一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地是一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]石英撓性加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其性能直接影響導(dǎo)航系統(tǒng)的精度與可靠性。石英撓性加速度計(jì)在靜態(tài)貯存的環(huán)境下，其性能會發(fā)生退化，因此，監(jiān)測加速度計(jì)輸出特性，建模并分析加速度計(jì)性能具有重要意義。在實(shí)際生產(chǎn)過程中對加速度計(jì)的測試大多采用手動測試，這種測試方法誤差大、效率低，且人力成本大。
[0003]一種基于PCI數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計(jì)了加速度計(jì)自動測試系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)測量加速計(jì)等輸出電壓，設(shè)計(jì)了集成加速度計(jì)姿態(tài)控制、數(shù)據(jù)采集與處理于一體的系統(tǒng)，可同時(shí)對多只加速度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定；一種基于GPIB總線的一種加速度計(jì)性能分析平臺，集成了數(shù)據(jù)采集、處理及性能參數(shù)模型建立與誤差預(yù)測估計(jì)。上述系統(tǒng)極大程度地提高了加速度計(jì)測試的可靠性與效率，同時(shí)提供了一種加速度計(jì)輸出采集、數(shù)據(jù)處理、誤差分析與性能預(yù)測集成系統(tǒng)的可行方案。但是大多布線比較復(fù)雜，系統(tǒng)組建難度比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對石英撓性加速度計(jì)在生產(chǎn)和貯存過程中性能測試的需求，以提高加速度計(jì)測試效率和精度為目的，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)；本發(fā)明具有采樣誤差低至0.049mV，可同時(shí)對40只加速度計(jì)進(jìn)行長時(shí)間自主數(shù)據(jù)采集，并完成簡單數(shù)據(jù)分析；系統(tǒng)可用于加速度計(jì)性能分析與建模研究中。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，本發(fā)明采用基于ZigBee技術(shù)的分簇樹形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和自主測試上位機(jī)控制終端，其中包括加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)、智能無線控制終端、無線網(wǎng)關(guān)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)包括采樣電阻器、A/D轉(zhuǎn)換單元、射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元，所述智能無線控制終端包括射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元、電源控制單元；所述電源控制單元包括開關(guān)單元和隔離電源模塊。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述射頻單元采用以CC2530芯片為核心。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述A/D轉(zhuǎn)換單元采用A/D轉(zhuǎn)換器AD7734，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)輸出信號A/D轉(zhuǎn)換。
[0009]進(jìn)一步地，所述采樣電阻器采用40 Ω的高精密度采樣電阻器。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述開關(guān)單元采用ADG5212，所述隔離電源模塊采用 SWH05-28D15A。
[0011]進(jìn)一步地，所述SWH05A — 28D15A為單路±15V隔離電源DDC模塊，采用28V工作電壓，5V電平信號即可驅(qū)動其使能端INH，為被測的加速度計(jì)提供相互獨(dú)立的電源輸入。
[0012]另外，本發(fā)明所述智能無線控制終端的射頻單元CC2530作為ZigBee路由節(jié)點(diǎn)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是。
[0014]本發(fā)明針對在石英撓性加速度計(jì)性能檢驗(yàn)與監(jiān)測、退化機(jī)理等研究中，對加速度計(jì)輸出信號快速準(zhǔn)確采集的需求，設(shè)計(jì)一種高精度自主測試系統(tǒng)。提出了基于ZigBee無線自組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化測控方案，設(shè)計(jì)了適用于測控環(huán)境相對分散的分簇拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以CC2530為核心設(shè)計(jì)了加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)與智能無線控制終端，基于AD7734設(shè)計(jì)了加速度計(jì)高精度A/D轉(zhuǎn)換電路。基于Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)控制、數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)，基于C#實(shí)現(xiàn)上位機(jī)終端控制臺設(shè)計(jì)，針對大規(guī)模節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了一種高速數(shù)據(jù)中貞結(jié)構(gòu)，并米用了握手傳輸機(jī)制。
[0015]本發(fā)明針對石英撓性加速度計(jì)在生產(chǎn)和貯存過程中性能測試的需求，以提高加速度計(jì)測試效率和精度為目的，采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計(jì)一種加速度計(jì)批量網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)；系統(tǒng)不需復(fù)雜的布線，降低測試系統(tǒng)組建的復(fù)雜度，已應(yīng)用到某型石英撓性加速度計(jì)性能研究中。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明:系統(tǒng)采樣誤差低至0.049mV，可同時(shí)對40只加速度計(jì)進(jìn)行長時(shí)間自主數(shù)據(jù)采集，并完成簡單數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)可用于加速度計(jì)性能分析與建模研究中。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)的加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2是本發(fā)明一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)的智能無線控制終端結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖3是本發(fā)明一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)的軟件功能程序結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1和2所示，為本發(fā)明一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)的加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖和智能無線控制終端結(jié)構(gòu)框圖；本發(fā)明采用基于ZigBee技術(shù)的分簇樹形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和自主測試上位機(jī)控制終端，其中包括加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)、智能無線控制終端、無線網(wǎng)關(guān)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)包括采樣電阻器、A/D轉(zhuǎn)換單元、射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元，所述智能無線控制終端包括射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元、電源控制單元；所述電源控制單元包括開關(guān)單元和隔離電源模塊。
