六轴MEMS运动传感器的性能测试装置及其测试方法制造方法及图纸

六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，包括主、副马达，主、副框架和测试电路板；主转轴固定在主马达上，主框架与主转轴相连；副转轴固定在副马达上，副框架与副转轴相连；测试电路板装在副框架上，测试电路板的测试线经副空心轴接入副绕线架中。本装置可以对待测样品施加X、Y、Z三个轴向的加速度激励信号和角速度激励信号，完成测试，具有系统简单，造价低，产能高的优点。本发明专利技术的测试方法通过主、副马达的转动，将待测样品的三个感应轴分别对准地球引力的正反方向，测出其初始加速度信号；然后将待测样品的三个感应轴分别对准主转轴轴心线或副转轴轴心线，控制主马达或副马达匀速转动，测出待测样品的初始角速度信号。本方法操作简单、产能高。

【技术实现步骤摘要】
六轴MEMS运动传感器的性能测试装置及其测试方法
本专利技术涉及运动传感器的测试技术，特别涉及到一种六轴MEMS运动传感器的性能测试装置及其测试方法。
技术介绍
MEMS(MicroelectromechanicalSystem)是微机电系统的简称，它是利用微电子加工技术制造微米级的机械部件，再加上信号处理器、控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的、集成于单个元件中的微型器件系统。MEMS器件有着体积小、重量轻、功耗低、价格便宜、易大批量生产的优点,是智能化、信息化不可或缺的基础元器件，现已被广泛应用于移动通信、娱乐装置、汽车、国防、工业控制、家用电器、通信工程、航空航天、现代农业、生物医学、交通、环保等领域。MEMS运动传感器是感测物体运动的传感器，由感测物体直线运动的加速度传感器和感测物体旋转运动的角速度传感器组成的组合式传感器。MEMS加速度传感器技术发展得相对较早，约从2004年开始，MEMS加速度传感器就被广泛应用于消费类电子产品，如游戏机、手机、平板电脑、数码照相机、机器人、GPS,玩具等，约从2008年开始，MEMS角速度传感器也被广泛应用于消费类电子产品中。随着便携式电子产品的日益智能化和小型化，运动传感器必须契合市场要求，缩小体积、降低成本、方便客户使用，于是组合式MEMS运动传感器应运而生，组合式MEMS运动传感器是将三轴加速度传感器和三轴角速度传感器通过圆片加工或封装组成的六轴MEMS运动传感器。从2012年开始，组合式MEMS运动传感器以大于50％的年增长率逐渐替代独立的MEMS加速度传感器和MEMS角速度传感器，成为智能化移动电子装置的核心元器件。由于MEMS运动传感器制造过程相当复杂，涉及到MEMS圆片加工、ASIC(专用集成电路)圆片加工、芯片封装等制造过程，大约有几百道加工工序，其中的任何一道工序不合格，都会对六轴MEMS运动传感器的性能产生影响，特别是导致每个器件之间的性能不一致。而用户的需要是感知真实世界的物体运动信号，同一型号的器件必须有同样的性能。所以在产品出厂前，必须逐个进行参数测试，剔除次品，以及校准器件的性能参数，如零偏、灵敏度等，以保证客户得到性能一致的产品。要测试六轴MEMS运动传感器的性能，就必须对它施加一定量的激励信号源，测量六轴MEMS运动传感器的初始输出值，再通过六轴MEMS运动传感器内部的专用集成电路(ASIC)调节输出值，从而得到符合规格的产品。也就是说，测试和校准六轴MEMS运动传感器，必须以一定速度旋转待测样品以提供角速度激励信号；还必须提供一定值的加速度激励信号。在对单轴加速度或角速度传感器测试时，只需用到最简单的单轴转台，它由一个主马达和相应的转轴、导电滑环、转盘等组成，主马达旋转产生激励信号。但在测试六轴MEMS运动传感器时，要完成三个轴向的性能测试，需在X、Y、Z三个轴向以一定速度转动待测试样品，以及将待测样品置于一定的相对于地球引力方向的位置，这样就必须要用到两个主马达来产生三个轴向的激励信号源。