基于射頻技術的加速度傳感器性能測試臺設計

0 引言

　　本文介紹的是如何利用射頻技術構建一個自動測試臺以實現對加速度傳感器的性能檢測。加速度傳感器廣泛用于汽車領域，它主要用在以下幾個方面：安全氣袋，翻轉檢測，碰撞檢測，車輛動態控制，剎車控制系統，駕駛者安全裝置。一般情況下，加速度傳感器的輸出信號分兩種方式：即模擬電壓輸出方式和數字輸出方式。本加速度傳感器性能測試臺測試的便是模擬電壓輸出方式的加速度傳感器。根據加速度傳感器生產廠家提供的技術指標，在正常情況下，加速度傳感器的輸出電壓與加它所受的加速度成線性關系，或者說符合某一給定曲線，如果測試所得值與給定曲線相符則表明加速度傳感器性能合格，反之則不合格。

1 測試原理與測試方法

圖1 勻速轉盤上物體向心加速度示意圖

　　要測試加速度傳感器的性能必須要使其處在各種不同的加速度條件下才能有不同的輸出電壓，因此該加速度傳感器自動測試臺首先要實現的就是不同的加速度條件的產生。本系統的測試原理是：物體在勻速轉動時能產生向心加速度，半徑一定而勻速轉動的速率不同時，產生的向心加速度也不相同，向心加速度的大小與轉動的速率成正比。加速度傳感器在固定半徑的圓周上以不同的速率做勻速圓周運動就能產生不同的向心加速度，從而產生不同的電壓輸出值，從而可以測試加速度傳感器的性能指標。

　　如圖1示，加速度傳感器A安裝在半徑為R（米）的勻速轉動的圓盤上，設圓盤的轉動速度為n（轉/分），圓盤轉動的角速度為ω（弧度/秒），物體運動的線速度為v（米/秒）。物體的向心力為F（牛），向心加速度為a（米/秒2）。加速度方向指向圓心，即與物體的運動方向垂直。

由以上推論可知：只要改變圓盤的轉速，就能使加速度傳感器處在不同的加速度條件下。因此本系統的測試方法是：將加速度傳感器固定在一個勻速轉動的圓盤上，圓盤由電機帶動勻速轉動，由工控機控制電機的轉速。每改變一次電機的轉速，則加速度傳感器就會產生一次不同加速度值下的輸出電壓。因此可以測得加速度傳感器在各個加速度值下的輸出電壓值。

2 加速度傳感器性能試臺的系統結構

　　本加速度傳感器性能自動測試臺采用NI LabVIEW為開發平臺，在數據采集上采用射頻技術解決旋轉部件與靜止部件的接線問題。如圖2所示為本加速度傳感器性能自動測試臺的系統結構圖。系統由工控機、接口電路，電機調速系統，電動機，采樣系統和被測傳感器測試臺組成。采樣系統與被測加速度傳感器一起轉動，而接口電路與工控機處于靜止狀態。采樣系統與接口電路之間通過射頻進行信號傳輸。被測傳感器固定在測試臺的圓盤上，圓盤的半徑為0.2米。圓盤通過電動機驅動旋轉，電動機采用伺服電機，它由電機調速系統驅動，工控機通過串口控制電動機的轉速。接口電路通過射頻傳輸獲得采樣系統的數據，它將該數據通過串口傳入工控機。