[0020]本發(fā)明所述加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)采用以CC2530芯片為核心，采用24位高精度A/D轉(zhuǎn)換器AD7734，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)輸出信號A/D轉(zhuǎn)換，由40 Ω的高精密度采樣電阻器、A/D轉(zhuǎn)換單元AD7734，CC2530射頻單元和電源轉(zhuǎn)換模塊組成。石英撓性加速度計(jì)輸出信號為電流信號，經(jīng)采樣電阻器轉(zhuǎn)換為電壓信號后由AD7734采樣；CC2530射頻單元為ZigBee終端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)加入網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸與處理功能。
[0021]所述智能無線控制終端以CC2530為核心，基于單刀單擲開關(guān)ADG5212擴(kuò)展出10路數(shù)字開關(guān)，終端接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的控制命令，通過控制ADG5212通道的通斷控制10路土 15V隔離電源輸出，連接到加速度計(jì)無線采集單元。CC2530射頻單元為ZigBee路由節(jié)點(diǎn)，主要實(shí)現(xiàn)加入網(wǎng)絡(luò)與接收控制命令、控制ADG5212對應(yīng)的開關(guān)通道。終端占用CC2530芯片10位I/O引腳，與ADG5212輸入控制引腳IN直接相連。
[0022]本發(fā)明所述電源控制單元由3片ADG5212與10片SWH05A-28D15A集成DC/DC組成。所述SWH05A — 28D15A為單路± 15V隔離電源DDC模塊，采用28V工作電壓，5V電平信號即可驅(qū)動其使能端INH，為被測的加速度計(jì)提供相互獨(dú)立的電源輸入。
[0023]如圖3所示，為本發(fā)明一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)的軟件功能程序結(jié)構(gòu)圖；系統(tǒng)根據(jù)并發(fā)串口模塊收集串口數(shù)據(jù)并進(jìn)行幀完整性匹配后，通過解析中心并對象化后存入高效數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)供其他模塊使用；加速度數(shù)據(jù)則通過濾波算法與標(biāo)定值校正后存入對應(yīng)文件；波形顯示則讀取內(nèi)存中的最近30條數(shù)據(jù)并自動刷新顯示；配置模塊完成算法配置、文件轉(zhuǎn)換、硬件設(shè)備入庫與端口映射配置等；控制模塊則發(fā)送控制命令到串口，以達(dá)到控制加速度節(jié)點(diǎn)工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，本發(fā)明采用基于ZigBee技術(shù)的分簇樹形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和自主測試上位機(jī)控制終端，其中包括加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)、智能無線控制終端、無線網(wǎng)關(guān)；其特征在于:所述加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)包括采樣電阻器、A/D轉(zhuǎn)換單元、射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元，所述智能無線控制終端包括射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元、電源控制單元；所述電源控制單元包括開關(guān)單元和隔離電源模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻單元采用以CC2530芯片為核心。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換單元采用A/D轉(zhuǎn)換器AD7734，實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)輸出信號A/D轉(zhuǎn)換。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，其特征在于:所述采樣電阻器采用40 Ω的高精密度采樣電阻器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，其特征在于:所述開關(guān)單元采用ADG5212，所述隔離電源模塊采用SWH05-28D15A。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，其特征在于:所述SWH05A — 28D15A為單路±15V隔離電源DDC模塊，采用28V工作電壓，5V電平信號即可驅(qū)動其使能端INH。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)，其特征在于:所述智能無線控制終端的射頻單元CC2530作為ZigBee路由節(jié)點(diǎn)。
【專利摘要】一種石英撓性加速度計(jì)網(wǎng)絡(luò)化自主測試系統(tǒng)。本發(fā)明具有采樣誤差低至0.049mV，可同時(shí)對40只加速度計(jì)進(jìn)行長時(shí)間自主數(shù)據(jù)采集，并完成簡單數(shù)據(jù)分析；系統(tǒng)可用于加速度計(jì)性能分析與建模研究中。本發(fā)明采用基于ZigBee技術(shù)的分簇樹形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和自主測試上位機(jī)控制終端，其中包括加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)、智能無線控制終端、無線網(wǎng)關(guān)；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是：所述加速度計(jì)無線采集節(jié)點(diǎn)包括采樣電阻器、A/D轉(zhuǎn)換單元、射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元，所述智能無線控制終端包括射頻單元、電源轉(zhuǎn)換單元、電源控制單元；所述電源控制單元包括開關(guān)單元和隔離電源模塊。
【IPC分類】G01P21/00
【公開號】CN105588952
【申請?zhí)枴緾N201410561935
【發(fā)明人】張學(xué)一, 蘭銘鈺
【申請人】張學(xué)一
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月22日