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加速度传感器批量测试平台技术研究

作　者: 薛彦辉
导　师: 丑修建; 石云波
学　校: 中北大学
专　业: 电路与系统
关键词: 加速度传感器自动测试步进电机 PLC VB
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 6次
引　用: 0次
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内容摘要

MEMS加速度传感器已广泛应用于汽车工业、工业过程控制、医用保健、消费类电子及环保等领域，年需求量超过1000万套。但是，对其的标定测试目前还是单件、手动来完成，标定测试效率低，时间长，而且人工费用高，测试存在不稳定的差错。论文围绕设计制造能在不同温湿度环境下对批量MEMS加速度传感器自动一次完成静态重力场翻滚实验和动态振动实验设备展开，设计完成了适用于该设备的批量MEMS加速度传感器重力场翻滚实验自动测试平台。论文首先介绍了加速度传感器的发展历史、原理以及测试方法，总结了现有加速度传感器重力场翻滚实验设备的实现方法。在此基础上，设计了平台的整体实现方案；设计了批量MEMS加速度传感器的槽形加载机构、步进伺服电机直接驱动360°内多位置精确定位机构、步进电机和滚珠丝杠组成的直线运动机构；利用SolidWorks软件对平台进行了三维模拟装配、关键零件的有限元分析和运动仿真。其次，论文设计完成了平台的控制系统。通过分析平台控制系统要求和各种控制器的特点，选择三菱FX3U型PLC作为平台控制系统的控制器；选择VB编写计算机控制软件；完成了计算机与PLC通信模块硬件电路的设计；完成了PLC控制步进电机硬件电路的设计；最后，完成对平台控制软件的编写。最后，对测试平台实物进行了调试，对调试过程中遇到的问题以及解决方法作了简要介绍；给出了用论文中设计的平台测试时可能产生的误差以及减小误差的方法；用该平台对某型号的加速度传感器进行了测试，对测试得到的数据和厂家提供的参数进行对比，结果表明用该平台测试的加速度传感器参数准确、可信。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1.绪论  9-19
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究目的和意义  10-12
  1.3 国内外研究现状  12-17
    1.3.1 加速度传感器发展现状  12-13
    1.3.2 加速度传感器测试的现状  13-17
  1.4 论文主要研究内容  17-18
  1.5 论文结构安排  18-19
2.测试平台结构设计  19-41
  2.1 加速度传感器批量自动测试平台总体要求分析  19-20
  2.2 加速度传感器重力场翻滚实验原理  20-25
  2.3 整体方案设计  25-26
  2.4 批量传感器加载机构设计  26-27
  2.5 翻转运动的实现  27-30
    2.5.1 驱动方式选择  27-28
    2.5.2 翻转运动机构的实现  28-30
  2.6 水平运动的实现  30-35
    2.6.1 直线运动机构的选择  30-31
    2.6.2 直线导向方式的选择  31-32
    2.6.3 水平运动结构设计  32-35
  2.7 竖直运动机构结构设计  35-37
  2.8 关键零件的有限元分析  37-38
  2.9 运动仿真  38-40
  2.10 本章小结  40-41
3.测试平台控制系统设计  41-65
  3.1 控制系统整体分析  41
  3.2 控制器的选择  41-46
  3.3 控制系统硬件设计  46-57
    3.3.1 计算机与 PLC 通信方式选择  46
    3.3.2 PLC 控制步进电机电路  46-57
  3.4 控制系统软件设计  57-64
    3.4.1 计算机控制系统设计  57-61
    3.4.2 PLC 控制系统设计  61-64
  3.5 本章小结  64-65
4.实验与系统调试  65-70
  4.1 系统调试  65-67
    4.1.1 平台结构调试  65
    4.1.2 平台控制系统调试  65-67
    4.1.3 出现的问题及解决方案  67
  4.2 误差分析  67-68
  4.3 测试数据对比  68-69
  4.4 本章小结  69-70
5.工作总结与展望  70-72
  5.1 工作总结  70-71
  5.2 工作展望  71-72
附录 A：非标零件二维图  72-79
附录 B：PLC 程序  79-81
附录 C：定位单元 FX2N-20GM 程序  81-82
参考文献  82-86
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  86-87
致谢  87-88

加速度传感器批量测试平台技术研究

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