专利名称：Mems角速度和加速度传感器自动标定系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器标定领域，尤其是MEMS角速度和加速度传感器自动标定方法和系统。
背景技术：
随着MEMS技术的推广与发展，基于MEMS技术的角速度、加速度传感器的应用领域越来越广。由于传感器的性能会受到周围环境的影响，所以传感器要经常进行重新标定方可保证其测量精度。目前的还没对角速度传感器与加速度传感器都能进行自动标定的系统平台，而且每次标定都得标定人员自行进行数据处理，得出标定结果，增加了标定人员的工作量。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是:提供一种MEMS角速度和加速度传感器自动标定系统，能够实现传感器的高精度自动标定。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种所述的自动标定方法所使用的自动标定系统，包括传感器安装台、带USB接口及A/D转换功能的信号采集器、步进电机控制�？�、步进电机执行控制模块、传感器信号值采集�？橐约白远甓？椋凰龅牟浇缁刂颇？�、传感器信号值采集模块和自动标定�？槎荚赑C机上执行；步进电机执行控制�？樵诘テ现葱校徊浇缁刂颇？榛褂涤蠵C机上人机界面；步进电机控制�？楹筒浇缁葱锌刂颇？椴捎孟阜旨际酰圆浇缁嵝嵌扔胄俣冉邢阜�。本实用新型所述的传感器安装台至少有2个传感器安装面；其中一个与步进电机旋转轴平行，另一安装面与步进电机旋转轴垂直；每个安装面上有4个螺孔和安装位置调整垫片。所述的步进电机控制模块根据输入的控制角速度和角度通过RS232串口发送给步进电机执行控制�？椋缓蟛浇缁葱锌刂颇？楦菝罾床嘤Φ姆讲ㄐ藕牛⒔讲ㄐ藕欧⑺透浇缁骱螅浇缁浇缁岚瓷瓒ǖ慕撬俣群徒嵌刃�。本实用新型的MEMS角速度和加速度传感器自动标定方法，由步进电机旋转轴转速来标定角速度传感器、由重力加速度来标定加速度传感器，具体步骤如下:A:角速度传感器标定步骤:/I/将角速度传感器安装在安装台上，利用安装垫片使待标定的传感器角速度旋转轴与步进电机旋转轴同轴；/2/通过步进电机控制�？槭淙胍蛔�20个固定的角速度，使步进电机依次按这组角速度旋转，每个角速度旋转10秒钟；同时信号采集器按500赫兹的采样频率对传感器信号进行采样并进行A/D转换后通过USB接口送入PC机；信号采集器通过USB接口与PC机相连接，PC机上的传感器信号值采集软件通过USB接口读取传感器信号值并进行存储；[0010]/3/自动标定软件根据存储的传感器信号值和其对应的步进电机旋转轴角速度对传感器进行标定；得到角速度传感器的灵敏度和误差；B:加速度传感器标定步骤:/I/将加速度传感器安装在安装台上，使要标定的加速度轴向与步进电机旋转面
垂直；/2/通过步进电机控制模块将控制步进电机使要标定的加速度轴靠近重力加速度g方向；/3/自动标定软件根据传感器信号值调整步进电机输出轴的转角，使输出信号取得极值；从而实现了所需标定的加速度传感器输出轴的方向与重力加速度g的方向一致；此时的步进电机输出轴转角位置定位零位基准；/4/以零位基准为参考，自动标定系统会将会依次使步进电机输出轴旋转到0°、30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°、180°的位置或根据标定人员输入的角度进行旋转，并同时计入下此时的传感器信号值；此时的待标定的传感器输出轴所测量的加速度为重力加速度g在此轴方向上的分量，即此时的传感器输出轴所测量的值等于重力加速度g在此轴方向的分量；/5/自动标定系统会根据传感器信号值和重力加速度g在加速度传感器待标定的传感器输出轴方向上的分量值，对角速度传感器信号值进行拟合，得到灵敏度、线性度等参数，从而完成传感器的标定。