现有的测试装置的核心部位—测试头如图1、图2所示，它需要二个马达101和10分别控制框架103和转轴104，驱动测试电路板105沿X轴心线A和Y轴心线B转动，由于没有专门的绕线机构，任何方向马达每次转动不能超过360°。当测试六轴MEMS运动传感器的加速度性能时，在如图1所示的静止状态时，待测样品M的X、Z方向受到的加速度激励信号均为0，在Y方向受到的加速度激励信号为1个地球引力单位，即+1G；当马达101驱动框架103沿X轴心线A转动180°，待测样品M在Y方向受到-1G的加速度激励信号，在X、Z方向的加速度激励信号仍为0，从而完成加速度传感器在Y轴的测试；同理，从图1所示状态开始，当马达101驱动框架103沿X轴心线M转动90°和270°时，完成加速度传感器在X轴的测试；从图2所示状态开始，当马达101驱动框架103沿X轴心线A转动90°和270°时，完成加速度传感器在Z轴的测试。当测试六轴MEMS运动传感器的角速度性能时，在如图1所示状态下，马达102不工作，马达101驱动框架103沿X轴心线A转动，通过转轴104和测试电路板105带动待测样品M在X轴方向旋转，对待测样品M施加Z轴旋转信号激励；然后马达101停止工作，马达102驱动转轴104沿Y轴心线B转动，通过测试电路板105带动待测样品M在Y轴方向旋转，对待测样品M施加Y轴旋转信号激励。然后控制马达102驱动转轴104沿Y轴心线B转动到达图2所示状态，此时待测样品M的正面朝向-Z方向，马达101驱动框架103沿X轴心线A转动，通过转轴104和测试电路板105带动待测样品M在X轴方向旋转，对待测样品M施加X轴旋转信号激励。这样，待测试样品的X、Y、Z三个轴向的初始输出值都测到了，通过微型陀螺仪内部的控制电路调节最终输出值，就完成了待测样品的测试。现有测试装置结构复杂，由于没有专门的绕线机构，任何方向马达每次转动都不能超过360°，中间还要减去加速和减速的时间，特别是在对角速度传感器进行测试时，转速恒定的时间很短，即稳定的角速度激励信号时间很短，要完成多个待测样品的测试，就要求与之配套的电路测试系统信号处理速度很快，相应地，成本也会很高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，该装置通过一个主马达、一个副马达，驱动主框架和副框架，对六轴MEMS运动传感器待测样品施加X、Y、Z三个轴向的加速度激励信号和角速度激励信号。而且，可一次性在副框架上安装二块测试电路板，每块测试电路板上安装多个待测样品，具有系统简单，造价低，产能高的优点。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，包括主马达、副马达、主框架、副框架、主转轴、副转轴、主空心轴、副空心轴、主绕线架、副绕线架和测试电路板；所述主马达固定在左固定架上，主转轴固定在主马达上，主框架一端与主转轴相连，另一端与主空心轴相连，主空心轴固定在右固定架上，主转轴与主空心轴位于同一条主转轴轴心线上，主马达的控制线直接与电路测试系统相接；所述副马达固定在主框架上，主框架和副框架都呈四边形，副马达位于主框架的一条与主转轴轴心线平行的边上，副转轴固定在副马达上，副框架一端与副转轴相连，另一端与副空心轴相连，副空心轴固定在主框架的另一条边上，副转轴与副空心轴位于同一条副转轴轴心线上，所述副转轴轴心线与主转轴轴心线相垂直，副马达的控制线经主空心轴接入主绕线架中；所述主绕线架由主绕线盘、主弹性电线和主固定杆组成，所述主绕线盘包括主外绕线盘和主内绕线盘，所述主外绕线盘和主内绕线盘是彼此平行的平板，主外绕线盘和主内绕线盘都固定在主固定杆上，形成容纳主弹性电线活动的空间，主外绕线盘和主内绕线盘与主空心轴间有间隙，所述主弹性电线的一端固定在主空心轴上，另一端固定在主固定杆上；所述副绕线架的结构与主绕线架的结构相同，副绕线架的副绕线盘通过副固定杆固定在主框架上，围绕在副空心轴上，与副空心轴间有间隙，所述副绕线架的信号线经主空心轴接入主绕线架中，与副马达的控制线汇总成总线，从主绕线架中引出，与电路测试系统连接；所述测试电路板安装在副框架上，测试电路板上有若干条本文档来自技高网...

