宇航用石英撓性加速度計伺服電路通用測試方法2024-04-25發(fā)布2024-08-01實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I前言 l2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4一般要求 4.1被測電路 24.2測試儀器和設(shè)備 4.3測試環(huán)境 4.4測試人員 5測試方法 5.1靜態(tài)電流(Ipp) 35.2輸出噪聲電壓(Vv) 4 5 65.5輸出直流飽和電壓(V) 65.6最大輸出電流(Imx) 75.7峰值輸出電壓(Vop) 85.8階躍響應(yīng) 5.9頻率特性 5.10輻照 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國宇航技術(shù)及其應(yīng)用標準化技術(shù)委員會(SAC/TC425)提出并歸口。本文件起草單位：西安微電子技術(shù)研究所、中國航天時代電子有限公司。1宇航用石英撓性加速度計伺服電路通用測試方法1范圍本文件描述了石英撓性加速度計伺服電路(以下簡稱“電路”)參數(shù)測試方法。本文件適用于石英撓性加速度計伺服電路參數(shù)的測試，其他加速度計伺服電路參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB50611—2010電子工程防靜電設(shè)計規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。能將加速度量轉(zhuǎn)換為電容差，與伺服電路一起構(gòu)成加速度傳感器的機械裝置。注：石英撓性加速度計伺服電路需要匹配加速度計進行測試。加速度計處于0g(g代表地球重力加速度)狀態(tài)，且沒有其他輸入信號激勵時，經(jīng)電源端流入被測電路的電流。輸出噪聲電壓outputnoisevoltage由于電路本身的噪聲或干擾，在輸出端產(chǎn)生的交流電壓。當(dāng)加速度計處于+1g狀態(tài)，在電路輸出端采樣電阻上測得的直流電壓值。當(dāng)加速度計處于一1g狀態(tài)，在電路輸出端采樣電阻上測得的直流電壓值。電路所能輸出的最大直流電壓值。2最大輸出電流maximumoutputcurrent電路本身能輸出的最大電流值。諧振頻率resonancefrequency能使電路處于諧振狀態(tài)的激勵信號頻率。振蕩度oscillationdegree電路諧振頻率點對應(yīng)的增益與低頻(初始頻率)時的增益之比。帶寬bandwidth相對低頻(初始頻率)時增益下降3dB所對應(yīng)的輸入信號頻率值。電路本身能輸出的不失真的最大交流電壓值。4一般要求4.1被測電路被測電路應(yīng)至少包含表1中規(guī)定的端口。表1電路端口定義序號端口名稱符號端口定義1力矩器低輸出端。應(yīng)用或測試時，通常連接加速度計的力矩器低端2力矩器高輸出端。應(yīng)用或測試時，通常連接加速度計的力矩器高端3負電源接負電源4正電源接正電源5地接地6自檢端輸入端。通常用于電路V參數(shù)測試7差動電容檢測端1輸入端。應(yīng)用或測試時，通常連接加速度計的電容極板端18差動電容檢測端2C?輸入端。應(yīng)用或測試時，通常連接加速度計的電容極板端24.2測試儀器和設(shè)備測試所使用的儀器和設(shè)備包括直流電源、數(shù)字萬用表、示波器、信號源、加速度計等，要求如下：a)測試儀器或設(shè)備應(yīng)經(jīng)過計量檢定/校準并在有效期內(nèi)，準確度、精度應(yīng)符合測試要求；b)測試儀器或設(shè)備的頻率范圍和量程應(yīng)符合測試要求；c)測試儀器或設(shè)備應(yīng)按使用要求進行預(yù)熱；3d)測試時儀器和設(shè)備應(yīng)良好接地，并做好相關(guān)靜電防護，測試工作臺的防靜電應(yīng)符合e)電路測試應(yīng)連接加速度計，加速度計端口定義如圖1所示。