專利名稱：批量微機械陀螺測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
批量微機械陀螺測試裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于微機械陀螺測試裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種批量微機械陀螺測試裝置。
背景技術(shù)：
[0002]微機械陀螺的生產(chǎn)主要采用微機械加工和真空封裝，在整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在著諸多誤差影響微機械陀螺的性能，如:殘余應(yīng)力、剛度耦合、阻尼耦合、驅(qū)動和檢測軸不對稱等結(jié)構(gòu)誤差。同時真空封轉(zhuǎn)氣密性好壞也影響到微機械陀螺的性能。因此，在微機械陀螺的研制過程中就必須進行性能參數(shù)的測試與篩選。[0003]目前國際上已經(jīng)研發(fā)出了 一些有價值的微陀螺測試設(shè)備。如Veeco公司的MEMS3500，但此類固定安裝的專用設(shè)備，價格昂貴，不適用于工藝試驗或小批量研制等場合。申請?zhí)枮?(201020181149.1)名稱為“一種雙軸轉(zhuǎn)臺的MEMS陀螺測試系統(tǒng)”的實用新型公開了一種MEMS陀螺測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)將帶高低溫箱的雙軸轉(zhuǎn)臺和MEMS陀螺傳感器測試單元結(jié)合起來，組成一種全自動的MEMS陀螺綜合測試系統(tǒng)。該方案每次僅能進行單只芯片的測試，測試效率明顯較低。發(fā)明內(nèi)容[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的微機械陀螺測試系統(tǒng)測試效率低，每次僅能測試單只芯片的不足，本實用新型提供一種批量微機械陀螺測試裝置，本實用新型能夠安裝在陀螺測試轉(zhuǎn)臺上，并完成對小批量的微機械陀螺性能測試。通過Zigbee無線通信模塊可以將測試數(shù)據(jù)自主上傳到PC機。[0005]本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置，其特點是，所述的測試裝置包括上層圓臺、下層圓臺、數(shù)根圓柱形支撐柱、圓柱空腔、電路板；其連接關(guān)系是，所述上層圓臺和下層圓臺均對應(yīng)設(shè)置有同直徑的中央通孔；所述電路板包括一塊主電路板和數(shù)塊測試電路板，主電路板含有處理器、ADC芯片、用于為主電路板和測試電路板供電的供電模塊、用于與PC機進行通信的Zigbee無線通信模塊，所述的測試電路板上設(shè)置有用于信號輸出格式選擇的三選開關(guān)、驅(qū)動檢測電路、一個從串口、一個從CAN接口和一組從模擬信號接口；上層圓臺包括數(shù)根用于固定測試電路板的“F”形固定條，下層圓臺包括數(shù)根用于固定測試電路板的“F”形固定條，下層圓臺底面還設(shè)置有四個安裝錨點，所述的“F”型固定條上設(shè)置有用于固定測試電路板的固定螺孔；圓柱空腔包括上半空腔、下半空腔，上半空腔的頂面設(shè)置有通道開關(guān)、側(cè)面設(shè)置有主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口 ；下半空腔的下頂面設(shè)置有電源接口、側(cè)面設(shè)置有主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口 ；上層圓臺與下層圓臺通過數(shù)根圓柱形支撐柱活動連接；主電路板置于圓柱空腔內(nèi)部，圓柱空腔設(shè)置的通道開關(guān)、主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口、電源接口均分別與主電路板連接；數(shù)個測試電路板通過固定螺孔分別固定在上層圓臺、下層圓臺的“F”形固定條上，測試電路板上的從串口、從CAN總線接口、從模擬信號接口均分別于圓柱空腔的主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口連接；圓柱空腔嵌入上層圓臺、下層圓臺的中央通孔中。[0006]所述的上半空腔頂面設(shè)置有16 32個通道開關(guān)，側(cè)面設(shè)置有8 16個主串口、8 16個主CAN總線接口、8 16組主模擬信號接口。[0007]所述的下半空腔底面設(shè)置有一個電源接口，側(cè)面設(shè)置有8 16個主串口、8 16個主CAN總線接口、8 16組主模擬信號接口。[0008]所述的上層圓臺與下層圓臺面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量相同。