一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備，包括從上至下依次垂直水平面安裝的驅(qū)動(dòng)部分、傳動(dòng)部分、測(cè)試部分，驅(qū)動(dòng)部分包括主馬達(dá)、安裝在主馬達(dá)下方的副馬達(dá)；傳動(dòng)部分包括主傳動(dòng)軸、傳動(dòng)皮帶、主軸套、轉(zhuǎn)盤、固定架、副傳動(dòng)軸和副軸套；測(cè)試部分包括測(cè)試電路板、安裝在測(cè)試電路板上的待測(cè)樣品，測(cè)試電路板安裝在副轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩側(cè)端面上。本發(fā)明還公開了基于所述測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法，主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)與副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)分別為待測(cè)樣品提供測(cè)試所需的Z感應(yīng)軸及X、Y感應(yīng)軸的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)，測(cè)試待測(cè)樣品三個(gè)感應(yīng)軸的初始輸出值，判斷是否符合產(chǎn)品規(guī)范。本發(fā)明設(shè)備占地面積小，測(cè)試費(fèi)用低，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性高，測(cè)試方法簡(jiǎn)單高效。
【專利說明】一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微型電子指南針【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種三軸微型電子指南針的測(cè) 試設(shè)備及其測(cè)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電子指南針是測(cè)量物體與地磁場(chǎng)角度的傳感器，也可以測(cè)量其他磁場(chǎng)信號(hào)，由磁 感應(yīng)部分和處理電路集成而成。我國(guó)古代四大發(fā)明之一的指南針早已被人類廣泛應(yīng)用于航 海、航空、戰(zhàn)爭(zhēng)、探測(cè)、運(yùn)動(dòng)、建設(shè)、汽車導(dǎo)航，甚至看風(fēng)水等人類活動(dòng)中。傳統(tǒng)的機(jī)械式指南 針體積大，精度差，難于數(shù)字化，因而難以適應(yīng)當(dāng)下數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代的要求。隨著磁材 料，微加工技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件一磁盤記錄頭，即磁頭技術(shù)的發(fā) 展，驅(qū)動(dòng)磁感應(yīng)技術(shù)從霍爾效應(yīng)技術(shù)各向異性磁阻（AMR)，巨磁阻（GMR)，隧道磁阻（TMR)技 術(shù)發(fā)展，這些技術(shù)也逐漸被使用于電子指南針中，現(xiàn)在市場(chǎng)上以上各種技術(shù)的電子指南針 產(chǎn)品都能買到。從大約10年前開始，電子指南針開始廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦、GPS、游戲 機(jī)、運(yùn)動(dòng)手表、玩具等，成為智能化移動(dòng)電子設(shè)備的核心元器件之一。
[0003] 由于微型電子指南針制造過程相當(dāng)復(fù)雜，涉及到圓片加工、芯片封裝等制造過程， 總共有幾百道加工步驟，其中的任何一道工序的不完美，都會(huì)對(duì)電子指南針的性能產(chǎn)生影 響，特別是每個(gè)器件之間的性能不一致；另外，移動(dòng)電子設(shè)備需要感應(yīng)X、Y、Z三個(gè)軸向的信 號(hào)，同一個(gè)產(chǎn)品中的三個(gè)軸的性能也會(huì)不一致，而用戶的需要是感知真實(shí)世界的磁場(chǎng)方向 與強(qiáng)度信號(hào)，同一型號(hào)的器件，以及在三個(gè)感應(yīng)軸上必須有同樣的性能。所以在微型電子指 南針產(chǎn)品出廠前，必須逐個(gè)進(jìn)行參數(shù)測(cè)試和校準(zhǔn)，如零位偏置，靈敏度等，以保證客戶得到 性能一致的產(chǎn)品。
