步驟2.4，重復步驟2.1～2.3，獲取所有框架轉(zhuǎn)動時mems速度計的輸出信號并標定。

一種實現(xiàn)上述方法的系統(tǒng)，包括三軸轉(zhuǎn)臺、插卡機箱、信號采集卡、處理器、交換機、三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊。所述插卡機箱設置于三軸轉(zhuǎn)臺的內(nèi)框中，其中內(nèi)設置信號采集卡插槽，所述信號采集卡用于采集mems慣性傳感器的輸出信號，其置于信號采集卡插槽內(nèi)并設置夾具，所述mems慣性傳感器的mems陀螺儀或mems加速度計設置于信號采集卡的夾具上，所述處理器嵌于插卡機箱中，用于獲取標定參數(shù)，且設置數(shù)據(jù)接口用于數(shù)據(jù)傳輸，所述交換機嵌于插卡機箱中，用于信號采集卡與處理器之間的信號傳輸，所述三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊用于控制三軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：(1)利用mems加速度計對重力加速度g的感應來標定加速度計；利用mems陀螺儀感應的角速度與三軸轉(zhuǎn)臺輸出軸轉(zhuǎn)動的角速度一致以實現(xiàn)mems陀螺儀標定，不需要標定人員手動進行標定流程以及手動進行標定參數(shù)的計算，所有的過程自動進行，減輕了標定人員的工作量；(2)一次即可標定若干各個mems慣性傳感器，在很大程度上提高了mems慣性傳感器的生產(chǎn)效率。

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步描述。

附圖說明

圖1是三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊運行步驟流程圖。

圖2是本發(fā)明結(jié)構框圖。

圖3是mems慣性傳感器、數(shù)采卡、插卡機箱以及三軸轉(zhuǎn)臺之間的位置關系示意圖。

具體實施方式

結(jié)合圖1，一種mems慣性傳感器自動批量標定方法，由三軸轉(zhuǎn)臺某一轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速來標定mems陀螺儀、由三軸轉(zhuǎn)臺某一轉(zhuǎn)軸的靜態(tài)位置來標定mems加速度計，具體步驟如下：

1、mems陀螺儀標定步驟：

步驟1.1，初始位置，mems陀螺儀的輸入基準軸處于水平位置，與三軸轉(zhuǎn)臺中框的轉(zhuǎn)軸水平垂直，三軸轉(zhuǎn)臺的外框的轉(zhuǎn)軸處于豎直位置；

步驟1.2，為使三軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速與mems陀螺儀的輸入角速率一致，mems陀螺儀的輸入基準軸需與轉(zhuǎn)軸平行，需將三軸轉(zhuǎn)臺的其中一個或者兩個 軸轉(zhuǎn)動一定的角度；

步驟1.3，設定實驗需要三軸轉(zhuǎn)臺外軸、中軸以及內(nèi)軸需要進行的速率參數(shù)，保存在固定的文本中；

步驟1.4，三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊通過pc中的控制程序載入文本，控制三軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸依次轉(zhuǎn)動至速率參數(shù)設定的速率，同時嵌入式處理器以設定好的采樣頻率對4片數(shù)采卡中的mems陀螺儀進行信號采集并存儲；

步驟1.5，嵌入式處理器中自動標定程序?qū)⒋鎯Φ亩鄠€mems陀螺儀的數(shù)據(jù)進行解幀，按照ieee相關標準及業(yè)內(nèi)測試標準中的算法求出每個mems陀螺儀的標定參數(shù)。

2、mems加速度計標定步驟：

步驟2.1，初始位置，mems加速度計的輸入基準軸與三軸轉(zhuǎn)臺中軸的轉(zhuǎn)軸水平垂直；

步驟2.2，設定實驗需要三軸轉(zhuǎn)臺外軸、中軸以及內(nèi)軸需要進行的位置參數(shù)，保存在固定的文本中；

步驟2.3，三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊通過pc中的控制程序載入文本，控制三軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸依次轉(zhuǎn)動到位置參數(shù)所述的位置，同時嵌入式處理器以設定好的采樣頻率對4片數(shù)采卡中的mems加速度計進行信號采集并存儲；

步驟2.4，嵌入式處理器中自動標定程序?qū)⒋鎯Φ亩鄠€mems加速度計的數(shù)據(jù)進行解幀，按照ieee相關標準及業(yè)內(nèi)測試標準中的算法求出每個mems加速度計的標定參數(shù)。

結(jié)合圖2，一種實現(xiàn)上述任一權利要求所述方法的系統(tǒng)，包括三軸轉(zhuǎn)臺、插卡機箱、帶有以太網(wǎng)接口和具備多通道模擬/spi/串口信號采集功能的信號采集卡、帶有以太網(wǎng)接口和rs422接口的嵌入式處理器、交換機、三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊、帶有繼電器的電源模塊、遠程主機。所述插卡機箱水平安裝于三軸轉(zhuǎn)臺的內(nèi)框中，其中內(nèi)設置信號采集卡插槽；所述信號采集卡用于采集mems慣性傳感器的輸出信號，其置于信號采集卡插槽內(nèi)并設置夾具；信號采集卡固定安裝在金屬板上，金屬板豎直插在插卡機箱中；所述mems慣性傳感器的mems陀螺儀或mems加速度計設置于信號采集卡的夾具上；所述處理器嵌于插卡機箱中，用于獲取標定參數(shù)，且設置數(shù)據(jù)接口用于數(shù)據(jù)傳輸；所述交換機嵌于插卡機箱中， 用于信號采集卡與處理器之間的信號傳輸；所述三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊用于控制三軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動。

所述的信號采集卡安裝有8個mems傳感器的夾具，可實現(xiàn)不同型號的mems慣性傳感器的標定；插卡機箱中安裝有四塊信號采集卡；四塊信號采集卡與嵌入式交換機通過嵌入式交換機組成星型網(wǎng)絡；三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊通過pc機執(zhí)行；三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊擁有人機界面，可與遠程主機通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊將文本中三軸轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸位置參數(shù)和速率參數(shù)轉(zhuǎn)換成指令幀，通過rs232串口發(fā)送給三軸轉(zhuǎn)臺的控制站，控制站根據(jù)指令驅(qū)動步進電機按照設定的速率和位置旋轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)采集卡上的8個傳感器的信號值經(jīng)過采集卡轉(zhuǎn)換打包成幀，然后通過以太網(wǎng)接口輸出；嵌入式處理器通過以太網(wǎng)接口接收四塊信號采集卡的傳感器信號，并存儲在其內(nèi)部sd卡中，不同的角速率和角位置分開存放在不同的文本中；嵌入式處理器計算得出的mems慣性傳感器的標定參數(shù)通過rs422串口發(fā)送至三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊進行顯示和存儲；

三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊擁有友好的人機界面，具有標定項目選項、可選擇不同的數(shù)據(jù)采樣率、具有轉(zhuǎn)臺故障報警和傳輸中斷報警功能；

三軸轉(zhuǎn)臺控制模塊可控制繼電器對mems傳感器進行通斷電操作；嵌入式處理器與信號采集卡分開供電；

本方法和系統(tǒng)可進行mems加速度計多點翻滾測試、穩(wěn)定性測試和mems陀螺儀的標度因數(shù)測試、零偏測試；可得出mems加速度計的標度因數(shù)、標度因數(shù)重復性、標度因數(shù)非線性度、零偏、零偏重復性、零偏穩(wěn)定性；mems陀螺儀的標度因數(shù)、標度因數(shù)重復性、標度因數(shù)非線性度、零偏、零偏重復性、零偏穩(wěn)定性和零偏g敏感性。