一、方案概述

本方案旨在為各類傳感器（包括壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、傾角傳感器等）提供一套完整的自動化測試解決方案。方案通過整合測試臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與軟件控制平臺，可對多種傳感器進行高效、精準的測試，確保其性能滿足相關(guān)使用標準。

對于不同類型的傳感器，測試平臺采用了專業(yè)的硬件激勵設(shè)備進行模擬與測試。壓力傳感器測試采用自動壓力源，能夠模擬不同壓力值并進行自動化測試；位移傳感器測試使用高精度移動滑臺，確保位移傳感器的精確測量；速度傳感器通過轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)測試，其中角速度傳感器也可通過轉(zhuǎn)換計算得出線速度；傾角傳感器則通過傾角臺進行模擬和測試。所有傳感器均與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)緊密連接，實時將測量結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并通過數(shù)采系統(tǒng)提供傳感器必要的激勵信號。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為核心模塊，負責(zé)接收各傳感器的數(shù)據(jù)并提供必要的控制信號，確保傳感器的激勵信號準確穩(wěn)定。系統(tǒng)內(nèi)的控制器搭載的測試軟件不僅負責(zé)系統(tǒng)的整體控制，還能進行實時數(shù)據(jù)分析，自動判定傳感器的性能好壞，并生成詳細的測試報告。這一自動化方案通過集成測試臺與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠大幅提高測試效率、降低人為干預(yù)，并提供可靠的測試結(jié)果，確保傳感器的質(zhì)量和可靠性。

該方案通過高度集成的硬件與軟件控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了全面、精準的傳感器測試管理，為傳感器的生產(chǎn)、研發(fā)和維護提供強有力的支持。測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

圖1測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實物圖

二、測試系統(tǒng)說明

2.1 測試系統(tǒng)原理

通過硬件與軟件的協(xié)同，本平臺可對被測傳感器在標定過程中的輸出與基準量進行同步測量與分析。測試時，被測位移傳感器首先固定在專用測試臺上；測試臺的驅(qū)動與位移反饋線纜一并接入PXIe數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。ASMC控制與分析軟件安裝于機框控制器內(nèi)，經(jīng)輸出通道向測試臺下發(fā)位移行程、速度等指令，同時通過采集通道實時獲取傳感器電壓 /電流信號及臺體位移基準量。軟件在線完成閉環(huán)控制、波形顯示與指標運算，結(jié)果立即存儲并可導(dǎo)出。更換為壓力、傾角、速度等臺體時，僅需替換機械結(jié)構(gòu)和傳感器，信號線路與控制邏輯保持不變；板卡采用模塊化插拔，電氣與軟件通道自動映射，無須重新布線或二次開發(fā)，即可在幾分鐘內(nèi)完成臺體切換，實現(xiàn)從單一物理量驗證到多量標定的靈活擴展。測試流程圖如下（以位移傳感器傳感器測試臺為例，不同測試臺間只有臺體結(jié)構(gòu)和被測傳感器不同，線路連接和具體控制方式均相同）：

圖 2位移傳感器測試流程圖

2.2 ASMC測試軟件介紹

ASMC控制與分析軟件安裝于 PXIe控制器，集設(shè)備管理、流程控制與數(shù)據(jù)分析于一體。軟件負責(zé)驅(qū)動板卡、配置通道并管理數(shù)據(jù)流，用戶可在同一界面設(shè)定激勵信號、電壓 /電流采樣頻率及環(huán)境參數(shù)；采集過程實時監(jiān)控傳感器輸出，所有原始數(shù)據(jù)同步寫入存儲并動態(tài)可視化，便于即時調(diào)整。系統(tǒng)支持一鍵切換測試模式、自動執(zhí)行流程、記錄每次響應(yīng)并生成標準化檢驗記錄。內(nèi)置分析模塊可評估信號穩(wěn)定性、響應(yīng)時間等指標并給出健康結(jié)論。測試結(jié)束后，軟件自動輸出含原始數(shù)據(jù)、分析結(jié)果與評估意見的報告，并支持 Excel、PDF等格式導(dǎo)出。