[0009]所述的上層圓臺、下層圓臺面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量總和與上半空腔設(shè)置的通道開關(guān)數(shù)量對應(yīng)設(shè)置。[0010]所述的上層圓臺、下層圓臺面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量為8 16個。[0011]所述的支撐柱數(shù)量為4 8個。[0012]所述的測試電路板數(shù)量與“F”形固定條的數(shù)量總和對應(yīng)設(shè)置。[0013]所述的測試電路板上的從串口、從CAN總線接口、從模擬信號接口數(shù)量與主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口數(shù)量對應(yīng)設(shè)置。[0014]所述的上層圓臺、下層圓臺和支撐柱的材質(zhì)采用金屬鋁。[0015]本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置的上下兩層圓臺通過數(shù)根圓形支柱連接在一起，可以自由拆分，每層圓臺上設(shè)計有數(shù)根“F”形測試電路板固定條，每根固定條上有固定螺孔，用于固定不同大小的測試電路板，下層圓臺設(shè)計有裝置安裝錨點，用于將整個測試裝置安裝在陀螺測試轉(zhuǎn)臺上。所述的主電路板上采用ARM系列高性能單片機設(shè)計的處理器，使整個測試裝置更加穩(wěn)定、可靠；Zigbee無線通信模塊實時將數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機，減少了額外線纜連接，在模擬信號測試情況下，減少了陀螺測試轉(zhuǎn)臺集流環(huán)、傳輸線纜上的傳輸損耗；24位高精度ADC芯片使采集數(shù)據(jù)更加精準。[0016]本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置能夠安裝在陀螺測試轉(zhuǎn)臺上完成微機械陀螺的性能參數(shù)測定和微機械陀螺的篩選。每次測試多只陀螺芯片，效率明顯提高。


[0017]圖1為本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置的爆炸示圖；[0018]圖2為本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置的仰視視圖；[0019]圖3為本實用新型中的主電路板原理框圖；[0020]圖4為本實用新型中的測試電路板的原理框圖；[0021]圖5為本實用新 型工作流程圖；[0022]圖中，1.上層圓臺 2.上半空腔3.下層圓臺4.通道開關(guān)5.“F”形固定條 6.固定螺孔 7.主模擬信號接口 8.主CAN總線接口9.支撐柱 10.安裝錨點 11.主串口 12.下半空腔 13.電源接口14.處理器 15.ADC芯片 16.供電模塊 17.Zigbee無線通信模塊 18.主電路板 19.測試電路板 20.驅(qū)動檢測電路 21.微機械陀螺插座 22.三選開關(guān) 23.從CAN總線接口 24.從串口 25.從模擬信號接口。[0023]具體實施方式
[0024]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。[0025]實施例1[0026]圖1為本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置爆炸示圖，圖2為本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置仰視視圖，圖3為本實用新型中的主電路板原理框圖，圖4為本實用新型中的測試電路板的原理框圖。在圖f圖4中，本實用新型的一種批量微機械陀螺測試裝置，包括上層圓臺1、下層圓臺3、數(shù)根圓柱形支撐柱、圓柱空腔、電路板；其連接關(guān)系是，所述上層圓臺I和下層圓臺3均對應(yīng)設(shè)置有同直徑的中央通孔；所述電路板包括一塊主電路板18和數(shù)塊測試電路板，主電路板18含有處理器14、ADC芯片15、用于為主電路板18和測試電路板供電的供電模塊16、用于與PC機進行通信的Zigbee無線通信模塊17，所述的測試電路板上設(shè)置有用于信號輸出格式選擇的三選開關(guān)、驅(qū)動檢測電路、一個從串口、一個從CAN接口和一組從模擬信號接口 ；上層圓臺I包括數(shù)根用于固定測試電路板的“F”形固定條，下層圓臺3包括數(shù)根用于固定測試電路板的“F”形固定條，下層圓臺3底面還設(shè)置有四個安裝錨點，所述的“F”型固定條上設(shè)置有用于固定測試電路板的固定螺孔；圓柱空腔包括上半空腔2、下半空腔12，上半空腔2的頂面設(shè)置有通道開關(guān)、側(cè)面設(shè)置有主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口 ；下半空腔12的下頂面設(shè)置有電源接口 13、側(cè)面設(shè)置有主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口 ；上層圓臺I與下層圓臺3通過數(shù)根圓柱形支撐柱活動連接；主電路板18置于圓柱空腔內(nèi)部，圓柱空腔設(shè)置的通道開關(guān)、主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口、電源接口 13均分別與主電路板18連接；數(shù)個測試電路板通過固定螺孔分別固定在上層圓臺1、下層圓臺3的“F”形固定條上，測試電路板上的從串口、從CAN總線接口、從模擬信號接口均分別于圓柱空腔的主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口連接；圓柱空腔嵌入上層圓臺1、下層圓臺3的中央通孔中。[0027]本實施例中，上半空腔2頂面設(shè)置有十六個通道開關(guān)，通道開關(guān)4是其中一個。側(cè)面設(shè)置有八個主串口，主串口 11是其中一個。設(shè)置有八個主CAN總線接口，主CAN總線接口 8是其中一個。設(shè)置有八組主模擬信號接口，主模擬信號接口 7是其中一組。[0028]所述的下半空腔12下頂面設(shè)置有一個電源接口 13，側(cè)面設(shè)置有八個主串口，設(shè)置有八個主CAN總線接口，設(shè)置有八組主模擬信號接口。[0029]所述的上層圓臺I與下層圓臺3面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量相同，“F”形固定條5是上層圓臺I面上的其中一個，上圓臺1、下層圓臺3面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量均為八個，上層圓臺I和下層圓臺(3)設(shè)置的“F”形固定條數(shù)量總和為十六個，與上半空腔2的通道開關(guān)數(shù)量對應(yīng)設(shè)置。[0030]所述的“F”形固定條上有六個固定螺孔，固定螺孔6是其中一個。[0031]所述的測試電路板數(shù)量為十六塊，數(shù)量與“F”形固定條的數(shù)量對應(yīng)設(shè)置。測試電路板19是其中之一，如圖4所示，測試電路板19包括微機械陀螺插座21，驅(qū)動檢測電路20，一個從模擬信號接口 25，一個從串口 24，一個從CAN總線接口 23，一個三選開關(guān)22。[0032]所述的支撐柱設(shè)置的數(shù)量為八個，支撐柱9是其中一個。[0033]所述的上層圓臺1、下層圓臺3和支撐柱的材質(zhì)采用金屬鋁。[0034]本實用新型中，如圖1所示，上層圓臺I和下層圓臺3是本實用新型的重要組成部分，主要是為了固定測試電路板，上層圓臺I和下層圓臺3分別可以固定八塊測試電路板，因此每一次測試最多可以完成十六只微機械陀螺的測試。由于塑料的穩(wěn)定性，加工成本高，易老化等不足，上層圓臺I和下層圓臺3采用的設(shè)計材質(zhì)為金屬鋁。上層圓臺I和下層圓臺3分別設(shè)置有八根“F”形固定條，每根“F”形固定條上有六個固定螺孔，這樣設(shè)置的好處在于可以根據(jù)測試板的大小選擇固定螺孔，增加了本實用新型的適用范圍。下層圓臺3設(shè)置有四個安裝錨點，安裝錨點10是其中一個，安裝錨點用于將本實用新型的裝置安裝在陀螺測試轉(zhuǎn)臺上。上層圓臺I和下層圓臺3通過八根圓柱支柱活動連接起來，便于使用過程中的拆卸。[0035]為了適應(yīng)少于十六只陀螺測試的情況，圓柱空腔的上半空腔2頂面有十六個通道開關(guān)，用于每個測試電路板的電源開關(guān)，需要使用哪個測試電路板即可打開對應(yīng)通道開關(guān)進行測試。為了適應(yīng)不同數(shù)據(jù)格式的測試情況，分別在圓柱空腔的上半空腔2和下半空腔12的側(cè)面設(shè)置有八個主串口，八個主CAN總線接口，八組主模擬信號接口。[0036]如圖2所示，在下半空腔2下頂面設(shè)置有一個電源接頭13，該電源接頭13是本實用新型的總電源接入口。[0037]如圖3所示，主電路板18包括處理器14、ADC芯片15、供電模塊16、Zigbee無線通信模塊。處理器14采用ARM系列單片機，ARM系列單片機自帶CAN總線控制器，可以很方便的操作CAN通信，這樣減少了外圍電路成本。ADC芯片15采用TI公司生產(chǎn)的24位高精度ADC芯片，在被測試的微機械陀螺輸出信號為模擬信號的情況下，直接將模擬信號接口輸入的模擬信號數(shù)字化，然后送至處理器14進行數(shù)據(jù)的處理和保存。供電模塊16用于為主電路板18和測試電路板供電。在被測試的微機械陀螺輸出信號為數(shù)字信號情況下，處理器14能夠通過主串口或者主CAN總線接口進行接收。所接收到得數(shù)據(jù)將實時通過Zigbee無線通信模塊17發(fā)送至PC機。