[发明专利]一种超高精度加速度计批量性能测试系统

说明书

本发明属于测试技术领域，涉及一种超高精度加速度计批量性能测试系统,包括隔离地基1、自动转台2、信号采集器3、温控箱及固定夹具4、多路I/U转换器5、恒温油槽6、单路I/U转换器7、滤波器8、高精度数字电压表9、顺序控制器10、精密恒流源11、AV净化稳压电源12、多路AC/DC直流电源13、计算机14、加速度计产品15。

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及一种超高精度加速度计批量性能测试系统及方法。

背景技术

加速度计是惯性系统最关键的惯性元件之一，惯性系统的精度在很大程度上取决于加速度计的精度，随着惯性导航、制导系统的发展，研发出综合性能优于10^-5g的超高精度加速度计产品越来越迫切、组建对超高精度加速度计产品性能进行批量精确测试及标定的加速度计多通道性能测试系统越来越重要。

超高精度加速度计一般为闭环摆式加速度计，加速度计采用电流输出方式,这使得输出信号具有抗干扰能力强,线损耗误差小等优点，但其标度因数常仅在2mA/g以下,输出的为一微弱电流信号且加速度计的输出会随着环境温度的变化而变化，如何降低温度对加速度计的影响、提高I/U转换精确度、提高抗干扰能力、正确还原加速度计的实际信息防止实际信号淹没在噪声中是组建测试系统的关键点。常用的高精度加速度计批量性能测试系统包括隔离地基1、自动转台2、温控箱及固定夹具3、I/U转换器4、多通道转换开关5、高精度数字电压表6、AC/DC直流电源7、加速度计产品8,参见附图1，隔离地基1和自动转台2为加速度计9提供稳定的角度信号，使加速度计9产生一个电流信号I1∽In，该电流信号值与地球重力加速度成正比，每一个加速度计9的输出端都连接在I/U转换单元4上，经I/U转换生成的电压信号U1∽Un(其中U1＝I1*R1,Un＝In*Rn)连接在多通道转换开关5的输入端，在计算机14对多通道转换开关5及高精度数字电压表6的分时控制下，完成对加速度计9输出信号U1∽Un的采集功能。可见电阻R1∽Rn是I/U转换单元4的核心元件,电阻R1∽Rn的稳定性和精确性直接决定了加速度计9的稳定性和精确性等性能，由于R1∽Rn的阻值大小和温度系数存在差异且装配焊接后各自特性的变化量又会不同，常常出现同一只加速度计9在不同的测试通道测试时其性能指标存在差异、无法对高精度加速度计进行精确分析及精密标定，同时由于R1∽Rn为高精度、低温度系数的精密电阻，随着R1∽Rn的增多会使成本增高；常用的高精度加速度计批量性能测试系统中的R1∽Rn又常暴露在空气中，由于试验场地温度在不同的季节也存在较大的差别，就是按严格的加速度计试验规范(如GJB1037)规定的试验室试验条件15℃∽35℃，试验场地温度也会发生20℃的变化，目前R1∽Rn最好的温度系数为1ppm,则在不同的季节对高精度加速度计长期重复性测试时会产生20ppm的变化量；常用的高精度加速度计批量性能测试系统中的加速度计共用一个AC/DC直流电源7，当AC/DC直流电源7出现异常或某只加速度计内部伺服线路出现短路等故障时，会使所有通道的加速度计试验失败或产生错误的测试数据，同时由于AC/DC直流电源7通过电气接口及导线与加速度计9电源端相连接，当连接导线距离较长时，在加速度计9电源端会耦合干扰信号，常常会影响加速度计9的输出稳定性；常用的高精度加速度计批量性能测试系统中的高精度电压表6等精密设备直接使用的是试验室动力电源AC，无抗干扰稳压装置，当试验室AC电源波动时常使测试数据中出现尖峰、跳数等随机误差，造成对被试加速度计9性能的误判；常用的高精度加速度计批量性能测试系统中无自检校准装置，不利于通过软件补偿法消除因电气接口或多通道转换开关触电电阻变化等因素产生的阶段性固有误差；常用的高精度加速度计批量性能测试系统中由于未对温控箱及固定夹具3中的温度、实验室环境温度、供电电压等参数的综合监测，无法通过软件补偿法进一步提高加速度计9的测试精度。

发明内容