[发明专利]手持式微机械陀螺测试仪

说明书

技术领域

本发明属于微机械陀螺测试装置技术领域，具体涉及一种手持式微机械陀螺的扫频测试仪器。

背景技术

微机械陀螺的生产主要采用微机械加工和真空封装，工艺偏差等因素导致微机械陀螺存在多种误差源，如：残余应力、刚度耦合、阻尼耦合、驱动和检测轴不对称的结构误差等。因此，在微机械陀螺的研制过程中就必须进行性能参数的测试与筛选。微机械陀螺的性能测试通常包括扫频测试、标度因数测试、零偏测试等项目。其中，扫频测试是微机械陀螺的一个重要测试项目，主要测试其谐振峰值、谐振频率、品质因数等性能表征参数。

目前国际上已经研发出了一些有价值的微机械陀螺仪测试设备。如Veeco公司的MEMS3500，但此类固定安装的专用设备，价格昂贵，不能手持便携，不适用于工艺试验或小批量研制等场合对仪器的便携性有一定要求的场景。201020181149.1号“一种双轴转台的MEMS陀螺测试系统”实用新型公布了一种MEMS陀螺测试系统，该系统将带高低温箱的双轴转台和MEMS陀螺传感器测试单元结合起来，组成一种全自动的MEMS陀螺综合测试系统。该方案存在测试平台搭建复杂、需要借助PC机进行数据处理等不足。200720077699.7号“基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型”实用新型公布了一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，该模型利用可编程逻辑器件芯片FPGA进行光纤陀螺数据信息的采集，通过串口发送至上位机并同时可以在LCD上显示。但是该实用新型所公布的方案针对于光纤陀螺，由于光纤陀螺和微机械陀螺的结构原理有巨大的差异，因此并不适用于微机械陀螺。清华大学王嫘等2009年报道了一种“基于虚拟仪器的微机电系统动态特性测试仪”，是一种基于虚拟仪器的微机电系统动态特性测试仪，主要用于微机电系统的频谱测试和静态特性测试；该仪器采用PCI总线24位高性能数据采集卡，使用虚拟仪器技术进行设计和开发，采用扫频方法给待测系统输入一系列由低频到高频的正弦激励信号，进而分析出该系统响应和激励之间的关系；其频带为0.01Hz～10kHz，并能在关键频率附近增加测试的频率点以提高精度；试验表明，该仪器的最大幅值误差小于0.2dB，最大相位误差小于0.7°，同时具有较高的可靠性和扩展性；该仪器自动化程度高，并具有良好的人机交互特性，可实时显示测试数据并绘制曲线，并在测试完成后进行数据分析处理，最后自动生成报表。但上述方案采用了“硬件采集卡+数据传输模块+PC机”的虚拟仪器架构，虽然测试方式灵活多变、功能强，但测试系统硬件成本高、搭建复杂，且不能手持便携，不适用于工艺试验或小批量研制等场合对仪器的便携性有一定要求的场景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种手持式微机械陀螺测试仪，便携易用，无需借助其它测试设备即可独立完成微机械陀螺的扫频测试、驱动直流偏置电压扫描测试，求取谐振频率和品质因数，并在自带的显示面板上即时绘制出扫频测试结果的特征数据和特性曲线。

为解决上述技术问题，本发明手持式微机械陀螺测试仪采用的技术方案是：手持式微机械陀螺测试仪基于嵌入式系统架构， 由主机、测试电路板和总线电缆组成。主机包括显示面板、调节旋钮、处理器、供电单元、ADC芯片、串口、总线接口部件；测试电路板主要包括芯片插座、驱动检测电路、管脚配置电路、总线接口部件；总线电缆包括电力线缆、驱动检测电路驱动信号线缆、驱动检测电路检测信号线缆、管脚配置电路控制信号线缆。

本发明的手持式微机械陀螺测试仪嵌在主机机身表面的显示面板是采用北京迪文公司生产的16位真彩显示屏来实现，处理器采用XILINX公司生产的spartan6系列芯片，供电单元采用24V直流电源以及自带的可充电电池组两种供电方式，ADC芯片采用24位高精度ADC芯片，型号为AD7734。通过供电单元对整个测试仪进行供电， ADC芯片与处理器相连接，处理器从ADC芯片中读出测试数据。显示面板与处理器相连接，实时绘制测试过程中的特性曲线。

为了减少在测试过程中需要接入多种输出电压等级电源的麻烦，同时让在没有外界电源的情况也能正常使用本发明的手持式微机械陀螺测试仪，本发明的手持式微机械陀螺测试仪具有统一的供电单元。