[0004] 要測(cè)試電子指南針器件就必須對(duì)它施加一定量的激勵(lì)信號(hào)源，測(cè)量電子指南針的 初始輸出值，再通過電子指南針內(nèi)部的控制電路調(diào)節(jié)輸出值，得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。在測(cè)試 電子指南針時(shí)可以固定待測(cè)樣品不動(dòng)，改變磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)度，也可以在固定的磁場(chǎng)中改 變待測(cè)樣品的方向來實(shí)施樣品校準(zhǔn)，前者設(shè)備比較復(fù)雜，后者可以直接利用地磁場(chǎng)作為激 勵(lì)信號(hào)，簡(jiǎn)單實(shí)用。在測(cè)試三軸電子指南針時(shí)，要完成三個(gè)軸向的性能測(cè)試。當(dāng)利用固定磁 場(chǎng)作為激勵(lì)信號(hào)時(shí)，需改變待測(cè)樣品X、Υ、Ζ三個(gè)軸的方向，這樣就必須要用到二個(gè)馬達(dá)來 控制三個(gè)軸向的變換。由于馬達(dá)會(huì)產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)，電子指南針測(cè)試設(shè)備的馬達(dá)必須離待測(cè) 樣品和測(cè)試電路板足夠遠(yuǎn)，馬達(dá)通過非磁性的傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)測(cè)試電路板變換方向，所以電 子指南針測(cè)試設(shè)備主要由驅(qū)動(dòng)部分、傳動(dòng)部分、和測(cè)試部分三部分構(gòu)成。
[0005] 現(xiàn)有的技術(shù)見圖6,電子指南針測(cè)試設(shè)備50的驅(qū)動(dòng)部分51、傳動(dòng)部分52、和測(cè)試部 分53水平連接安裝，占地面積大，見圖7,在需要恒溫的測(cè)試車間中，占地面積大就意味著 成本高。而且，測(cè)試部分53安裝在水平放置的傳動(dòng)軸上，由于重力的不對(duì)稱，影響測(cè)試設(shè)備 轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性，以及測(cè)試設(shè)備的壽命。
[0006] 因此亟需提供一種新型的三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備及其測(cè)試方法來解決 上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備及其測(cè) 試方法，設(shè)備占地面積小，測(cè)試費(fèi)用低，設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性高，測(cè)試方法簡(jiǎn)單高效。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種三軸微型電子指 南針的測(cè)試設(shè)備，包括從上至下依次垂直水平面安裝的驅(qū)動(dòng)部分、傳動(dòng)部分、測(cè)試部分，驅(qū) 動(dòng)部分包括主馬達(dá)、安裝在主馬達(dá)下方的副馬達(dá)；傳動(dòng)部分包括主傳動(dòng)軸、傳動(dòng)皮帶、主軸 套、轉(zhuǎn)盤、固定架、副傳動(dòng)軸和副軸套，主轉(zhuǎn)動(dòng)軸上端固定在副馬達(dá)的外殼上，下端通過主軸 套與固定在主軸套內(nèi)的轉(zhuǎn)盤固定在固定架上，傳動(dòng)皮帶懸空設(shè)置在主傳動(dòng)軸內(nèi)部，一端與 副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸連接，另一端與副傳動(dòng)軸連接，副傳動(dòng)軸通過副軸套垂直固定在主轉(zhuǎn)動(dòng)軸 下端；測(cè)試部分包括測(cè)試電路板、安裝在測(cè)試電路板上的待測(cè)樣品，測(cè)試電路板安裝在副轉(zhuǎn) 動(dòng)軸的兩側(cè)端面上。
[0009] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線與副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線相互垂 直，為三軸微型電子指南針提供X、Y、Z感應(yīng)軸的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)。
[0010] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，主轉(zhuǎn)動(dòng)軸是空心的圓桶，使得主轉(zhuǎn)動(dòng)軸內(nèi)部的傳動(dòng) 皮帶與主轉(zhuǎn)動(dòng)軸不相接觸，從而使主傳動(dòng)軸直徑大，可提高轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保養(yǎng)周期。
[0011] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，副傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸心線與副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線相互 平行。
[0012] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，主馬達(dá)固定在馬達(dá)固定架上，使得整個(gè)測(cè)試設(shè)備運(yùn) 行時(shí)穩(wěn)定不晃動(dòng)。
