[實用新型]多軸微型運動傳感器的校準設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320273535.7
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN203241436U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 華亞平
• 申請（專利權）人: 安徽北方芯動聯(lián)科微系統(tǒng)技術有限公司
• 主分類號: G01P21/02
• 分類號: G01P21/02;G01V13/00
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司 34102
• 代理人: 王琪;白京萍

技術領域

本實用新型專利涉及一種多軸微型運動傳感器領域，特別涉及到一種多軸微型運動傳感器的校準設備。

背景技術

微型傳感器，特別是微機電系統(tǒng)（MEMS）傳感器，被用于將自然界的物理量轉換為電信號供給微處理器，將真實世界與電腦相聯(lián)接，構成了互聯(lián)網(wǎng)的基石。

微型運動傳感器包括重力傳感器、角速度傳感器、地磁傳感器，及他們的組合，用于感知物體的運動和姿態(tài)。隨著其在手機、平板電腦等移動電子設備上的廣泛應用而進入消費者的生活。最早進入移動電子產(chǎn)品的是重力傳感器，然后是地磁傳感器，最后是角速度傳感器。重力傳感器是一種加速度傳感器，用于感知物體與地球引力方向的角度、物體的自由落體運動、物體的線性運動等；角速度傳感器用于感知物體的旋轉速度；地磁傳感器用于感知物體與地球磁場方向的相對角度。每個傳感器均可感知x、y、z三個軸向的信號。消費類移動電子設備要求電子元器件體積小、功耗低、價格便宜，所以越來越多的組合式多軸微型運動傳感器被應用，如將重力傳感器和地磁傳感器組合成一個6軸傳感器，將重力傳感器和角速度傳感器組合成一個6軸傳感器，以及將重力傳感器、地磁傳感器、角速度傳感器組合成一個9軸傳感器。

由于微型運動傳感器制造過程相當復雜，以MEMS傳感器為例，涉及到MEMS圓片加工、ASIC（Application?Specific?Integrated?Circuit的英文縮寫，指為專門目的而設計的集成電路）圓片加工、芯片封裝等制造過程，其中任何一道工序出錯，都會對MEMS傳感器的性能產(chǎn)生影響，特別是導致每個傳感器之間的性能不一致。而用戶的需要是感知真實世界的模擬物理量，同一型號的傳感器必須具有同樣的性能。所以在微型傳感器產(chǎn)品出廠前，必須逐個進行參數(shù)校準，如零偏、靈敏度等，以保證客戶得到性能一致的產(chǎn)品。

要校準傳感器就必須對傳感器施加一定量的激勵信號源，測量傳感器的初始輸出值，再通過傳感器內(nèi)部的控制電路調(diào)節(jié)輸出值，得到符合出廠規(guī)范的產(chǎn)品。也就是說，校準重力傳感器，必須施加一定量的重力；校準角速度傳感器，必須施加一定量的旋轉速度；校準地磁傳感器，必須施加一定量的磁場。現(xiàn)有技術的校準裝置的測試頭如圖1、圖2所示，它有一個精密馬達11和一個精密馬達13分別控制框架12和轉軸16，驅動測試座14沿x軸心線A和y軸心線B轉動。

在校準重力傳感器時，將地球引力作為激勵信號源，因為在地球上的物體都受到地球萬有引力的作用，產(chǎn)生1個地球引力單位（9.8?m/s²）的加速度，稱為1g，方向指向地心。所以待校準樣品15受到測試座14的反作用力，即受到逆地心方向、大小為1g的加速度作用。進行測量時，在圖1所示狀態(tài)時，待校準樣品15的y軸向與地球引力平行，受力+1g；x軸向與地球引力垂直，受力0g；z軸向與地球引力垂直，受力0g。當精密馬達11驅動框架12沿x軸心線90順時針轉過90°時，待校準樣品15的z軸向與地球引力平行，受力+1g；x軸向與地球引力垂直，受力0g；y軸向與地球引力垂直，受力0g。以此類推，可以測得待校準樣品15的y軸和z軸的零偏初始輸出值和零敏度初始輸出值。然后控制精密馬達13驅動轉軸16沿Y軸心線B順時針轉過90°，形成圖2所示狀態(tài)。此時待校準樣品的正面15′朝向-x方向，待校準樣品15的y軸向與地球引力平行，受力+1g；x軸向與地球引力垂直，受力0g；z軸向與地球引力垂直，受力0g。當馬達11驅動框架12沿x軸心線A順時針轉過90°時，待校準樣品15的x軸向與地球引力平行，受力+1g；y軸向與地球引力垂直，受力0g；z軸向與地球引力垂直，受力0g。以此類推，可以測得待校準樣品15的x軸和y軸的零偏初始輸出值和零敏度初始輸出值。這樣，待校準樣品的x，y，z三個軸向的初始輸出值都測到了，通過傳感器內(nèi)部的控制電路調(diào)節(jié)最終輸出值，就完成了重力傳感器的校準。