一种陀螺加速度计高精度全自动化测试系统的制作方法

本发明属于惯性，涉及一种陀螺加速度计高精度全自动化测试系统，用于陀螺加速度计通断电、功能调试、标定与精度测试。

背景技术：

1、陀螺加速度计是当今世界工程应用中实现最高精度的加速度计，被广泛应用于惯导系统中，用于测量载体的加速度。随着用户对陀螺加速度计的精度、可靠性、产量、交付周期、测试数据以及交付后的保障能力等方面的要求不断提高，多方用户的测试需求多样化，要求陀螺加速度计的测试装备上必须在长期以来的原传统做法的基础上进行变革，颠覆原有小批量小作坊式的业务流程和测试设备，进行全面的集成系统化、数字化和智能化设计。

2、陀螺加速度计原有的测试软硬件方案虽然功能精度基本满足现在要求，但在测试效率、智能化、集成度等方面距离高精度、实战化和当今电子电路技术、集成电路技术、软件技术的发展最高水平还有较大差距。原测试设备需要配备测试人员操作通电和断电测试，记录试验数据有限，难以及时发现仪表异常以及及时采取保护措施。陀螺加速度计测试系统设备品种、方案分类较繁杂，测试系统组成没有模块化、通用化和标准化，表现出数字化、集成化、自动化、智能化程度低的特点，导致规模投产和外协、技术状态维护等事项牵涉诸多人力物力，测试系统交付后也往往不能灵活的满足仪表生产线多变的需求，在任务研制和专业发展两方面都制造了不少瓶颈，亟待进行全面升级换代。因此，亟需发明一种陀螺加速度计高精度全自动化测试系统。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种陀螺加速度计高精度全自动化测试系统。

2、本发明解决技术的方案是：

3、一种陀螺加速度计高精度全自动化测试系统，包括ni机箱、可程控线性稳压电源、+24v直流电源、高精度分度头、可程控开关电源、数字万用表、可程控交流集成电源、温度控制采集器、湿度控制采集器、外温控罐、触摸屏显示器；

4、所述ni机箱用于集成ni主机、温控板卡、磁悬浮调理板卡、直流电源板卡、伺服输出板卡、伺服驱动板卡、数据采集板卡、rs422/485串口板卡、高精度时钟板卡、矩阵开关板卡、数字万用表板卡、rs23串口板卡，通过自身的背板为集成的各板卡提供电源、cpci/pxi总线接口、路由信号；

5、ni主机通过ni机箱的总线接口访问其他板卡，控制其他板卡工作，接收其他板卡返回的测试数据并存储，根据测试数据进行误差系数标定并生成测试结果报表；

6、温控板卡用于对陀螺加速度计和外温控罐进行温度控制；

7、磁悬浮调理板卡用于向陀螺加速度计正式磁悬浮板提供工作电源，并将陀螺加速度计正式磁悬浮板的多种串口通信转换为统一的rs422总线通信模式；

8、直流电源板卡为磁悬浮调理板卡提供±15v电源；

9、伺服输出板卡根据陀螺加速度计前放板解调的直流零位信号产生力矩电机加力信号发送至伺服驱动板卡，根据变磁阻传感器的正余弦信号以及高精度时钟板卡的时钟产生定时计数结果、定数计时结果，发送至ni主机；

10、伺服驱动板卡在可程控开关电源驱动下，将来自伺服输出板卡的力矩电机加力信号，送至陀螺加速度计，驱动陀螺加速度计力矩电机工作；

11、所述数据采集板卡采集陀螺加速度计内环角度传感器的交流零位信号，发送至ni主机；

12、高精度时钟板卡在ni主机控制下，产生两个高精度的时钟10mhz和1khz，发送至伺服输出板卡；

13、数字万用表板卡通过矩阵开关板卡获取陀螺加速度计的热敏电阻、外温控罐的热敏电阻、动压马达、变磁阻传感器、内环角度传感器信号，发送至ni主机；

14、rs23串口板卡实现ni主机与分度头控制器的串口通信；

15、可程控线性稳压电源为伺服输出板卡和陀螺加速度计前放板提供±12v和+5v电源；

16、+24v直流电源为温度控制采集器、湿度控制采集器、三色声光报警器提供+24v直流电源；

17、高精度分度头包括通过电缆连接的分度头控制器和分度头本体，分度头本体用于安装外温控罐和陀螺加速度计，所述分度头控制器在ni主机指令控制下转位；

18、可程控开关电源用于为可程控交流集成电源、温控板卡、伺服驱动板卡供电；

19、数字万用表与陀螺加速度计前放板连接，用于采集陀螺加速度计直流零位，反馈至ni主机；

20、可程控交流集成电源为陀螺加速度计马达电机提供交流电源，为内环角度传感器和变磁阻传感器提供激磁电源；

21、温度控制采集器用于采集测试环境的温度，通过rs422/485串口板卡反馈至ni主机；

22、湿度控制采集器用于采集测试环境的湿度，通过rs422/485串口板卡反馈至ni主机。

23、触摸屏显示器为自动化测试系统的交互界面，与ni主机连接，显示ni主机的控制指令和测试数据。

24、优选的，还包括三色声光报警器，ni主机根据测试数据判定陀螺加速度计是否异常，若异常，向三色声光报警器发送报警指令；三色声光报警器在接收到ni主机的报警指令后，以亮绿、黄、红三种颜色和蜂鸣音来报警提示。