[0013] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種三軸微型電子 指南針的測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法，當(dāng)測(cè)試電路板與固定磁場(chǎng)平行時(shí)，首先，沿副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸 心線逐次轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試電路板90度，使待測(cè)樣品的X感應(yīng)軸正方向分別與固定磁場(chǎng)正方向成0 度、90度、180度、270度，Y感應(yīng)軸正方向分別與固定磁場(chǎng)正方向成-90度、0度、90度、180 度，對(duì)應(yīng)于各個(gè)角度，待測(cè)樣品三個(gè)感應(yīng)軸的初始輸出值分別為：Vxl、Vyl、Vzl ;Vx2、Vy2、 Vz2 ;Vx3、Vy3、Vz3 ;Vx4、Vy4、Vz4。通過計(jì)算可得出樣品的X、Y感應(yīng)軸的初始靈敏度和零 位偏置： X 軸靈敏度：Sx = {(Vxl-VX2)-(VX3-Vx4)}/2 倍磁場(chǎng)強(qiáng)度 Y 軸靈敏度：Sy = {(Vy2-Vyl)-(Vy4-Vy3)}/2 倍磁場(chǎng)強(qiáng)度 X 軸零位偏置：X〇 = (Vx2+Vx4)/2 Y 軸零位偏置：Y〇 = (Vyl+Vy3)/2 根據(jù)樣品的X、Y軸的初始輸出值，判斷是否符合產(chǎn)品規(guī)范。
[0014] 其次，沿主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線逐次轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試電路板90度，使待測(cè)樣品的Ζ感應(yīng)軸 正方向與固定磁場(chǎng)正方向成-90度、0度、90度、180度，Ζ感應(yīng)軸初始輸出值分別為：Vz5、 Vz6、Vz7、Vz8。通過計(jì)算可得出樣品的Z感應(yīng)軸的初始靈敏度和零位偏置： Z軸靈敏度：Sz = {(￥26,25)-以28,27)}/2倍磁場(chǎng)強(qiáng)度 Z 軸零位偏置：Z0 = (Vz5+Vz7)/2 根據(jù)樣品的Z軸的初始輸出值，判斷是否符合產(chǎn)品規(guī)范。
[0015] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，若測(cè)得待測(cè)樣品的X、Y、Z感應(yīng)軸的零位偏置Χ0、Υ0、 Z0,或靈敏度SX、SY、SZ超出產(chǎn)品規(guī)范，則通過連接測(cè)試設(shè)備的信號(hào)處理設(shè)備調(diào)整待測(cè)樣品 的參數(shù)，將零位偏置最終輸出值和靈敏度最終輸出值調(diào)整到產(chǎn)品規(guī)范以內(nèi)，從而完成對(duì)待 測(cè)樣品的測(cè)試和校準(zhǔn)。
[0016] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)部分改變待測(cè)樣品與固定磁場(chǎng)的相對(duì)角度來提 供磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)，磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)由固定磁場(chǎng)和驅(qū)動(dòng)部分提供，固定磁場(chǎng)作為測(cè)試待測(cè)樣品 的激勵(lì)信號(hào)源，主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)為待測(cè)樣品提供測(cè)試所需的Z感應(yīng)軸的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)，副馬 達(dá)的旋轉(zhuǎn)為待測(cè)樣品提供測(cè)試所需的Χ、γ感應(yīng)軸的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)。
[0017] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，測(cè)試電路板上可安裝多個(gè)待測(cè)樣品同時(shí)測(cè)試，測(cè)試 電路板固定在副傳動(dòng)軸上，由于沒有框架的限制，測(cè)試電路板可以做得足夠大，一次裝載多 顆待測(cè)試樣品，產(chǎn)能大，效率高。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明測(cè)試設(shè)備占地面積小，大大降低了測(cè)試費(fèi)用，另外， 測(cè)試設(shè)備的各部分結(jié)構(gòu)垂直安裝避免了因測(cè)試部分重力不對(duì)稱引起的轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定問題，減 少了設(shè)備維修次數(shù)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，測(cè)試方法依托于測(cè)試設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征，操作簡(jiǎn) 單，高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品的測(cè)試和校準(zhǔn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明三軸微型電子指南針的Χ、Υ軸測(cè)試的分解示意圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明的三軸微型電子指南針的Ζ軸測(cè)試的分解示意圖。