【技术保护点】
六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：包括主马达、副马达、主框架、副框架、主转轴、副转轴、主空心轴、副空心轴、主绕线架、副绕线架和测试电路板；所述主马达固定在左固定架上，主转轴固定在主马达上，主框架一端与主转轴相连，另一端与主空心轴相连，主空心轴固定在右固定架上，主转轴与主空心轴位于同一条主转轴轴心线上，主马达的控制线直接与电路测试系统相接；所述副马达固定在主框架上，主框架和副框架都呈四边形，副马达位于主框架的一条与主转轴轴心线平行的边上，副转轴固定在副马达上，副框架一端与副转轴相连，另一端与副空心轴相连，副空心轴固定在主框架的另一条边上，副转轴与副空心轴位于同一条副转轴轴心线上，所述副转轴轴心线与主转轴轴心线相垂直，副马达的控制线经主空心轴接入主绕线架中；所述主绕线架由主绕线盘、主弹性电线和主固定杆组成，所述主绕线盘包括主外绕线盘和主内绕线盘，所述主外绕线盘和主内绕线盘是彼此平行的平板，主外绕线盘和主内绕线盘都固定在主固定杆上，形成容纳主弹性电线活动的空间，主外绕线盘和主内绕线盘与主空心轴间有间隙，所述主弹性电线的一端固定在主空心轴上，另一端固定在主固定杆上；所述副绕线架的结构与主绕线架的结构相同，副绕线架的副绕线盘通过副固定杆固定在主框架上，围绕在副空心轴上，与副空心轴间有间隙，所述副绕线架的信号线经主空心轴接入主绕线架中，与副马达的控制线汇总成总线，从主绕线架中引出，与电路测试系统连接；所述测试电路板安装在副框架上，测试电路板上有若干条测试线，测试线经副空心轴接入副绕线架中。...

【技术特征摘要】
1.六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：包括主马达、副马达、主框架、副框架、主转轴、副转轴、主空心轴、副空心轴、主绕线架、副绕线架和测试电路板；所述主马达固定在左固定架上，主转轴固定在主马达上，主框架一端与主转轴相连，另一端与主空心轴相连，主空心轴固定在右固定架上，主转轴与主空心轴位于同一条主转轴轴心线上，主马达的控制线直接与电路测试系统相接；所述副马达固定在主框架上，主框架和副框架都呈四边形，副马达位于主框架的一条与主转轴轴心线平行的边上，副转轴固定在副马达上，副框架一端与副转轴相连，另一端与副空心轴相连，副空心轴固定在主框架的另一条边上，副转轴与副空心轴位于同一条副转轴轴心线上，所述副转轴轴心线与主转轴轴心线相垂直，副马达的控制线经主空心轴接入主绕线架中；所述主绕线架由主绕线盘、主弹性电线和主固定杆组成，所述主绕线盘包括主外绕线盘和主内绕线盘，所述主外绕线盘和主内绕线盘是彼此平行的平板，主外绕线盘和主内绕线盘都固定在主固定杆上，形成容纳主弹性电线活动的空间，主外绕线盘和主内绕线盘与主空心轴间有间隙，所述主弹性电线的一端固定在主空心轴上，另一端固定在主固定杆上；所述副绕线架的结构与主绕线架的结构相同，副绕线架的副绕线盘通过副固定杆固定在主框架上，围绕在副空心轴上，与副空心轴间有间隙，所述副绕线架的信号线经主空心轴接入主绕线架中，与副马达的控制线汇总成总线，从主绕线架中引出，与电路测试系统连接；所述测试电路板安装在副框架上，测试电路板上有若干条测试线，测试线经副空心轴接入副绕线架中。2.如权利要求1所述的六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：所述左固定架和右固定架都安装在底座上。3.如权利要求1所述的六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：所述主空心轴通过轴套固定在右固定架上，副空心轴通过轴套固定在主框架上。4.如权利要求1所述的六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：所述主弹性电线是扁导线。5.如权利要求1至4中任一项所述的六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：还包括附加主绕线架，所述附加主绕线架的结构与主绕线架结构相同，附加主绕线架通过固定杆固定在右固定架上，围绕在主空心轴上，与主空心轴间有间隙，副绕线架的信号线经附加主绕线架引出，并与电路测试系统相连。6.如权利要求1至4中任一项所述的六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：用水平放置的第一弹簧线代替所述的主绕线架，副绕线架的信号线和副马达的控制线经由第一弹簧线连接到电路测试系统中，所述的第一弹簧线的一端固定在主空心轴上，另一端固定在导线固定柱上，导线固定柱固定在底座上。7.如权利要求1至4中任一项所述的六轴MEMS运动传感器的性能测试装置，其特征在于：用垂直放置的第二弹簧线代替所述的主绕线架，副绕线架的信号线和副马达的控制线经由第二弹簧线连接到电路测试系统中，所述的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：华亚平，顾浩琦，陆峰，史振琪，
申请(专利权)人：安徽北方芯动联科微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34