25、优选的，ni机箱内还集成有函数发生器板卡，所述函数发生器板卡产生交流激励信号，传输到伺服输出板卡和数据采集板卡；

26、所述数据采集板卡采集函数发生器板卡的交流激励信号发送至ni主机；伺服输出板卡接收函数发生器板卡产生的交流激励信号，生成频率响应信号发送至ni主机；

27、ni主机根据函数发生器板卡的交流激励信号和伺服输出板卡的频率响应信号判断伺服输出板卡的频响特性是否满足要求。

28、优选的，可程控开关电源包括电源系统主机和4个直流电源模块，第1个直流电源模块为可程控交流集成电源提供+28v工作电源，第2个直流电源模块为温控板卡提供陀螺加速度计加热电源，第3个直流电源模块为温控板卡提供外温控罐加热电源，第4个直流电源模块为伺服驱动板卡提供陀螺加速度计力矩电机的驱动电源；电源系统主机根据ni主机控制指令对4个直流电源模块进行启停控制。

29、优选的，所述外温控罐，用于为陀螺加速度计提供稳定的环境温度，其热敏电阻和加热电阻通过电缆连接到温控板卡。

30、优选的，还包括温湿度探头，用于敏感测试环境的温度和湿度，通过电缆到温度控制采集器和湿度控制采集器。

31、优选的，所述温控板卡，板卡外形和接口均标准为cpci/pxi通用规范的3u欧式卡外形和底板接口，具有四路温度独立控制功能。

32、优选的，所述磁悬浮调理板卡，板卡外形和接口均标准为cpci/pxi通用规范的3u欧式卡外形和底板接口，产生各型陀螺加速度计正式磁悬浮板的工作电源，通过cpci/pxi总线接口控制陀螺加速度计正式磁悬浮板的上断电，兼容各型陀螺加速度计的串口通信协议rs232/rs485/rs422，并能够将其统一转换为rs422。

33、优选的，所述伺服输出板卡，板卡外形和接口均标准为cpci/pxi通用规范的3u欧式卡外形和底板接口，集成了双路伺服控制电路和双路测角输出电路，实现陀螺加速度计伺服控制电路和输出电路一体化，具备同时测试2只陀螺加速度计的能力，通过cpci/pxi总线接口控制陀螺加速度计伺服控制电路的上断电，通过cpci/pxi总线接口控制陀螺加速度计的伺服回路断开和闭合。

34、优选的，所述可程控交流集成电源，采用小型化1u规格尺寸，集成了陀螺加速度计马达电机电源、内环角度传感器激磁电源、变磁阻传感器激磁电源，独立受控，能够实现电压、频率、电流自监测，马达断电时能够自动测试马达反电势。

35、本发明与现有技术相比的有益效果是：

36、(1)与测试装备行业技术对比，本发明在技术方案上充分考虑了工业4.0等制造信息化的技术趋势，实现了测试系统兼容pxi/cpci的测试总线，并在此基础上进行了驱动的封装，使得智能装备的实现具备了硬件基础，打开了数据产生的瓶颈，在国内测试装备行业具备了充分的先进性，并充分考虑了未来技术进步的扩展性。

37、(2)与惯性器件行业技术对比，本发明在惯性仪表测试方面实现测试软硬件的彻底面貌改观，彻底消灭惯性器件测试原来的散乱测试状态，将原有的笨重而昂贵的单台成套定制测试系统改造成为生产线通盘考虑、可实现自动化、具备信息化接口的标准化测试平台，并在此基础上可重分利用测试数据，实现进一步的精度提升和经济效益。

38、(3)与惯性仪表测试技术对比，原先惯性仪表的测试设备自动化程度低，需要测试人员操作测试，控制仪表的方位，记录试验数据有限和不及时，难以及时发现仪表异常，人工编制报表，没有超差报警功能，且测试项目少，表现出陀螺加速度计测试数字化、集成化、自动化、智能化程度低的特点。本发明全面改善原先设备的不足，全自动化提高生产效率，数字化增加测试可靠性和安全性，信息化手段创造大数据。原先测试设备的测试软件因不同功能、不同型号而独立零散，针对该问题，本发明囊括这些功能，有序地构建功能模块，集成多个功能到一个测试软件，达到高度集成化和自动化设计。