[0022] 圖4是本發(fā)明三軸微型電子指南針測(cè)試設(shè)備的多臺(tái)安裝側(cè)視示意圖。
[0023] 圖5是本發(fā)明三軸微型電子指南針測(cè)試設(shè)備的多臺(tái)安裝占地面積示意圖。
[0024] 圖6是現(xiàn)有技術(shù)的三軸微型電子指南針測(cè)試設(shè)備多臺(tái)安裝俯視示意圖。
[0025] 圖7是現(xiàn)有技術(shù)的三軸微型電子指南針測(cè)試設(shè)備多臺(tái)安裝占地面積示意圖。
[0026] 附圖中各部件的標(biāo)記如下：2、主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線，3、副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線，5、副 傳動(dòng)軸軸心線，8、磁場(chǎng)方向，8a、側(cè)視時(shí)磁場(chǎng)方向，8b、底視時(shí)磁場(chǎng)方向，11、馬達(dá)固定架，12、 主馬達(dá)，15、副馬達(dá)，16、主傳動(dòng)軸，16a、主傳動(dòng)軸底視圖，18、傳動(dòng)皮帶，20、主軸套，22、轉(zhuǎn) 盤，23、固定架，24、副軸套，26、副傳動(dòng)軸，26a、副傳動(dòng)軸底視圖，27、測(cè)試電路板，27a、測(cè)試 電路板正面，27b、測(cè)試電路板底視圖，28、測(cè)試電路板，28b、測(cè)試電路板底視圖，31、待測(cè)樣 品，31a、待測(cè)樣品正面，31b、待測(cè)樣品底視圖，32、待測(cè)樣品，32a、待測(cè)樣品正面，32b、待測(cè) 樣品底視圖，33、待測(cè)樣品，33b、待測(cè)樣品底視圖，34、待測(cè)樣品，34b、待測(cè)樣品底視圖，40、 測(cè)試設(shè)備，41、驅(qū)動(dòng)部分，42、傳動(dòng)部分，43、測(cè)試部分，50、現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試設(shè)備，51、50的驅(qū)動(dòng) 部分，52、50的傳動(dòng)部分，53、50的測(cè)試部分。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能 更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0028] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例包括： 一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備40,包括從上至下依次垂直水平面安裝的驅(qū)動(dòng)部 分41、傳動(dòng)部分42、測(cè)試部分43,驅(qū)動(dòng)部分41包括主馬達(dá)12、安裝在主馬達(dá)12下方的副馬 達(dá)15 ;傳動(dòng)部分42包括主傳動(dòng)軸16、傳動(dòng)皮帶18、主軸套20、轉(zhuǎn)盤22、固定架23、副傳動(dòng)軸 26和副軸套24,主轉(zhuǎn)動(dòng)軸16上端固定在副馬達(dá)15的外殼上，下端通過主軸套20與轉(zhuǎn)盤22 固定在固定架23上，傳動(dòng)皮帶18懸空設(shè)置在主傳動(dòng)軸16內(nèi)部，一端與副馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)軸 連接，另一端與副傳動(dòng)軸26連接，副傳動(dòng)軸26通過副軸套24垂直固定在主轉(zhuǎn)動(dòng)軸16下端； 測(cè)試部分43包括測(cè)試電路板27、安裝在測(cè)試電路板27上的待測(cè)樣品31，測(cè)試電路板27安 裝在副轉(zhuǎn)動(dòng)軸26的兩側(cè)端面上。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述主馬達(dá)12固定在馬達(dá)固定架11上；馬達(dá)固定架11位于測(cè) 試設(shè)備40的上方，可以安裝在車間的天花板、大梁、金屬架上，或通過非磁性支架固定在地 面上；副馬達(dá)15位于主馬達(dá)12的下方，安裝在主馬達(dá)12的旋轉(zhuǎn)軸上，副馬達(dá)15的外殼隨 主馬達(dá)12的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。