一种MEMS惯性传感器自动批量标定系统技术方案

一种MEMS惯性传感器自动批量标定系统，包括三轴转台、插卡机箱、信号采集卡、处理器、交换机、三轴转台控制模块；插卡机箱水平设置于三轴转台的内框中，其中内设置信号采集卡插槽；信号采集卡用于采集MEMS惯性传感器的输出信号，其置于信号采集卡插槽内并设置夹具；MEMS惯性传感器的MEMS陀螺仪或MEMS加速度计设置于信号采集卡的夹具上；处理器嵌于插卡机箱中，用于获取标定参数，且设置数据接口用于数据传输；交换机嵌于插卡机箱中，用于信号采集卡与处理器之间的信号传输；三轴转台控制模块用于控制三轴转台的转动。

Automatic batch calibration system for MEMS inertial sensor

Automatic calibration system for MEMS inertial sensors, including three axis turntable, card case, signal acquisition card, processor, switch, three axis turntable control module; the card chassis is horizontally arranged on the three axis turntable frame, which is arranged in the signal acquisition card slot; signal acquisition card for signal acquisition of MEMS inertial sensors the the signal acquisition card slot and set the fixture; the MEMS inertial sensor gyroscope MEMS or MEMS accelerometer is arranged on the signal acquisition card fixture; processor embedded in the card box, used to obtain the calibration parameters, and set the data interface for data transmission; the switch is embedded in the card box, used for signal transmission between the signal acquisition card and processor; three axis turntable control module is used for controlling the rotation of the three axis turntable.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种传感器的标定技术，特别是一种MEMS惯性传感器自动批量标定系统。
技术介绍
随着MEMS技术的发展，基于MEMS技术的MEMS惯性传感器成为该领域的一个重要研究内容，也是惯性技术发展的一个重要方向。由于MEMS惯性传感器的市场需求越来越大，因此实现大批量的标定至关重要，另一方面由于传感器的性能会受到周围环境的影响，因此传感器需要经常进行重新标定以保证其测量精度。目前MEMS加速度计和陀螺的测试标定主要以单件、手动为主，加上数据处理时间，单个MEMS惯性传感器的单次标定测试所需时间较长，严重阻碍了MEMS惯性传感器的应用及产业化发展。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种MEMS惯性传感器自动批量标定系统，能够实现MEMS惯性传感器的高精度、批量、自动标定。一种MEMS惯性传感器自动批量标定系统，包括三轴转台、插卡机箱、信号采集卡、处理器、交换机、三轴转台控制模块。所述插卡机箱水平设置于三轴转台的内框中，其中内设置信号采集卡插槽；所述信号采集卡用于采集MEMS惯性传感器的输出信号，其置于信号采集卡插槽内并设置夹具；所述MEMS惯性传感器的MEMS陀螺仪或MEMS加速度计设置于信号采集卡的夹具上；所述处理器嵌于插卡机箱中，用于获取标定参数，且设置数据接口用于数据传输；所述交换机嵌于插卡机箱中，用于信号采集卡与处理器之间的信号传输；所述三轴转台控制模块用于控制三轴转台的转动。基于上述系统，信号采集卡数量为4个，每一信号采集卡上设置8个夹具。本技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)利用MEMS加速度计对重力加速度g的感应来标定加速度计；利用MEMS陀螺仪感应的角速度与三轴转台输出轴转动的角速度一致以实现MEMS陀螺仪标定，不需要标定人员手动进行标定流程以及手动进行标定参数的计算，所有的过程自动进行，减轻了标定人员的工作量；(2)一次即可标定若干各个MEMS惯性传感器，在很大程度上提高了MEMS惯性传感器的生产效率。下面结合说明书附图对本技术做进一步描述。附图说明图1是三轴转台控制模块运行步骤流程图。图2是本技术结构框图。图3是MEMS惯性传感器、数采卡、插卡机箱以及三轴转台之间的位置关系示意图。