標引符號說明：①——電容極板端1;②——電容極板端2;③——力矩器低；④——力矩器高；⑤——地。圖1加速度計示意圖4.3測試環(huán)境除另有規(guī)定外，電測試環(huán)境應(yīng)滿足下列條件：a)環(huán)境溫度：-55℃~+125℃;c)環(huán)境濕度：45%RH～65%RH。4.4測試人員測試人員要求如下：a)測試操作人員應(yīng)熟練掌握各相關(guān)測試儀器、設(shè)備的使用方法，清楚各種測試項目及數(shù)據(jù)判讀b)測試人員應(yīng)采取靜電防護措施，如穿著防靜電服、防靜電鞋、佩戴靜態(tài)腕帶等。5測試方法5.1靜態(tài)電流(Ipp)靜態(tài)條件下，測試被測電路消耗的電流。測試原理圖如圖2所示。4⑤①ATB1A1A2VVMURL標引符號說明：A——加速度計，端口定義見圖1;TB1——雙路直流電源；U——被測電路，端口定義見表1;圖2靜態(tài)電流測試原理圖應(yīng)規(guī)定下列測試條件：a)環(huán)境溫度；b)電源電壓值。測試程序如下：a)將被測電路按圖2進行連接；b)將加速度計置于0g狀態(tài)；c)讀取電流表A1、A2的電流值，即為Ip。電源電壓以端口電壓為準。測試電路輸出電壓的交流有效值。測試原理圖如圖3所示。5⑤①AVM.RJ.標引符號說明：A——加速度計，端口定義見圖1;TB1——雙路直流電源；U——被測電路，端口定義見表1;TB3——數(shù)字萬用表；圖3測試原理圖測試程序如下：a)將被測電路按圖3進行連接；b)將加速度計置于0g狀態(tài)；c)讀取TB3的交流電壓值，即為Vv。測試加速度計處于+1g狀態(tài)下電路輸出值。5.3.2測試原理圖測試原理圖如圖3所示。同5.1.3。6測試程序如下：a)將被測電路按圖3進行連接；b)將加速度計置于+1g狀態(tài)；c)讀取TB3的直流電壓值，即為Vg+。測試加速度計處于一1g狀態(tài)下電路輸出值。測試原理圖如圖3所示。測試程序如下：a)將被測電路按圖3進行連接；b)將加速度計置于一1g狀態(tài)；c)讀取TB3的直流電壓值，即為V-。5.5輸出直流飽和電壓(Vat)采用電信號模擬輸入的方法，測試被測電路的最大直流電壓輸出能力。測試原理圖如圖4所示。7V,⑤①VVAM?URI.標引符號說明：A——加速度計，端口定義見圖1;TB1——雙路直流電源；TB2——信號源；U——被測電路，端口定義見表1;RL——電阻，阻值為(1.00±0.05)kΩ。圖4輸出直流飽和電壓測試原理圖測試程序如下：a)將被測電路按圖4進行連接；b)將加速度計置于0g狀態(tài)；測試電路的電流輸出(量程)能力。5.6.2測試原理圖測試原理圖如圖5所示。8GB/T43939—2024'1B2V?VVTMrURJ.TB3RJ.標引符號說明：TB1—-雙路直流電源；TB2——信號源；U——被測電路，端口定義見表1;TB3——數(shù)字萬用表；RL——電阻，阻值為(200±10)Ω。圖5最大輸出電流測試原理圖5.6.3測試條件測試程序如下：a)將被測電路按圖5進行連接；b)分別讀取當(dāng)TB2輸出信號V?等于V和V時，TB3的直流電壓值V。;c)按公式(1)計算Imx。Imx——最大輸出電流，單位為安培(A);V?！绷麟妷褐?，單位為伏特(V);5.7峰值輸出電壓(Vp)測試電路交流信號的輸出能力。5.7.2測試原理圖測試原理圖如圖6所示。9GB/T43939—2024⑤ATBITB2RV.VM.UMMRI.TB3TB5標引符號說明：A——加速度計，端口定義見圖1;TB1——雙路直流電源；TB2—-信號源；U——被測電路，端口定義見表1;TB3——數(shù)字萬用表；TB5——正弦波失真度測試儀；RL——電阻，阻值為(1.00±0.05)kΩ;R——電阻，阻值為(1.00±0.05)kΩ。