軟件并可針對壓力傳感器執(zhí)行零點漂移與靈敏度分析，針對位移傳感器實時繪制位移–輸出特性曲線并評估回程誤差與線性度，針對傾角傳感器實現(xiàn) 0–360°任意角度設(shè)定與停止并生成線性誤差曲線。該軟件架構(gòu)靈活可配置，既滿足當前傳感器自動化測試需求，也可快速拓展至其他新型傳感器與測試場景，為整個平臺提供高效、可靠、可追溯的自動化測試支撐。軟件示意圖如下：

圖 3 ASMC通用測試軟件示意圖

三、方案核心優(yōu)勢

1. 全面的傳感器測試能力：該方案支持對多種傳感器的測試，包括壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器（角速度與線速度）和傾角傳感器等，確保在一個統(tǒng)一的平臺上實現(xiàn)對不同傳感器的全面測試需求。
2. 高度自動化與高效性：通過自動化壓力源、移動滑臺和轉(zhuǎn)臺等硬件設(shè)備，配合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的自動數(shù)據(jù)傳輸和控制，大幅減少了人工干預(yù)，提高了測試效率和測試結(jié)果的準確性。
3. 靈活的控制與監(jiān)測：測試臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制軟件之間的緊密集成，使得整個系統(tǒng)可以靈活控制。用戶可以根據(jù)實際需求調(diào)整測試參數(shù)，實時監(jiān)測傳感器的表現(xiàn)，確保各項測試條件的穩(wěn)定性。
4. 提高傳感器質(zhì)量與可靠性：通過自動化的測試流程，可以精確控制每項測試條件，確保傳感器的每一項指標符合標準，提升了傳感器的生產(chǎn)質(zhì)量與長期可靠性。
5. 精準的數(shù)據(jù)分析與報告生成：配套的軟件系統(tǒng)能夠?qū)崟r進行數(shù)據(jù)分析，自動判定傳感器的好壞，并生成詳細的測試報告。減少人工錯誤的同時，提供更為可靠的質(zhì)量監(jiān)控手段。
6. 智能化軟件賦能：配套 ASMC測試軟件實時采集并監(jiān)控傳感器輸出，自動管理測試流程，評估傳感器健康狀態(tài)，并一鍵生成標準化報告，支持 Excel/PDF等多種格式導(dǎo)出，顯著提升測試可視化、數(shù)據(jù)可追溯性與決策效率。
7. 支持定制擴展：測試系統(tǒng)可根據(jù)客戶需求進行定制開發(fā)，靈活擴展功能，滿足不同應(yīng)用場景下的多樣化需求。

圖 4?測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

四、核心硬件產(chǎn)品介紹

4.1數(shù)據(jù)采集模塊

4.1.1數(shù)據(jù)采集模塊概述

控制-存儲與采集-供電模塊均依托PXIe模塊化架構(gòu)集成在同一機箱內(nèi)，組合使用ASMC PXIe 2252高帶寬混合背板機箱、PXIe 1216嵌入式控制器及PXIe 8016高速存儲卡，實現(xiàn)設(shè)備調(diào)度、數(shù)據(jù)處理與高速緩存。機箱提供穩(wěn)壓供電、強化散熱與智能監(jiān)控，支持多機箱星形同步，保障長期穩(wěn)定運行；控制器內(nèi)置高性能處理單元及PCIe高速交換通道，并實時監(jiān)測功耗、溫度，確保數(shù)據(jù)處理的精度與可靠性；存儲卡采用大容量 技術(shù)，低延遲寫入，可從容應(yīng)對多通道高負載采集。機箱內(nèi)還插入單槽數(shù)據(jù)采集與傳感器供電板卡，可同時完成傳感器激勵、模擬量（電壓／電流／頻率）高速采集與數(shù)字量總線信號采集：板卡內(nèi)置可編程電源與 IEPE恒流源，實時監(jiān)控供電狀態(tài)；模擬量部分采用高速與同步雙架構(gòu)兼顧瞬態(tài)捕獲和高精度測量；數(shù)字量部分支持多協(xié)議擴展，簡化布線與同步設(shè)計。整體方案具備高度模塊化、現(xiàn)場易維護與后期可擴展特點，可滿足復(fù)雜傳感器平臺對性能、可靠性與升級的多元需求?？刂婆c存儲模塊的產(chǎn)品示意圖如下：

