阅读说明：本技术 一种加速度计低气压性能测试装置及其测试方法 (Accelerometer low-air-pressure performance testing device and testing method thereof ) 是由 方伟 梁文科 陈邦力 曹强 阎文龙 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种加速度计低气压性能测试装置及其测试方法。所述测试装置包括测试箱、端齿分度头、真空泵和采集测试系统；所述测试箱的一侧开口,在开口处设有箱盖；该测试箱与端齿分度头的输出轴相连并能够随端齿分度头同步转动；在测试箱内设置有加速度计安装座和压力表；所述真空泵通过管道与测试箱连通,并通过压力表监测测试箱内的压力值；所述采集测试系统分别与端齿分度头和测试箱相连,用于控制端齿分度头的转动和获取、分析采集测试系统测得的测试箱的相关数据。本发明能够真实的反映出加速度计在不同气压下的性能,为加速度计的环境适应性研究提供重要支撑,对加速度计在航空、航天上应用有较大的意义。(The invention discloses a device and a method for testing low-air-pressure performance of an accelerometer. The testing device comprises a testing box, an end tooth dividing head, a vacuum pump and an acquisition testing system; one side of the test box is provided with an opening, and a box cover is arranged at the opening; the test box is connected with an output shaft of the end tooth dividing head and can synchronously rotate along with the end tooth dividing head; an accelerometer mounting seat and a pressure gauge are arranged in the test box; the vacuum pump is communicated with the test box through a pipeline, and the pressure value in the test box is monitored through a pressure gauge; the acquisition and test system is respectively connected with the end tooth dividing head and the test box and is used for controlling the rotation of the end tooth dividing head and acquiring and analyzing the relevant data of the test box measured by the acquisition and test system. The invention can truly reflect the performance of the accelerometer under different air pressures, provides important support for the environmental adaptability research of the accelerometer, and has great significance for the application of the accelerometer in aviation and aerospace.)

一种加速度计低气压性能测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及加速度计技术领域，具体涉及一种加速度计低气压性能测试装置及其测试方法。

背景技术

石英挠性加速度计用于测量载体的加速度信息，是惯性导航系统的核心器件之一。石英挠性加速度计因其结构简单、体积小、具有较高的测量精度等特点被广泛应用于航空航天等高精度应用领域。

惯性系统在高原及航空、航天上的使用时，其实际使用的环境气压条件会有所不同，内部安装的加速度计使用环境也会有所不同。随着系统环境适应性要求的不断提高，其对传感器(包括加速度计、陀螺等电子器件)在低气压环境下的精度有了更明确及具体的要求。石英加速度计设计时虽然进行了密封设计，但其测试基本都是在标准大气下进行，而实际使用环境气压条件与测试环境气压条件有较大不同，测试出的精度不能真实反映出加速度计在不同气压下的性能参数(如：偏值、刻度因数、二阶非线性系数)与气压之间的关系，导致加速度计在低气压使用时容易出现问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有技术中在标准大气压下测量加速度计的性能参数不能真实反映其在不同气压下的性能参数与气压之间的关系的问题，提供一种加速度计低气压性能测试装置及其测试方法，能够真实的反映出加速度计在不同气压下的性能，为加速度计的环境适应性研究提供重要支撑，对加速度计在航空、航天上应用有较大的意义。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种加速度计低气压性能测试装置，包括测试箱、端齿分度头、真空泵、待测加速度计和采集测试系统；所述测试箱的一侧开放，并在开放侧设有箱盖；该测试箱与端齿分度头的输出轴相连并能够在端齿分度头的带动下同步转动；在测试箱内设置有加速度计安装座，所述待测加速度计安装于该加速度计安装座上；在测试箱上还安装有压力表，所述真空泵通过管道与测试箱连通，通过压力表能够监测测试箱内的压力值；所述采集测试系统分别与端齿分度头和待测加速度计相连，用于控制端齿分度头的转动以及获取并分析采集到的待测加速度计的数据。

通过设置测试箱、端齿分度头、真空泵、待测加速度计和采集测试系统，端齿分度头能够控制测试箱转动，从而实现加速度计的四点翻滚测试；通过真空泵控制测试箱内的气压，能够真实反映加速度计在不同气压下的性能或对应关系，为加速度计的环境适应性研究提供重要支撑。

进一步，所述端齿分度头安装于一振动隔离装置上。由于真空泵工作时的振动会影响端齿分度头的精度，从而影响测试的重复精度。因此端齿分度头需安装在振动隔离装置上。所述振动隔离装置可采用隔振垫、减振器等手段措施来实现隔离。同时，为了更好的避免真空泵的振动影响，真空泵在安装时，也需对其进行隔振处理，达到最终消除外界因素对加速度计测试效果的影响的目的。

进一步，在测试箱上开有盲孔，所述端齿分度头的输出轴上对应设有安装凸起，所述安装凸起伸入盲孔内并通过螺钉与测试箱紧配合。这样，能更好地保证测试箱的气密性要求，使测试数据准确。