具体实施方式结合图1，一种MEMS惯性传感器自动批量标定方法，由三轴转台某一转轴的转速来标定MEMS陀螺仪、由三轴转台某一转轴的静态位置来标定MEMS加速度计，具体步骤如下：1、MEMS陀螺仪标定步骤：步骤1.1，初始位置，MEMS陀螺仪的输入基准轴处于水平位置，与三轴转台中框的转轴水平垂直，三轴转台的外框的转轴处于竖直位置；步骤1.2，为使三轴转台的转轴转速与MEMS陀螺仪的输入角速率一致，MEMS陀螺仪的输入基准轴需与转轴平行，需将三轴转台的其中一个或者两个轴转动一定的角度；步骤1.3，设定实验需要三轴转台外轴、中轴以及内轴需要进行的速率参数，保存在固定的文本中；步骤1.4，三轴转台控制模块通过PC中的控制程序载入文本，控制三轴转台的转轴依次转动至速率参数设定的速率，同时嵌入式处理器以设定好的采样频率对4片数采卡中的MEMS陀螺仪进行信号采集并存储；步骤1.5，嵌入式处理器中自动标定程序将存储的多个MEMS陀螺仪的数据进行解帧，按照IEEE相关标准及业内测试标准中的算法求出每个MEMS陀螺仪的标定参数。2、MEMS加速度计标定步骤：步骤2.1，初始位置，MEMS加速度计的输入基准轴与三轴转台中轴的转轴水平垂直；步骤2.2，设定实验需要三轴转台外轴、中轴以及内轴需要进行的位置参数，保存在固定的文本中；步骤2.3，三轴转台控制模块通过PC中的控制程序载入文本，控制三轴转台的转轴依次转动到位置参数所述的位置，同时嵌入式处理器以设定好的采样频率对4片数采卡中的MEMS加速度计进行信号采集并存储；步骤2.4，嵌入式处理器中自动标定程序将存储的多个MEMS加速度计的数据进行解帧，按照IEEE相关标准及业内测试标准中的算法求出每个MEMS加速度计的标定参数。结合图2，一种实现上述任一权利要求所述方法的系统，包括三轴转台、插卡机箱、带有以太网接口和具备多通道模拟/SPI/串口信号采集功能的信号采集卡、带有以太网接口和RS422接口的嵌入式处理器、交换机、三轴转台控制模块、带有继电器的电源模块、远程主机。所述插卡机箱水平安装于三轴转台的内框中，其中内设置信号采集卡插槽；所述信号采集卡用于采集MEMS惯性传感器的输出信号，其置于信号采集卡插槽内并设置夹具；信号采集卡固定安装在金属板上，金属板竖直插在插卡机箱中；所述MEMS惯性传感器的MEMS陀螺仪或MEMS加速度计设置于信号采集卡的夹具上；所述处理器嵌于插卡机箱中，用于获取标定参数，且设置数据接口用于数据传输；所述交换机嵌于插卡机箱中，用于信号采集卡与处理器之间的信号传输；所述三轴转台控制模块用于控制三轴转台的转动。所述的信号采集卡安装有8个MEMS传感器的夹具，可实现不同型号的MEMS惯性传感器的标定；插卡机箱中安装有四块信号采集卡；四块信号采集卡与嵌入式交换机通过嵌入式交换机组成星型网络；三轴转台控制模块通过PC机执行；三轴转台控制模块拥有人机界面，可与远程主机通信，实现远程监控。三轴转台控制模块将文本中三轴转台转轴位置参数和速率参数转换成指令帧，通过RS232串口发送给三轴转台的控制站，控制站根据指令驱动步进电机按照设定的速率和位置旋转。数据采集卡上的8个传感器的信号值经过采集卡转换打包成帧，然后通过以太网接口输出；嵌入式处理器通过以太网接口接收四块信号采集卡的传感器信号，并存储在其内部SD卡中，不同的角速率和角位置分开存放在不同的文本中；嵌入式处理器计算得出的MEMS惯性传感器的标定参数通过RS422串口发送至三轴转台控制模块进行显示和存储；三轴转台控制模块拥有友好的人机界面，具有标定项目选项、可选择不同的数据采样率、具有转台故障报警和传输中断报警功能；三轴转台控制模块可控制继电器对MEMS传感器进行通断电操作；嵌入式处理器与信号采集卡分开供电；本方法和系统可进行MEMS加速度计多点翻滚测试、稳定性测试和MEMS陀螺仪的标度因数测试、零偏测试；可得出MEMS加速度计的标度因数、标度因数重复性、标度因数非线性度、零偏、零偏重复性、零偏稳定性；MEMS陀螺仪的标度因数、标度因数重复性、标度因数非线性度、零偏、零偏重复性、零偏稳定性和零偏g敏感性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS惯性传感器自动批量标定系统，包括三轴转台、插卡机箱、信号采集卡、处理器、交换机、三轴转台控制模块，其特征在于，所述插卡机箱水平设置于三轴转台的内框中，其中内设置信号采集卡插槽，所述信号采集卡用于采集MEMS惯性传感器的输出信号，其置于信号采集卡插槽内并设置夹具，所述MEMS惯性传感器的MEMS陀螺仪或MEMS加速度计设置于信号采集卡的夹具上，所述处理器嵌于插卡机箱中，用于获取标定参数，且设置数据接口用于数据传输，所述交换机嵌于插卡机箱中，用于信号采集卡与处理器之间的信号传输，所述三轴转台控制模块用于控制三轴转台的转动。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS惯性传感器自动批量标定系统，包括三轴转台、插卡机箱、信号采集卡、处理器、交换机、三轴转台控制模块，其特征在于，所述插卡机箱水平设置于三轴转台的内框中，其中内设置信号采集卡插槽，所述信号采集卡用于采集MEMS惯性传感器的输出信号，其置于信号采集卡插槽内并设置夹具，所述MEMS惯性传感器的MEMS陀螺仪或MEMS加速度计设置于信号采集卡的夹具上，所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱欣华，印娟，王宇，吴志强，吴志煌，苏岩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32