圖6峰值輸出電壓測試原理圖5.7.3測試條件5.7.4測試程序測試程序如下：a)將被測電路按圖6進行連接；b)將加速度計置于0g狀態(tài)；c)被測電路加上頻率為200Hz的正弦波信號V;,調(diào)節(jié)信號幅度，從示波器上觀測輸出波形，當(dāng)輸出波形達到最大幅度且不失真時，此時從TB3上讀出交流電壓值V。;d)按公式(2)計算Vp。Vop=√2V’…(2)式中：V——峰值輸出電壓，單位為伏特(V);V?！涣麟妷褐?，單位為伏特(V)。5.8階躍響應(yīng)在階躍電信號輸入情況下測定電路的超調(diào)量(o)、振蕩次數(shù)(n)指標。5.8.2測試原理圖測試原理圖如圖7所示。⑥①AC.VT[31十RV?VMRI.TB4標引符號說明：A——加速度計，端口定義見圖1;TB1——雙路直流電源；TB2——信號源；U——被測電路，端口定義見表1;TB4——示波器；圖7階躍響應(yīng)測試原理圖測試程序如下。a)將被測電路按圖7進行連接。b)將加速度計置于0g狀態(tài)。c)被測電路加上頻率50Hz的方波信號V,從TB4上得到階躍響應(yīng)曲線，波形示意圖如圖8所GB/T43939—2024標引序號說明：1——第一次振蕩；2——第二次振蕩；3——第三次振蕩。y(t?)——圖9所示波形的穩(wěn)態(tài)值，單位為伏特(V);y(t?)——圖9所示波形的最大值，單位為伏特(V)。測定電路的振蕩度(OSCR)、諧振頻率(fo)和帶寬(BW)指標。5.9.2測試原理圖測試原理圖如圖10所示。⑤⑤AVTB1VMμTB2TB4Rf.V,I'B3標引符號說明：A——加速度計，端口定義見圖1;TB1——雙路直流電源；TB2—-信號源；U——被測電路，端口定義見表1;TB3——數(shù)字萬用表；TB4——示波器；R——電阻，阻值為(1.00±0.05)kΩ。圖10頻率特性測試原理圖測試程序如下。a)將被測電路按圖10進行連接。b)將加速度計置于0g狀態(tài)。c)被測電路加上規(guī)定的正弦波信號V,調(diào)節(jié)信號頻率為20Hz,從TB3上讀取頻率20Hz時的交流電壓V。,再使頻率從20Hz～2200Hz逐漸變化，從TB3上讀取此頻率段的交流電壓最大值V,此時對應(yīng)的正弦波頻率值即為諧振頻率f?,同時按公式(4)計算振蕩度OSCR。GB/T43939—2024OSCR——振蕩度；……V——交流電壓值，單位為伏特(V);d)被測電路加上規(guī)定的正弦波信號V;,調(diào)節(jié)信號頻率為20Hz,從TB3上讀取頻率20Hz時的交流電壓V。,再使頻率從20Hz～2200Hz逐漸變化，讀取TB3上交流電壓值Voa,當(dāng)Vo。=0.707Vo時，此時對應(yīng)的正弦波頻率數(shù)值即為帶寬BW(-3dB)。5.10輻照測試電路在輻照環(huán)境下能否正常工作或在經(jīng)歷了輻照環(huán)境后，電路的性能指標的變化量。輻照過程測試原理圖如圖11所示。TB1TB2V。VJTB4RI.標引符號說明：TB1——雙路直流電源；TB2—-信號源；U——被測電路，端口定義見表1;TB4——示波器；RL——電阻阻值為(200±10)Ω;C——電容，容值為(56.0±5.6)pf。圖11輻照測試原理圖5.10.3輻照過程中測試條件相關(guān)文件應(yīng)規(guī)定下列條件：a)輻照環(huán)境試驗條件；b)電源電壓值。5.10.4輻照過程中測試程序測試程序如下：a)將被測電路按圖11進行連接；b)被測電路加上400Hz、10V的正弦波信號V;;c)從TB4觀測輸出信號。輻照試驗后測試按照5.1～5.9規(guī)定執(zhí)行。輻照試驗過程中電路的測試注意事項如下。a)