进一步，所述端齿分度头的精度为0.1″，保证每次测试所需位置重复性高。

进一步，所述压力表采用绝对压力表，其测量范围为0-1KPa，精度等级为0.5％级，这样，压力表的精度高，能够更准确的反应加速度计的性能与气压之间的关系。

进一步，所述箱盖与测试箱之间设有绕测试箱开放侧一周的密封条，使其盖合在测试箱上时能够将测试箱密封，能更好地保证测试箱的气密性要求，使测试数据准确。

本发明还提供一种加速度计低气压性能测试方法，采用所述的加速度计低气压性能测试装置，包括如下步骤：

S1、将加速度计安装在测试箱内的加速度计安装座上，并关闭箱盖使测试箱密封；

S2、对加速度计进行通电检查无误后，通过采集测试系统控制真空泵工作，使测试箱内的气压值达到设定值并保持平衡；

S3、通过采集测试系统控制端齿分度头进行旋转并带动测试箱转动，获取测试箱内加速度计的输出值并进行分析，得到加速度计的性能参数与该气压下的对应关系；

S4、更换设定的气压值，重复步骤S3，得到不同压力值下，加速度计的性能参数与气压的对应关系。

其中，步骤S3中，通过采集测试系统控制端齿分度头进行旋转包括顺转和逆转0°、90°、180°、270°和逆转0°、90°、180°、270°，这样，角度设置合理，获得的数据更加准确。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

通过设置测试箱、端齿分度头、真空泵、待测加速度计和采集测试系统，端齿分度头能够控制测试箱转动，从而实现加速度计的四点翻滚测试。通过真空泵控制测试箱内的气压，能够真实反映加速度计在不同气压下的性能或对应关系，为加速度计的环境适应性研究提供重要支撑。

附图说明

图1为本发明一种加速度计低气压性能测试装置的示意图。

图中：测试箱1、端齿分度头2、真空泵3、加速度计安装座4、采集测试系统5。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

参见图1，一种加速度计低气压性能测试装置，包括测试箱1、端齿分度头2、真空泵3、待测加速度计和采集测试系统5。所述测试箱1的一侧开放，并在开放侧设有箱盖。具体实施时，所述测试箱1的其中一竖向侧面开放，所述箱盖与测试箱1之间设有绕测试箱1开放侧一周的密封条，使其盖合在测试箱1上时能够将测试箱1密封，能更好地保证测试箱1的气密性要求，使测试数据准确。该测试箱1与端齿分度头2的输出轴相连并能够在端齿分度头2的带动下同步转动。具体实施时，所述测试箱1上与开放侧相对的一侧开有盲孔，所述端齿分度头2的输出轴上对应设有安装凸起，所述安装凸起伸入盲孔内并通过螺钉与测试箱1紧配合。这样，能更好地保证测试箱1的气密性要求，使测试数据准确。优选所述端齿分度头2的精度为0.1″，保证每次测试所需位置重复性高。将所述端齿分度头2安装于一振动隔离装置上。由于真空泵3工作时的振动会影响端齿分度头2的精度，从而影响测试的重复精度。因此端齿分度头2需安装在振动隔离装置上。所述振动隔离装置可采用隔振垫、减振器等手段措施来实现隔离。在测试箱1内设置有加速度计安装座4，所述待测加速度计安装于该加速度计安装座4上。在测试箱1上还安装有压力表，所述真空泵3通过管道与测试箱1连通，通过压力表能够监测测试箱1内的压力值。优选所述压力表采用绝对压力表，其测量范围为0-1KPa，精度等级为0.5％级，这样，压力表的精度高，能够更准确的反应加速度计的性能与气压之间的关系。实施时，为了更好的避免真空泵3的振动影响，真空泵3在安装时，也需对其进行隔振处理，达到最终消除外界因素对加速度计测试效果的影响的目的。所述采集测试系统5分别与端齿分度头2和待测加速度计相连，用于控制端齿分度头2的转动以及获取并分析采集到的待测加速度计的数据。

通过设置测试箱1、端齿分度头2、真空泵3、待测加速度计和采集测试系统5，端齿分度头2能够控制测试箱1转动，从而实现加速度计的四点翻滚测试。通过真空泵3控制测试箱1内的气压，能够真实反映加速度计在不同气压下的性能或对应关系，为加速度计的环境适应性研究提供重要支撑。

采用所述的加速度计低气压性能测试装置测量加速度计低气压性能的方法，包括如下步骤：

S1、将加速度计安装在测试箱1内的加速度计安装座4上，并关闭箱盖使测试箱1密封。

S2、对加速度计进行通电检查无误后，通过采集测试系统5控制真空泵3工作，使测试箱1内的气压值达到设定值并保持平衡。

S3、通过采集测试系统5控制端齿分度头2进行旋转并带动测试箱1转动，获取测试箱1内加速度计的输出值并进行分析，得到加速度计的性能参数与该气压下的对应关系。具体的，步骤S3中，通过采集测试系统5控制端齿分度头2进行旋转包括顺转和逆转0°、90°、180°、270°和逆转0°、90°、180°、270°，这样，角度设置合理，获得的数据更加准确。

S4、更换设定的气压值，重复步骤S3，得到不同压力值下加速度计的性能参数与气压的对应关系。

通过步骤S3获得顺转和逆转0°、90°、180°、270°和逆转0°、90°、180°、270°四个位置时的输出值，再分别计算分度装置每个位置顺时针旋转和逆时针旋转时各位置加速度计输出值的平均值，然后按公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)分别计算系数K0、K1、K2、δ0、δP：

式中：

——分别为0°、90°、180°、270°位置顺转与逆转输出值的总平均值；

δ₀、δ_p——分别为摆态和门态安装状态下的测试数据求得的失准角，rad。

重复上述步骤，通过采集测试系统更换设定的气压值，即可得出不同气压条件下加速度计的各参数性能指标，根据测试计算的数据得出加速度计的性能指标与气压的对应关系，为加速度计的环境适应性研究提供了重要的试验数据。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。