主馬達(dá)12的旋轉(zhuǎn)軸沿主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線2旋轉(zhuǎn)，副馬達(dá)15的 旋轉(zhuǎn)軸沿副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線3旋轉(zhuǎn)，副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線3和主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線2相 互垂直，主馬達(dá)12和副馬達(dá)15構(gòu)成了本發(fā)明的測(cè)試設(shè)備40的驅(qū)動(dòng)部分41。驅(qū)動(dòng)部分41 有磁性材料，而且轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定時(shí)會(huì)有干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生，必須與測(cè)試部分43相隔一定的距離， 通常在1米以上。
[0030] 所述主傳動(dòng)軸16固定在副馬達(dá)15的外殼上，由于副馬達(dá)15的外殼固定在主馬達(dá) 12的旋轉(zhuǎn)軸上，所以主傳動(dòng)軸16的旋轉(zhuǎn)由主馬達(dá)12控制。主傳動(dòng)軸16是一個(gè)空心的圓 桶，在其上有一個(gè)轉(zhuǎn)盤22,被主軸套20固定，主軸套20固定在固定架23上，轉(zhuǎn)盤22可在 水平平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能在任何方向晃動(dòng)，這樣保證了主傳動(dòng)軸16的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，且可以 部分承重,減少維護(hù)成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。傳動(dòng)皮帶18位于主傳動(dòng)軸16內(nèi)部，但兩者 沒有任何接觸，這樣的設(shè)計(jì)就是為了增大主傳動(dòng)軸16的直徑，提高傳動(dòng)部分42的對(duì)稱性， 增進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保養(yǎng)周期。傳動(dòng)皮帶18的一端與副馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)軸連接，另一端連 接副傳動(dòng)軸26,這樣副馬達(dá)15驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)皮帶18,從而帶動(dòng)副傳動(dòng)軸26沿副傳動(dòng)軸軸心線 5旋轉(zhuǎn)，副傳動(dòng)軸軸心線5的方向與副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線3平行。副傳動(dòng)軸26通過副軸套 24固定在主傳動(dòng)軸16上，副傳動(dòng)軸26可在副軸套24內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能在任何方向晃動(dòng)，這樣 主馬達(dá)12通過主傳動(dòng)軸16和副軸套24帶動(dòng)副傳動(dòng)軸26沿主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線2旋轉(zhuǎn)。 主傳動(dòng)軸16、副傳動(dòng)軸26、傳動(dòng)皮帶18、主軸套20、副軸套24、轉(zhuǎn)盤22、固定架23構(gòu)成了本 發(fā)明的微型電子指南針測(cè)試設(shè)備40的傳動(dòng)部分42,所述傳動(dòng)部分42的所有部件均為非磁 性材料。
[0031] 所述測(cè)試電路板27、28分別固定在副傳動(dòng)軸26的兩端，且與副傳動(dòng)軸軸心線5垂 直，測(cè)試電路板27、28為非磁性材料，有電源線與信號(hào)線與外部可控電源和信號(hào)處理設(shè)備 相連。待測(cè)樣品31、32、33、34安裝在測(cè)試電路板27、28上，與副傳動(dòng)軸軸心線5垂直的平 面為微型電子指南針測(cè)樣品的X、Y感應(yīng)軸，與副傳動(dòng)軸軸心線5平行的方向?yàn)榇郎y(cè)樣品的 Z感應(yīng)軸。測(cè)試電路板27、28和待測(cè)樣品31、32、33、34構(gòu)成了本發(fā)明的微型電子指南針測(cè) 試設(shè)備40的測(cè)試部分43。
[0032] 由于本發(fā)明利用固定磁場(chǎng)作為激勵(lì)信號(hào)源，測(cè)試設(shè)備40安裝時(shí)必須與固定磁場(chǎng) 有一個(gè)固定的角度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，見圖1和圖4,本發(fā)明的測(cè)試設(shè)備40的驅(qū)動(dòng)部分 41、傳動(dòng)部分42、測(cè)試部分43依次從上到下垂直于水平面安裝，因此磁場(chǎng)方向8平行于水平 面，與圖1所示測(cè)試電路板27、28位置時(shí)的待測(cè)樣品的X感應(yīng)軸平行，Y、Z感應(yīng)軸垂直。固 定磁場(chǎng)作為測(cè)試待測(cè)樣品的激勵(lì)信號(hào)源，主馬達(dá)12的旋轉(zhuǎn)為待測(cè)樣品提供測(cè)試所需的Ζ感 應(yīng)軸的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)，副馬達(dá)15的旋轉(zhuǎn)為待測(cè)樣品提供測(cè)試所需的X、Y感應(yīng)軸的磁場(chǎng)激勵(lì) 信號(hào)。