具体的说，所述的步骤A./2/中步进电机控制�？楦菔淙氲目刂平撬俣群徒嵌韧ü齊S232串口发送给步进电机执行控制�？椋缓蟛浇缁葱锌刂颇？楦菝罾床嘤Φ姆讲ㄐ藕牛⒔讲ㄐ藕欧⑺透浇缁骱螅浇缁浇缁岚瓷瓒ǖ慕撬俣群徒嵌刃�。所述的步骤A./2/中传感器信号值采集软件是通过USB来读取信号采集器上数据并存储在PC机内，以供下一步的自动标定。本实用新型所述的步骤B./2/中要标定的加速度轴与重力加速度g平行，方法为:首先人工利用步进电机控制软件将传感器的加速度轴的正方向接近重力加速度g的正方向；实时读取加速度传感器的信号值，并将步进电机进行微调，如果发现信号值有极值出现则此时的极值为加速度传感器在重力加速度g的影响下的信号值，如果发现微调超过10度时还没出现极值，则命令步进电机返回到初始微调位置，并向方向微调直到极值出现。本实用新型的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，利用MEMS角速度传感器感应的角速度与步进电机输出轴转动角速度一致实现角速度传感器标定；利用加速度传感器对重力加速度g的感应来标定加速度传感器，不需要每次标定不需要标定人员自行进行数据处理，得出标定结果，减轻了标定人员的工作量。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型结构框图；图2是加速度传感器标定步骤中根据重力加速度g寻找信号值极值算法流程图；图3是安装台俯视图；图4是安装台右视图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。在图1中PC机通过RS232串口与单片机�？榱�(MCU)，且通过USB接口与信号采集器连接。信号采集器与传感器通过倒下相连。单片机�？�(MCU)、步进电机驱动器、步进电机通过导线串联。传感器单元通过四个螺钉与安装台连接，且可以通过调整垫片来调整传感器的安装位置，使传感器处于标定方法中所要求的位置。安装台与步进电机旋转轴通过六角螺栓连接。此系统中的信号采集器含有:传感器信号采集功能、A/D转换功能、USB通信功能。信号采集器将采集到的传感器数字信号通过A/D转换功能转成合适的模拟量，并通过USB接口送出，待PC机上的传感器信号采集软件来读取。图2是加速度传感器标定步骤中根据重力加速度g寻找信号值极值算法流程图。图3、图4为安装台俯视、仰视图。安装台与步进电机通过六角螺栓联接，安装台为七字形状，安装后将保持一个安装面与步进电机旋转轴平行，另一个安装面保持与步进电机旋转轴垂直。图3和图4中的1、2、3、4为传感器安装螺孔，5为安装台与步进电机联接的安装孔。角速度传感器标定步骤为:/I/将角速度传感器安装在安装台上，利用安装垫片使待标定的传感器角速度旋转轴与步进电机旋转轴同轴；/2/通过步进电机控制�？槭淙胍蛔�20个固定的角速度，使步进电机依次按这组角速度旋转，每个角速度旋转10秒钟；同时信号采集器按500赫兹的采样频率对传感器信号进行采样并进行A/D转换后通过USB接口送入PC机；信号采集器通过USB接口与PC机相连接，PC机上的传感器信号值采集软件通过USB接口读取传感器信号值并进行存储；步进电机控制�？楦菔淙氲目刂平撬俣群徒嵌韧ü齊S232串口发送给步进电机执行控制�？椋缓蟛浇缁葱锌刂颇？楦菝罾床嘤Φ姆讲ㄐ藕牛⒔讲ㄐ藕欧⑺透浇缁骱螅浇缁浇缁岚瓷瓒ǖ慕撬俣群徒嵌刃�。所述的步骤A./2/中传感器信号值采集软件是通过USB来读取信号采集器上数据并存储在PC机内，以供下一步的自动标定。/3/自动标定软件根据存储的传感器信号值和其对应的步进电机旋转轴角速度对传感器进行标定；得到角速度传感器的灵敏度和误差；加速度传感器标定步骤为:/I/将加速度传感器安装在安装台上，使要标定的加速度轴向与步进电机旋转面