[0038]如圖4所示，為了方便測試，每次測試只需要將被測微機械陀螺插入對應(yīng)測試電路板上的微機械陀螺插座21上。同時為了便于不同信號輸出格式的微機械陀螺測試，每塊測試電路板都設(shè)置有三種不同格式的信號輸出接口。本實施例中的測試電路板19中，可以使用三選開關(guān)22來進行選擇，三個檔位分別代表模擬信號、串口信號、CAN總線信號三種格式的信號輸出。根據(jù)三選開關(guān)22的不同選擇，驅(qū)動檢測電路20會自動識別所選的信號輸出格式，并做出相應(yīng)的調(diào)整:在測試自行研制的真空封裝之后的微機械陀螺情況下，需要將三選開關(guān)22選擇在CAN總線信號格式檔位，此時驅(qū)動檢測電路20將自主的對被測微機械陀螺供電，并施加驅(qū)動信號，同時對輸出信號進行檢測，通過從CAN總線接口 23將檢測所得數(shù)據(jù)信號發(fā)送出去。在測試成品微機械陀螺時，需要將三選開關(guān)選擇在模擬信號格式檔位或串口信號格式檔位，此時驅(qū)動檢測電路對被測微機械陀螺供電，并直接將輸出信號接入從模擬信號接口 25或者從串口 24，不會施加驅(qū)動信號和對信號進行檢測處理，從串口 24、從CAN總線接口 23、從模擬信號接口 25均分別與空腔上對應(yīng)的主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口通過電纜相連接，以此來將測試電路板的信號傳輸給主電路板18。[0039]圖5為本實用新型工作流程圖，如圖5所示，本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置的工作流程為:首先執(zhí)行步驟100，將本實用新型的測試裝置通過安裝錨點安裝在陀螺測試轉(zhuǎn)臺上，將被測的微機械陀螺通過固定螺孔固定在“F”型安裝條上，用螺絲固定好，通過三選開關(guān)選擇信號輸出模式后，打開通道開關(guān)。然后執(zhí)行步驟101，系統(tǒng)開始自檢，如果自檢發(fā)生錯誤，將執(zhí)行步驟103，報警提示。自檢通過之后，將執(zhí)行步驟102，開始掃描本次測試打開的通道情況，然后進入步驟104，等待信號中斷，若發(fā)生中斷，則進入步驟105進行判斷中斷類別，若為模擬輸入中斷，則進入步驟106打開ADC芯片15進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，在進入步驟109進行接收數(shù)據(jù)。若為串口中斷則打開串口控制器，然后進入步驟109進行接收數(shù)據(jù)。若為CAN輸入中斷，則打開CAN控制器，然后進入步驟109進行接收數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)之后立即執(zhí)行步驟110，將數(shù)據(jù)傳至Zigbee無線通信模塊17，然后執(zhí)行步驟111，Zigbee無線通信模塊17及時將數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機。[0040]本實施例中的圖1為本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置的爆炸示圖，展示本實用新型裝置的整體結(jié)構(gòu)。[0041]實施例2[0042]本實施例與實施例1的基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，本實施例中，設(shè)置的上層圓臺I面上的“F”形固定條數(shù)量為十六，下層圓臺面上的“F”形固定條數(shù)量為十六。上半空腔2頂面設(shè)置有三十二個通道開關(guān)，側(cè)面設(shè)置有十六個主串口、十六個主CAN總線接口、十六組主模擬信號接口。下半空腔12側(cè)面設(shè)置有十六個主串口、十六個主CAN總線接口、十六組主模擬信號接口。設(shè)置的測試電路板數(shù)量為三十二塊。
權(quán)利要求1.一種批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的測試裝置包括上層圓臺(I)、下層圓臺(3)、數(shù)根圓柱形支撐柱、圓柱空腔、電路板；其連接關(guān)系是，所述上層圓臺(I)和下層圓臺(3 )均對應(yīng)設(shè)置有同直徑的中央通孔；所述電路板包括一塊主電路板(18 )和數(shù)塊測試電路板，主電路板(18)含有處理器(14)、ADC芯片(15)、用于為主電路板(18)和測試電路板供電的供電模塊(16)、用于與PC機進行通信的Zigbee無線通信模塊(17)，所述的測試電路板上設(shè)置有用于信號輸出格式選擇的三選開關(guān)、驅(qū)動檢測電路、一個從串口、一個從CAN接口和一組從模擬信號接口 ；上層圓臺(I)包括數(shù)根用于固定測試電路板的“F”形固定條，下層圓臺(3)包括數(shù)根用于固定測試電路板的“F”形固定條，下層圓臺(3)底面還設(shè)置有四個安裝錨點，所述的“F”型固定條上設(shè)置有用于固定測試電路板的固定螺孔；圓柱空腔包括上半空腔(2)、下半空腔(12)，上半空腔(2)的頂面設(shè)置有通道開關(guān)、側(cè)面設(shè)置有主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口；下半空腔(12 )的下頂面設(shè)置有電源接口( 13 )、側(cè)面設(shè)置有主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口；上層圓臺(I)與下層圓臺(3 )通過數(shù)根圓柱形支撐柱活動連接；主電路板(18)置于圓柱空腔內(nèi)部，圓柱空腔設(shè)置的通道開關(guān)、主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口、電源接口( 13 )均分別與主電路板(18 )連接；數(shù)個測試電路板通過固定螺孔分別固定在上層圓臺(I)、下層圓臺(3)的“F”形固定條上，測試電路板上的從串口、從CAN總線接口、從模擬信號接口均分別與圓柱空腔的主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口連接；圓柱空腔嵌入上層圓臺(I)、下層圓臺(3)的中央通孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的上半空腔(2)頂面設(shè)置有16 32個通道開關(guān)，側(cè)面設(shè)置有8 16個主串口、8 16個主CAN總線接口、8 16組主模擬信號接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的下半空腔(12)底面設(shè)置有一個電源接口( 13)，側(cè)面設(shè)置有8 16個主串口、8 16個主CAN總線接口、8 16組主模擬信號接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的上層圓臺(I)與下層圓臺(3)面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的上層圓臺(I)、下層圓臺(3)面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量總和與上半空腔(2)設(shè)置的通道開關(guān)數(shù)量對應(yīng)設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的上層圓臺(I)、下層圓臺(3)面上設(shè)置的“F”形固定條的數(shù)量為8 16個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的支撐柱數(shù)量為4、個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的測試電路板數(shù)量與“F”形固定條的數(shù)量總和對應(yīng)設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的測試電路板上的從串口、從CAN總線接口、從模擬信號接口數(shù)量與主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口數(shù)量對應(yīng)設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的批量微機械陀螺測試裝置，其特征在于:所述的上層圓臺(I)、下層圓臺(3)和支撐柱的材質(zhì)采用金屬鋁。
專利摘要本實用新型提供了一種批量微機械陀螺測試裝置，所述測試裝置包括上下兩層圓臺、數(shù)根圓柱形支撐柱、圓柱空腔、電路板。上層圓臺包括數(shù)根“F”形測試電路板固定條，下層圓臺包括數(shù)根“F”形測試電路板固定條以及安裝錨點。圓柱空腔包括上下兩個半空腔，其頂面和側(cè)面分別設(shè)有通道開關(guān)、電源接口、主串口、主CAN總線接口、主模擬信號接口。電路板包括數(shù)塊測試電路板和一塊主電路板。測試電路板固定在上下兩層圓臺“F”形固定條上，上下兩層圓臺通過數(shù)根圓柱形支撐柱連接，圓柱空腔嵌入雙層圓臺中央通孔中，主電路板置于圓柱空腔內(nèi)部。本實用新型的批量微機械陀螺測試裝置適用于小批量測試微機械陀螺，適合小批量微機械陀螺生產(chǎn)中的性能測試和篩選場合。
文檔編號G01C25/00GK203053456SQ20132004653
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者劉顯學(xué), 官承秋, 唐海林, 周浩 申請人:中國工程物理研究院電子工程研究所