[0033] 下面具體說明本發(fā)明的測(cè)試方法。本發(fā)明的三軸微型電子指南針的X、Υ軸的測(cè) 試是通過沿副傳動(dòng)軸軸心線5轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試電路板27、28到不同位置來實(shí)現(xiàn)的，作為一個(gè)實(shí)例， 見圖2,從測(cè)試電路板27的正面27a看，在位置1時(shí)，磁場(chǎng)的方向8a與待測(cè)樣品31、32的X 感應(yīng)軸正方向一致，與待測(cè)樣品的Y、Z感應(yīng)軸垂直，待測(cè)樣品31、32的正面31a、32a的朝向 就是+Z感應(yīng)軸的方向。以待測(cè)樣品31為例，設(shè)磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，此時(shí)三個(gè)感應(yīng)軸接受到的磁 場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)分別是：X軸為+1B，Y軸和Z軸為0,三個(gè)感應(yīng)軸的初始輸出值分別為Vxl、Vyl、 Vzl ;當(dāng)測(cè)試電路板27順時(shí)針轉(zhuǎn)過90度到位置2時(shí)，磁場(chǎng)的方向8a與待測(cè)樣品31的Y感 應(yīng)軸的正方向一致，與X、Z感應(yīng)軸垂直，此時(shí)三個(gè)感應(yīng)軸接受到的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)分別是：X、 Z軸為0, Y軸為+1B，三個(gè)感應(yīng)軸的初始輸出值分別為Vx2、Vy2、Vz2。當(dāng)測(cè)試電路板27順 時(shí)針再轉(zhuǎn)過90度到位置3時(shí)，磁場(chǎng)的方向8a與待測(cè)樣品31的X感應(yīng)軸的負(fù)方向一致，與 Y、Z感應(yīng)軸垂直，此時(shí)三個(gè)感應(yīng)軸接受到的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)分別是：Y、Z軸為0, X軸為-1B， 三個(gè)感應(yīng)軸的初始輸出值分別為Vx3、Vy3、Vz3。當(dāng)測(cè)試電路板27順時(shí)針再轉(zhuǎn)過90度到位 置3時(shí)，磁場(chǎng)的方向8a與待測(cè)樣品31的Y感應(yīng)軸的負(fù)方向一致，與X、Z感應(yīng)軸垂直，此時(shí) 三個(gè)感應(yīng)軸接受到的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)分別是：X、Z軸為0, Y軸為-1B，三個(gè)感應(yīng)軸的初始輸出 值分別為Vx4、Vy4、Vz4。從上述測(cè)試結(jié)果可以算出三軸微型電子指南針樣品31的X、Y感 應(yīng)軸的靈敏度和零位偏置： X 軸靈敏度：Sx = {(Vxl-Vx2)-(Vx3-Vx4)}/2B Y 軸靈敏度：Sy = {(Vy2-Vyl)-(Vy4-Vy3)}/2B X 軸零位偏置：X〇 = (Vx2+Vx4) /2 Y 軸零位偏置：Y〇 = (Vyl+Vy3)/2 如果測(cè)得的樣品31的X、Y感應(yīng)軸的零位偏置X0、Y0,或靈敏度Sx、Sy超出電子指南針 產(chǎn)品規(guī)范，則通過連接本發(fā)明測(cè)試設(shè)備的信號(hào)處理設(shè)備向樣品31內(nèi)置的微控制電路發(fā)出 指令，調(diào)整參數(shù)，將零位偏置最終輸出值和靈敏度最終輸出值調(diào)整到產(chǎn)品規(guī)范以內(nèi)，就完成 了電子指南針樣品31的X、Y感應(yīng)軸的測(cè)試和校準(zhǔn)。
[0034] 本發(fā)明的三軸電子指南針的Z感應(yīng)軸的測(cè)試是通過沿主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線2轉(zhuǎn)動(dòng) 測(cè)試電路板27、28到不同位置來實(shí)現(xiàn)的，作為一個(gè)實(shí)例，圖3是測(cè)試部分的底視圖，位置5 實(shí)際上與圖2中的位置1是相同的，只是觀察角度不同而已。從測(cè)試電路板27、28的底面 27b、28b看，在位置5時(shí)，磁場(chǎng)的方向8b與待測(cè)樣品31b、32b、33b、34b的Z感應(yīng)軸垂直，以 待測(cè)樣品31b為例，設(shè)磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，此時(shí)Z感應(yīng)軸接受到的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)為0,初始輸出值 為Vz5,實(shí)際上在測(cè)試X、Y軸時(shí)Z軸的零位偏置已測(cè)試過了。