本实用新型涉及测试领域，尤其涉及一种电子笔测试校准装置。
背景技术：
applepencil为绘画、记笔记、标注文档设立了一个新标准：直观、精准又妙趣横生。而第二代applepencil，又将这种体验向前推进一步：配对和充电可以无线进行，轻点两下笔身即可切换不同工具，例如从画笔切换到橡皮擦，其应用越加便捷。根据电子笔产品开发的最新需求，开发符合electronicpencil特性的电子笔测试装置，以满足ipad和其他可书写设备对于高灵敏度、低谐波失真和低成本的应用需求，需要对电子笔在出厂前进行性能测试，以保证产品的高灵敏度和低谐波失真，确保产品的质量。如公开号为cn111104277a的中国发明专利申请公开了一种电子笔测试装置及方法。然而，在该方案中，由于测试板上的激励板和接收板始终存在差异性，在测试时由于激励板和接收板的差异性，会导致测试结果存在误差。为此，本实用新型提供一种新的设计，以消除上述问题。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单且能有效消除由硬件带来的测试误差的电子笔测试校准装置。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括依次连接的信号激励源、功率放大器、测试板、信号处理装置、mcu及位于外围的上位机，所述mcu分别与所述信号激励源及所述功率放大器连接，所述测试板上分离设置有激励板和接收板，待测电子笔置于所述测试板上且非接触地位于所述激励板和所述接收板之间，在所述功率放大器的输出端分别连接有第一继电器和第二继电器，所述信号处理装置的输入端分别连接有第三继电器和第四继电器，所述第一继电器和所述第三继电器的另一端均与所述激励板连接，所述第二继电器和所述第四继电器的另一端均与所述接收板连接。
上述方案可见，在所述功率放大器的输出端分别连接有第一继电器和第二继电器，所述信号处理装置的输入端分别连接有第三继电器和第四继电器，当闭合第一继电器和第四继电器时，激励板发出激励信号，接收板接收信号，实现从激励板到接收板的正向测试；当闭合第二继电器和第三继电器时，激励板接收信号，而接收板发送激励信号，实现从接收板到激励板的反向测试；再取两者测得的电流平均值输入到后续的信号处理装置，从而消除因为激励板与接收板之间存在的差异性而造成测试结果的误差，保证了测试的精确性，且其结构简单，便于实现和测试。
进一步地，所述信号处理装置包括电流转电压转换器和采集模数转换器，所述电流转电压转换器的输出端与负输入相之间并联有电阻和电容，所述电流转电压转换器将接收到的电流信号转换为电压信号，然后输出到所述采集模数转换器转换为数字信号。
上述方案可见，通过电阻的设置与电流转电压转换器配合可实现将电流信号转换为电压信号，而电容的设置则能够对电流转电压转换器的带宽进行限制，将评率提高到1.5mhz，同时减少噪音等的影响，便于后续的对电压信号中的谐波信号提取提供便利。
在待测电子笔的外围设置有定位夹具，所述定位夹具接地。定位夹具能够对待测电子笔的测试起到较好的定位作用，而将定位夹具接地，则对待测电子笔起到屏蔽保护作用。
所述激励板和所述接收板均为铜板。采用铜板作为测试板载体，保证了测试的精度和灵敏度。
附图说明
图1是本实用新型的简易结构示意图；
图2是所述激励板、接收板与电子笔三者间的模拟电路的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括依次连接的信号激励源dds、功率放大器pa、测试板1、信号处理装置2、mcu3及位于外围的上位机ipc，所述mcu3分别与所述信号激励源dds及所述功率放大器pa连接。所述测试板1上分离设置有激励板4和接收板5，待测电子笔6置于所述测试板1上且非接触地位于所述激励板4和所述接收板5之间，在所述功率放大器pa的输出端分别连接有第一继电器k1和第二继电器k2，所述信号处理装置2的输入端分别连接有第三继电器k3和第四继电器k4，所述第一继电器k1和所述第三继电器k3的另一端均与所述激励板4连接，所述第二继电器k2和所述第四继电器k4的另一端均与所述接收板5连接。
所述信号处理装置2包括电流转电压转换器tia和采集模数转换器adc，所述电流转电压转换器tia的输出端与负输入相之间并联有电阻rc和电容cc，所述电流转电压转换器tia将接收到的电流信号转换为电压信号，然后输出到所述采集模数转换器adc转换为数字信号。在这里，电流转电压转换器tia的输入阻抗为0，耦合电流信号通过tia的电阻放大后即为电压信号。在待测电子笔6的外围设置有定位夹具7，所述定位夹具7接地。所述激励板4和所述接收板5均为铜板。
