阅读说明：本技术 一种硅摆加速度计信号调理装置及系统 (A kind of silicon pendulum accelerometer signal conditioning device and system ) 是由 李逸伦 孙斌 魏芳林 刘海斌 锁晓东 于 2019-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明属于加速度计测试技术,具体涉及一种硅摆加速度计信号调理装置及系统。该装置包括：信号调理板、屏蔽盒及外部连接线；其中,屏蔽盒包括相互密封的两个对称腔体；每个对称腔体安装有一个信号调理板；每个信号调理板上焊接有SMA插座,SMA插座从对应对称腔体的腔壁伸出,将与信号调理板与外部连线连接；屏蔽盒的外表面喷有塑黑细皱,且外表面进行导电氧化处理。本发明解决硅摆加速度计测试过程中存在噪声大、滞环试验跳台阶、灵活性低、难以扩展以及测试效率低等问题。(The invention belongs to accelerometers to test technology, and in particular to a kind of silicon pendulum accelerometer signal conditioning device and system.The device includes: signal regulating panel, shielding box and external connection line；Wherein, shielding box includes the two symmetrical cavitys sealed against each other；Each symmetrical cavity is equipped with a signal regulating panel；SMA socket is welded on each signal regulating panel, SMA socket is stretched out from the cavity wall of the symmetrical cavity of correspondence, will be connect with signal regulating panel with aerial lug；The outer surface of shielding box is sprayed with the black scabriculous of modeling, and outer surface carries out electric conductive oxidation processing.The present invention solves that there are noises big, stagnant ring test diving tower rank during silicon pendulum accelerometer test, flexibility is low, is difficult to extend and the problems such as testing efficiency is low.)

一种硅摆加速度计信号调理装置及系统

技术领域

本发明属于加速度计测试技术，具体涉及一种硅摆加速度计信号调理装置及系统。

背景技术

国外加速度计专用的高精度测试重点在于测试地基、测试设备(转台、离心机等)，很少有独立测试系统的资料介绍。即使有也是多年前测试温控夹具之类分析，不具有参考价值。

国内惯性加速度计的测试系统建设基本都是数字电压表的模式，例如北京13所、33所，天津707所，与我所的测试模式基本相同，区别在与不同的加速度计对应采用不同精度的数字电压表。北京13所是目前国内定温度点加速度计测试精度最高的，被总装指定为惯性加速度计的标定测试中心，但存在测试周期较长、测试效率低等问题，不适用于批产测试。

发明内容

本发明的目的是：

解决硅摆加速度计测试过程中存在噪声大、滞环试验跳台阶、灵活性低、难以扩展以及测试效率低等问题，并扩展至其它类型的加速度计测试。

本发明的技术方案：

本发明提供一种硅摆加速度计信号调理装置，包括：信号调理板、屏蔽盒及外部连接线；

其中，屏蔽盒包括相互密封的两个对称腔体；每个对称腔体安装有一个信号调理板；每个信号调理板上焊接有SMA插座，SMA插座从对应对称腔体的腔壁伸出，将与信号调理板与外部连线连接；屏蔽盒的外表面喷有塑黑细皱，且外表面进行导电氧化处理。

进一步的，信号调理板采用三层PCB板设计，其中，顶层用于信号走线；中间层为信号地层，底层为屏蔽地层；中间层的信号地与底层的屏蔽地通过0Ω电阻单点相连；其中，加计信号和温度信号由SMA插座引入信号调理板，SMA插座四脚与屏蔽层连接。

进一步的，屏蔽盒的一个对称腔体的腔底面向外伸出有挡板，挡板上设置有固定件，以便于通过固定件将装置与机柜面板固定连接。

进一步的，屏蔽盒的四个棱边外设置有防滑紧固件，防滑紧固件将两个对称腔体紧压。

进一步的，信号调理板包括：温度采样板和加计采样板。

进一步的，信号调理板采样电阻温度系数为2ppm/℃

进一步的，加计信号通过外部连接线接入加计采样板的顶层，输入加计信号的外部连接线的屏蔽层接入加计采样板的底层；

温度信号通过外部连接线接入温度采样板的顶层，输入温度信号的外部连接线的屏蔽层接入温度采样板的底层。

进一步的，外部连接线是单芯屏蔽线。

本发明提供一种硅摆加速度计信号调理系统，包括：信号调理板为加计采样板的第一硅摆加速度计信号调理装置、信号调理板为温度采样板的第二硅摆加速度计信号调理装置、硅摆加速度计、电源、第一矩阵开关、第二矩阵开关、第一数字电压表和第二数字电压表；