當(dāng)主傳動(dòng)軸16a帶動(dòng)副傳動(dòng)軸 26a逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使測(cè)試電路板27a、27b轉(zhuǎn)過90度到位置6時(shí)，磁場(chǎng)的方向8b與待測(cè)樣品 31b的Z感應(yīng)軸的正方向一致，即待測(cè)樣品31b的正面31a的朝向就是Z感應(yīng)軸的正方向， 此時(shí)Z感應(yīng)軸受到的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)為+1B，初始輸出值分別為Vz6 ;當(dāng)測(cè)試電路板27b轉(zhuǎn)過 90度到位置7時(shí)，磁場(chǎng)的方向8b與待測(cè)樣品31b的Z感應(yīng)軸的方向垂直，此時(shí)Z感應(yīng)軸受 到的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)為0,初始輸出值分別為Vz7。當(dāng)測(cè)試電路板27b轉(zhuǎn)過90度到位置8時(shí)， 磁場(chǎng)的方向8b與待測(cè)樣品31b的Z感應(yīng)軸的負(fù)方向一致，此時(shí)Z感應(yīng)軸受到的磁場(chǎng)激勵(lì)信 號(hào)為-1B，初始輸出值分別為Vz8。從上述測(cè)試結(jié)果可以算出電子指南針樣品31b的Z感應(yīng) 軸的靈敏度零位偏置： Z 軸靈敏度：Sz = {(Vz6-Vz5)-(Vz8-Vz7)}/2B Z 軸零位偏置：ZO = (Vz5+Vz7)/2 如果測(cè)得的樣品31b的Z感應(yīng)軸的零位偏置Z0,或靈敏度Sz超出電子指南針產(chǎn)品規(guī) 范，則通過連接本發(fā)明測(cè)試設(shè)備的信號(hào)處理設(shè)備向樣品31b內(nèi)置的微控制電路發(fā)出指令， 調(diào)整參數(shù)，將Z軸的零位偏置最終輸出值和靈敏度最終輸出值調(diào)整到產(chǎn)品規(guī)范以內(nèi)。
[0035] 這樣，就完成了三軸微型電子指南針樣品31的X、Y、Z三個(gè)感應(yīng)軸的測(cè)試和校準(zhǔn)。 同樣的方法可以實(shí)施待測(cè)樣品32、33、34的測(cè)試和校準(zhǔn)。
[0036] 由于本發(fā)明的三軸電子指南針測(cè)試設(shè)備40通過將其驅(qū)動(dòng)部分41、傳動(dòng)部分42、和 測(cè)試部分43依次垂直安裝，其中有磁性材料，轉(zhuǎn)動(dòng)或鎖定時(shí)會(huì)有干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)部分 41被安裝在頂部，對(duì)測(cè)試設(shè)備40本身，以及相鄰測(cè)試設(shè)備的測(cè)試部分43的磁場(chǎng)干擾可基 本忽略，見圖4,這樣就充分利用了測(cè)試車間的高度，每臺(tái)設(shè)備占地面積及設(shè)備與設(shè)備間的 保留空間就可做到最小，見圖5 ;相比圖7所示現(xiàn)有技術(shù)的多臺(tái)設(shè)備安裝的占地面積，大大 節(jié)約了安裝多臺(tái)設(shè)備的占地面積，降低了測(cè)試費(fèi)用。本發(fā)明的三軸微型電子指南針測(cè)試設(shè) 備40的主傳動(dòng)軸直徑大，可提高轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保養(yǎng)周期；而且，垂直安裝避免了測(cè)試部 分重力不對(duì)稱引起的轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定問題，減少了設(shè)備維修次數(shù)，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。
[0037] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技 術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備，其特征在于，包括從上至下依次垂直水平面 安裝的驅(qū)動(dòng)部分、傳動(dòng)部分、測(cè)試部分，驅(qū)動(dòng)部分包括主馬達(dá)、安裝在主馬達(dá)下方的副馬達(dá)； 傳動(dòng)部分包括主傳動(dòng)軸、傳動(dòng)皮帶、主軸套、轉(zhuǎn)盤、固定架、副傳動(dòng)軸和副軸套，主轉(zhuǎn)動(dòng)軸上 端固定在副馬達(dá)的外殼上，下端通過主軸套與固定在主軸套內(nèi)的轉(zhuǎn)盤固定在固定架上，傳 動(dòng)皮帶懸空設(shè)置在主傳動(dòng)軸內(nèi)部，一端與副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸連接，另一端與副傳動(dòng)軸連接，副 傳動(dòng)軸通過副軸套垂直固定在主轉(zhuǎn)動(dòng)軸下端；測(cè)試部分包括測(cè)試電路板、安裝在測(cè)試電路 板上的待測(cè)樣品，測(cè)試電路板安裝在副轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩側(cè)端面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備，其特征在于，主馬達(dá) 的旋轉(zhuǎn)軸心線與副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線相互垂直。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備，其特征在于，主轉(zhuǎn)動(dòng) 軸是空心的圓桶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備，其特征在于，副傳動(dòng) 軸的旋轉(zhuǎn)軸心線與副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線相互平行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備，其特征在于，主馬達(dá) 固定在馬達(dá)固定架上。