在本实施例中，所述信号激励源dds为直接数字频率合成器，激励源的正弦波信号峰峰值为18v,频率为100k～600khz。在本实施例中，直接数字频率合成器的型号选自ad9106,直接数字频率合成器要保证产生的信号的二次谐波小于-80db。如图2所示，激励板与待测电子笔之间、待测电子笔与接收板之间、激励板与接收板之间可以模拟成3个二极管的串联电路，其中，电子笔可以模拟成3个二极管的串联电路cpen，激励源通过激励板和待测电子笔形成耦合电容cxd，接收板和待测电子笔形成耦合电容cxs，激励板和接收板之间形成自我耦合电容cds。激励信号通过耦合电容对电子笔的二极管电路产生激励，然后电子笔所产生的输出信号被接收板端接收，其中包含基波信号和二次谐波信号，根据电子笔的内部电路结构，电子笔所产生的输出信号中的二次谐波信号可以用来判断电子笔的性能。这里，接受端信号的二次谐波为电子笔的耦合信号；为了保证测试的精度，激励源和接受信号的二次谐波必须小于-80db,这样只有待测电子笔的耦合产生接收端的二次谐波。所以，激励源的正弦波信号经过测试板与待测电子笔之间的电容耦合后，接收板输出端的信号的二次谐波为电子笔的耦合信号，通过信号处理装置对该信号进行处理并输出，即可快速测试得到待测电子笔的参数，确定电子笔的质量好坏。所述电流转电压转换器tia选自型号为opa365的放大器，所述采集模数转换器adc选自型号为ads41b25的模数转换器。
本实用新型中，交叉测试用来消除发射和接受铜板所造成的差异的过程如下：
当第一继电器k1和第四继电器k4闭合，而第二继电器k2和第三继电器k3非闭合状态时，检测：
isns1=δvin/zcds+δvin/(zcxs//zcpen+zcxd)；
当第二继电器k2和第三继电器k3闭合，而第一继电器k1和第四继电器k4非闭合状态时，检测：
isns2=δvin/zcxs+δvin/(zcxd//zcpen+zcxs)；
最后求均得：
isns=（isns1+isns2)/2。
以isns作为信号处理装置的电流信号输入，即可消除激励板和接收板存在差异所带来的误差。其中，isns1表示从激励板到接收板的感应电流，δvin表示激励端和接收端之间的电压差，zcds表示激励端和接收端之间的容抗，zcxs表示待测电子笔和接收端之间的容抗，zcpen表示待测电子笔的容抗，zcxd表示激励端和待测电子笔端的容抗，isns2表示从接收板到激励板的感应电流。需要说明的是，当第一继电器k1和第四继电器k4闭合时，激励板端成为激励端，接收板端成为接收端；当第二继电器k2和第三继电器k3闭合时，接收板端成为激励端，激励板端成为接收端。
本实用新型的测量过程如下：dds直接数字频率合成器产生激励源信号，pa功率放大器把激励源信号发大，产生峰峰值为18v的激励源信号，通过发送端的铜片耦合到electronicpencil电子笔,电子笔接受到激励信号，产生耦合到接收端铜片，通过判断接收端的二次谐波的信号大小，判断待测电子笔的质量。
1.一种电子笔测试校准装置，包括依次连接的信号激励源（dds）、功率放大器（pa）、测试板（1）、信号处理装置（2）、mcu（3）及位于外围的上位机（ipc），所述mcu（3）分别与所述信号激励源（dds）及所述功率放大器（pa）连接，其特征在于：所述测试板（1）上分离设置有激励板（4）和接收板（5），待测电子笔（6）置于所述测试板（1）上且非接触地位于所述激励板（4）和所述接收板（5）之间，在所述功率放大器（pa）的输出端分别连接有第一继电器（k1）和第二继电器（k2），所述信号处理装置（2）的输入端分别连接有第三继电器（k3）和第四继电器（k4），所述第一继电器（k1）和所述第三继电器（k3）的另一端均与所述激励板（4）连接，所述第二继电器（k2）和所述第四继电器（k4）的另一端均与所述接收板（5）连接。
2.根据权利要求1所述的一种电子笔测试校准装置，其特征在于：所述信号处理装置（2）包括电流转电压转换器（tia）和采集模数转换器（adc），所述电流转电压转换器（tia）的输出端与负输入相之间并联有电阻（rc）和电容（cc），所述电流转电压转换器（tia）将接收到的电流信号转换为电压信号，然后输出到所述采集模数转换器（adc）转换为数字信号。
3.根据权利要求1所述的一种电子笔测试校准装置，其特征在于：在待测电子笔（6）的外围设置有定位夹具（7），所述定位夹具（7）接地。
4.根据权利要求1所述的一种电子笔测试校准装置，其特征在于：所述激励板（4）和所述接收板（5）均为铜板。
技术总结