微机械电容式加速度计自动标定及性能参数测试系统的研究

近年来,随着微机电系统技术的迅速发展,使得传感器的微型化得到了长足进步，以微机械惯性传感器为代表的微加速度计应用更加广泛，如何对微机械加速度计进行标定和性能测试也是该方面研究的重点内容之一。本文给出一种基于虚拟仪器、数据采集模块和图形化编程语言LabVIEW的微机械电容式加速度计性能测试方案，并提出了自动标定与参数测试的相关算法。系统由计算机、分度台和温箱以及数据采集模块等硬件组成，微加速度计的相关数据经输出电路和数据采集模块传送到计算机，最后利用LabVIEW工具软件进行数据的分析处理、显示、存储以及报表打印，从而最终达到微机械加速度计自动标定及性能测试的目的。本论文主要工作如下：（1）实现了数据采集模块与信号调理模块之间的通信。通过LabVIEW的SDW功能，利用数据采集模块的数字I/O端口模拟SPI协议，实现与信号调理模块的EEPROM通信，从而实现了对信号调理模块的可编程控制和输出信号的采集。（2）针对电容式加速度计的偏置电压和标度因数标定，介绍了一种自动标定方法：三点静态标定法。在用户预设完偏置电压和标度因数后，采用三点静态标定法编写的LabVIEW应用软件，实现偏置电压和标度因数的自动标定。结果表明：通过多次自动标定，电容式加速度计标度因数的相对误差达0.79%。（3）参考加速度计相关测试标准，制定了电容式加速度计性能测试方法，建立了测试平台。根据该测试方案，对电容式加速度计性能进行了测试。测试结果表明：加速度计的标度因数为-66.489mv/g，零偏稳定性为1.536732mg，标度因数重复性为450ppm，零偏不稳定性为0.361mg，非线性度为0.2945%。