圖5?數(shù)據(jù)采集模塊產(chǎn)品圖圖6 PXIe采集卡產(chǎn)品圖

4.1.2數(shù)據(jù)采集模塊關(guān)鍵參數(shù)：

ASMC PXIe 2252機箱

• 1系統(tǒng)槽 + 1定時槽 + 7混合槽，系統(tǒng)帶寬 24 GB/s、單槽 8 GB/s
• 內(nèi)置 600 W工業(yè)電源與強化散熱；工作?20℃-+70℃ / 10 %-90 % RH
• 提供 10 MHz時鐘 I/O，支持多機箱同步

ASMC PXIe 1216控制器

• Intel? i7-6820EQ（2.8 GHz，睿頻 3.5 GHz），16 GB RAM（可擴 32 GB）
• 512 GB SSD，本地總線帶寬最高 24 GB/s，支持 P2P直連與實時功耗/溫度監(jiān)測
• 雙槽 3U結(jié)構(gòu)，工作 0 ℃-+50 ℃

ASMC PXIe 8016高速存儲卡

• NVMe固態(tài)存儲（最高 16 TB），PCIe x8接口
• 連續(xù)讀寫帶寬 > 6 GB/s，板載交換芯片支持數(shù)據(jù)直通與能耗監(jiān)測
• 工作 0 ℃-+50 ℃

傳感器供電板卡

• 程控直流 5-24 V，每通道 ≤ 300 mA；24 V/4 mA IEPE恒流源
• 實時上電與欠壓監(jiān)測，統(tǒng)一穩(wěn)壓供電

模擬量采集板卡

• 通用高速：≤ 32單端或 16差分，16 bit，500 kS/s，±10 V可編程量程
• 同步動態(tài)：8路 24 bit，8 S/s-102.4 kS/s，內(nèi)置抗混疊濾波與 AC/DC耦合
• 數(shù)據(jù)直寫至存儲層，單槽持續(xù)帶寬 8 GB/s

數(shù)字量 /總線采集板卡

• 16路隔離 RS-485 DI，+6-+30 V高電平；1200-115 200 bps可設(shè)
• 即插即用支持 MT/T 899-2000 NRZ與 Modbus RTU，可擴展 CAN、UART、以太網(wǎng)
• 共享 PXIe 10 / 100 MHz時基，實現(xiàn)模數(shù)采集納秒級同步，現(xiàn)場可換 BNC / Lemo / M12接頭

4.2傳感器測試平臺

為確保各類傳感器（如壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器及傾角傳感器）在自動化測試中的高效、精準性，系統(tǒng)整合了專業(yè)的測試臺。每個測試臺都針對特定的物理量進行精確測量與控制，配合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供實時的數(shù)據(jù)傳輸與分析功能。

位移測試臺：該測試臺具有0至1200 mm的測試范圍，定位分辨率≤0.1 mm，測試精度為±0.5 mm，能夠進行精準的位移測量，并支持在量程內(nèi)進行5個測點的等間距位移測試，確保位移傳感器在不同位置的表現(xiàn)得到均勻驗證。

壓力測試臺：壓力測試臺的測試范圍為0至100 MPa，讀數(shù)分辨率為0.01 MPa，測試精度為±0.1 MPa。該臺支持多點壓力校準功能（包括0%、25%、50%、75%、100%滿量程）以及壓力穩(wěn)定性測試，可以通過保壓檢測觀察傳感器在保壓狀態(tài)下的輸出漂移，確保壓力傳感器的可靠性與精度。

傾角測試臺：該測試臺提供0至360°的旋轉(zhuǎn)范圍，最小步進為0.01°，綜合不確定度為±0.1°，支持0至360°任意角度設(shè)定與停止，且可進行逐角度掃描（量程內(nèi)5個測點）。這一設(shè)計使得傾角傳感器在不同角度下的精度得到充分驗證，確保其在實際應(yīng)用中的精確性。

速度測試臺：速度測試臺的測試范圍為0至10,000 r/min（約0至15 m/s），分辨率為1 r/min或0.01 m/s，綜合誤差為±1%FS。該測試臺適用于高速旋轉(zhuǎn)傳感器的測試，能夠精確評估其響應(yīng)特性和精度。

這些高度集成的測試臺在傳感器測試過程中發(fā)揮重要作用，配合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和ASMC測試軟件，實現(xiàn)了從傳感器性能驗證到自動化數(shù)據(jù)處理的全過程，確保測試結(jié)果的高效性與準確性。測試臺示意圖如下：