其中，电源为硅摆加速度计供电，硅摆加速度计输出的加计信号输入第一硅摆加速度计信号调理装置；硅摆加速度计输出的温度信号输入第二硅摆加速度计信号调理装置；第一硅摆加速度计信号调理装置的输出第一矩阵开关板导入第一数字电压表；第二硅摆加速度计信号调理装置的输出第二矩阵开关板导入第二数字电压表。

本发明的有益效果：

可扩展至石英加速度计、光电加速度计的批产类测试，提升生产型测试系统测试精度与测试效率。本发明的信号调理装置可防电磁干扰；本发明对应技术为微弱信号检测技术，可实现对10^-9A直流电流信号的精确观测；本发明采用信号屏蔽装置设计，对应技术为电磁兼容技术，使所在环境产生的电磁干扰满足限值的要求。

说明书附图

图1为本发明提供的一种硅摆加速度计信号调理系统的连接关系图。

图2为本发明提供的一种硅摆加速度计信号调理装置的示意图。

图3为本发明提供的信号调理板内部装配图。

图4为本发明提供的为信号调理板的示意图。

具体实施方式

本发明针对硅摆加速度计测试过程中存在噪声大、滞环试验跳台阶、灵活性低、难以扩展以及测试效率低等问题，设计了一种硅摆加速度计信号调理装置，实现用精密分度头标定加速度计的静态模型系数：如偏值K₀、标度因数K₁、二次项系数K₂、失准角(δ₀/δ_p)等。

本发明从硅摆加速度计的信号源获取、干扰源分析、信号调理装置电磁敏感性分析以及测试效率等方面入手设计了硅摆加速度计信号调理装置，可实现电气综合测试精度5uV(1σ，30天)且不少于20通道的硅摆加速度计的批产测试。

结合附图1-4，详细描述技术方案：

硅摆加速度计的输出信号通过单芯屏蔽线1-2传至信号调理板(图4)，单芯屏蔽线的屏蔽层与信号调理板的屏蔽地相连，在信号调理板中，加速度计的输出信号与加速度计的温度信号通过高精度采样电阻转换成电压信号，由双绞屏蔽线1-3传输至矩阵开关板1-4进行采集。硅摆加速度计的+15V、GND、-15V通过三绞屏蔽线1-5与电源3631A相连1-1，以满足连接要求。

1.调理装置组成

信号调理装置主要组成如下表所示：

序号	名称	主要技术参数	数量
				1	信号调理板	185mm×72mm板厚2mm 3层板	4
2	屏蔽盒	200mm×100mm×30mm	2

2.硬件设计

调理装置由信号调理板、屏蔽盒(图2)及电缆组成。加计采样板与温度采样板放置于屏蔽盒内，减少外界电磁干扰影响。

信号调理板采用三层PCB板设计，尺寸185mm×72mm，顶层用于信号走线，线宽为30mil；中间层为信号地层，底层为屏蔽地层，信号地与屏蔽地通过0Ω电阻单点相连。板子上焊接SMA插座(图3-1)将加计输出信号引入，SMA插座四脚与屏蔽层连接。1块信号调板可实现10路硅摆加速度计输出信号或硅摆加速度计温度信号的采样。

屏蔽盒的材料为铝7050，由整块材质制成两个对称腔体，总尺寸为200mm(L)×100mm(W)×30mm(H)，对称腔体安装便捷，可互相通用。屏蔽盒内共两块板子，分别放入对称腔体内(一个腔体内一块板子)，板子与外部连线通过内装式SMA插座连接，SMA插座焊接在板子上，与板子形成整体，既有利于信号传输稳定，也便于板卡与盒体的分离，具体见图2。屏蔽盒喷塑黑细皱，配件进行表面导电氧化处理，保证板子、屏蔽盒、机柜的屏蔽连通。

3.布局布线

为大幅消除外界环境电磁噪声等因素对被测仪表输出信号调理的干扰，提高采样精度，并提高调理装置布线的可靠性，采取以下关键技术措施：

1)信号地与屏蔽地分开。

2)采用单点连接的方式将信号地与屏蔽地连接。

最后，使用标准化的W级高精度精密电阻以及独石无极性电容来降低信号干扰，提高信号可信性。加速度计信号调理装置中采样电阻温度系数为2ppm/℃。

通过以上措施，获得精确和真实的输出信号，实现电气综合测试精度5uV(1σ，30天)且不少于20通道的硅摆加速度计测试。