6. 基于權(quán)利要求1所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試設(shè)備的測(cè)試方法，其特征在 于： 當(dāng)測(cè)試電路板與固定磁場(chǎng)平行時(shí)，首先，沿副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線逐次轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試電路板 90度，使待測(cè)樣品的X感應(yīng)軸正方向分別與固定磁場(chǎng)正方向成0度、90度、180度、270度，Y 感應(yīng)軸正方向分別與固定磁場(chǎng)正方向成-90度、0度、90度、180度，對(duì)應(yīng)于各個(gè)角度，待測(cè)樣 品三個(gè)感應(yīng)軸的初始輸出值分別為：Vxl、Vyl、Vzl ;Vx2、Vy2、Vz2 ;Vx3、Vy3、Vz3 ;Vx4、Vy4、 Vz4 ； 通過計(jì)算可得出樣品的X、Y感應(yīng)軸的初始靈敏度和零位偏置： X 軸靈敏度：Sx = {(Vxl-VX2)-(VX3-Vx4)}/2 倍磁場(chǎng)強(qiáng)度 Y 軸靈敏度：Sy = {(Vy2-Vyl)-(Vy4-Vy3)}/2 倍磁場(chǎng)強(qiáng)度 X 軸零位偏置：X〇 = (Vx2+Vx4) /2 Y 軸零位偏置：Y〇 = (Vyl+Vy3)/2 根據(jù)樣品的X、Y軸的初始輸出值，判斷是否符合產(chǎn)品規(guī)范； 其次，沿主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸心線逐次轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試電路板90度，使待測(cè)樣品的Ζ感應(yīng)軸正方 向與固定磁場(chǎng)正方向成-90度、0度、90度、180度，Ζ感應(yīng)軸初始輸出值分別為：Vz5、Vz6、 Vz7、Vz8 ; 通過計(jì)算可得出樣品的Z感應(yīng)軸的初始靈敏度和零位偏置： Ζ 軸靈敏度：Sz = {(Vz6-VZ5)-(VZ8-Vz7)}/2 倍磁場(chǎng)強(qiáng)度 Z 軸零位偏置：Z0 = (Vz5+Vz7)/2 根據(jù)樣品的Z軸的初始輸出值，判斷是否符合產(chǎn)品規(guī)范。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試方法，其特征在于，若測(cè)得 待測(cè)樣品的X、Y、Z感應(yīng)軸的零位偏置X0、Y0、Z0,或靈敏度Sx、Sy、Sz超出產(chǎn)品規(guī)范，則通 過連接測(cè)試設(shè)備的信號(hào)處理設(shè)備調(diào)整待測(cè)樣品的參數(shù)，將零位偏置最終輸出值和靈敏度最 終輸出值調(diào)整到產(chǎn)品規(guī)范以內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試方法，其特征在于，驅(qū)動(dòng)部 分改變待測(cè)樣品與固定磁場(chǎng)的相對(duì)角度來提供磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試方法，其特征在于，固定 磁場(chǎng)作為測(cè)試待測(cè)樣品的激勵(lì)信號(hào)源，主馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)為待測(cè)樣品提供測(cè)試所需的Z感應(yīng)軸 的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)，副馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)為待測(cè)樣品提供測(cè)試所需的X、Y感應(yīng)軸的磁場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三軸微型電子指南針的測(cè)試方法，其特征在于，測(cè)試電 路板上可安裝多個(gè)待測(cè)樣品同時(shí)測(cè)試。
【文檔編號(hào)】G01C17/38GK104121898SQ201410317412
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】華亞平 申請(qǐng)人:安徽北方芯動(dòng)聯(lián)科微系統(tǒng)技術(shù)有限公司