[发明专利]三轴微型传感器高低温测试装置及其测试方法

说明书

三轴微型传感器高低温测试装置，包括温箱、主转轴系统、副转轴系统和测试板；主转轴系统包括主马达、主转轴和配重；副转轴系统包括副马达、底盘和三个定向柱，主马达驱动副转轴系统、测试板及待测样品旋转，为待测样品提供旋转激励信号；副马达驱动三个定向柱沿主转轴斜面旋转0°、+120°、‑120°，测试板和副转轴系统位于温箱内，可以测试待测样品在不同温度下的性能。本装置只需一个主马达和一个副马达，就可驱动测试板，对待测样品施加X、Y、Z三个轴向的激励信号，具有体积小，控制简单，造价低，产能高等优点。本发明还涉及三轴微型传感器的高低温测试方法，该方法操作简单，同时测试三个轴向的信号，一次可以测试多个样品，产能高。

技术领域

本发明涉及三轴微型传感器高低温测试技术，特别是一种三轴微型传感器高低温测试装置及其测试方法。

背景技术

微型传感器种类很多，被广泛应用于从航天、军工的高端工业领域，到汽车、工业机器人为代表的中低端工业领域，再到手机、游戏机、玩具无人机等消费电子产品领域。微型传感器制造过程相当复杂，最典型的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术，涉及到MEMS圆片加工、ASIC圆片加工、芯片封装等制造过程，总共有几百道加工步骤，其中任何一道工序不完美，都会对MEMS传感器的性能产生影响，特别是每个器件之间的性能不一致。而用户的需要是感知真实世界的物理信号，同一型号的器件必须有同样的性能。所以在微型传感器产品出厂前，必须进行参数的测试和校准，如零偏、灵敏度等，以保证客户得到性能一致的产品。对于工业级微型传感器产品，除了在常温下产品性能一致外，用户更关心的是产品在不同工作温度时产品性能的一致性，所以微型传感器产品必须在不同温度下逐个进行参数测试和校准(这里所述的不同温度是指从-40℃～+85℃的温度区间)。

要测试传感器就必须对传感器施加一定量的激励信号，测量传感器的初始输出值，再通过传感器内部的控制电路调节输出值，得到符合规格的产品。某些微型传感器具有感应X、Y、Z三个方向信号的能力，如三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁传感器以及由他们组合成的传感器模块；也就是说，测试和校准三轴微型传感器，必须对待测式样品提供三个轴向的激励信号。

专利《三轴微型陀螺仪测试装置及其测试方法》(专利申请号：201310297991.X)公开了一种三轴微型陀螺仪测试装置和方法，但是只能在常温下进行测试，不能测试其在不同温度下的性能，而且只有一个副转轴，测试板固定在副转轴上，当副转轴转动到不同位置时，副转轴系统的重心也不同，没法加配重将副转轴重心调整到主转轴轴心线上，导致主转轴没法稳定旋转，因此，不能用于微型传感器高低温测试，另外，一次只能安装一块测试板，产能低。

现有的三轴微型传感器高低温测试装置中，除了测试板外，其他部件都安装在温箱外，如图1所示，框架2连接主马达1上，副马达3和轴承8安装在框架2上，二者之间安装有副转轴4，温箱7安装在副转轴4上，测试板6安装在温箱7中，待测三轴微型传感器5安装在测试板6上；在进行测试时，主马达1驱动框架2以及固定在框架2上的部件沿主转轴轴向A旋转，提供Y轴激励信号；副马达3驱动副转轴4及固定在其上的部件沿副转轴轴向B旋转，提供X轴激励信号；当副马达3驱动轴承8及固定在其上的部件沿副转轴轴向B从图1所示位置转过90°，主马达1驱动框架2以及固定在框架2上的部件沿主转轴轴向A旋转，提供Z轴激励信号。上述装置中，温箱7安装在副转轴4上，副转轴4安装在框架2上，三轴微型传感器测试5时，主马达1、副马达3驱动温箱7旋转，这就需要比较高的马达功率和比较大的设备尺寸，温箱重量受限制；另外，考虑到温箱重量和压缩机振动影响测试精度，不能用普通温箱，需要外接充气系统控制温箱温度，所以不但设备成本昂贵，使用成本高，而且产能很低。

发明内容