垂直；/2/通过步进电机控制�？榻刂撇浇缁挂甓ǖ募铀俣戎峥拷亓铀俣萭方向；要求要标定的加速度轴与重力加速度g平行，方法为:首先人工利用步进电机控制软件将传感器的加速度轴的正方向接近重力加速度g的正方向；实时读取加速度传感器的信号值，并将步进电机进行微调，如果发现信号值有极值出现则此时的极值为加速度传感器在重力加速度g的影响下的信号值，如果发现微调超过10度时还没出现极值，则命令步进电机返回到初始微调位置，并向方向微调直到极值出现。/3/自动标定软件根据传感器信号值调整步进电机输出轴的转角，使输出信号取得极值；从而实现了所需标定的加速度传感器输出轴的方向与重力加速度g的方向一致；此时的步进电机输出轴转角位置定位零位基准；/4/以零位基准为参考，自动标定系统会将会依次使步进电机输出轴旋转到0°、30°、45°、60°、90°、120°、135°、150°、180°的位置或根据标定人员输入的角度进行旋转，并同时计入下此时的传感器信号值；此时的待标定的传感器输出轴所测量的加速度为重力加速度g在此轴方向上的分量，即此时的传感器输出轴所测量的值等于重力加速度g在此轴方向的分量；/5/自动标定系统会根据传感器信号值和重力加速度g在加速度传感器待标定的传感器输出轴方向上的分量值，对角速度传感器信号值进行拟合，得到灵敏度、线性度等参数，从而完成传感器的标定。以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式
，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式
做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。
权利要求1.一种MEMS角速度和加速度传感器自动标定系统，其特征在于:包括传感器安装台、带USB接口及A/D转换功能的信号采集器、步进电机控制�？�、步进电机执行控制�？�、传感器信号值采集�？橐约白远甓？椋凰龅牟浇缁刂颇？�、传感器信号值采集�？楹妥远甓？槎荚赑C机上执行；步进电机执行控制�？樵诘テ现葱校徊浇缁刂颇？榛褂涤蠵C机上人机界面；步进电机控制�？楹筒浇缁葱锌刂颇？椴捎孟阜旨际酰圆浇缁嵝嵌扔胄俣冉邢阜帧�
2.如权利要求1所述的MEMS角速度和加速度传感器自动标定系统，其特征在于:所述的传感器安装台至少有2个传感器安装面；其中一个与步进电机旋转轴平行，另一安装面与步进电机旋转轴垂直；每个安装面上有4个螺孔和安装位置调整垫片。
3.如权利要求1所述的MEMS角速度和加速度传感器自动标定系统，其特征在于:所述的步进电机控制模块根据输入的控制角速度和角度通过RS232串口发送给步进电机执行控制�？椋缓蟛浇缁葱锌刂颇？楦菝罾床嘤Φ姆讲ㄐ藕牛⒔讲ㄐ藕欧⑺透浇缁骱螅浇缁浇缁岚瓷瓒ǖ慕撬俣群徒嵌刃�。
专利摘要本实用新型涉及一种MEMS角速度和加速度传感器自动标定系统，包括传感器安装台、带USB接口及A/D转换功能的信号采集器、步进电机控制�？�、步进电机执行控制�？椤⒋衅餍藕胖挡杉？橐约白远甓？椋凰龅牟浇缁刂颇？�、传感器信号值采集�？楹妥远甓？槎荚赑C机上执行；步进电机执行控制�？樵诘テ现葱校徊浇缁刂颇？榛褂涤蠵C机上人机界面；步进电机控制模块和步进电机执行控制�？椴捎孟阜旨际酰圆浇缁嵝嵌扔胄俣冉邢阜�。采用本实用新型不需要每次标定不需要标定人员自行进行数据处理，得出标定结果，减轻了标定人员的工作量。
文档编号G01P21/00GK202939181SQ201220623720
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者刘军, 余节发, 谢俊 申请人:常州天大龙成节能环�？萍加邢薰�
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