惯性器件原理-第十一章 测试与标定资料
惯性器件原理-第十一章 测试与标定
加速度计的输出也对应一定的电压，表示为：
第十一章
惯性器件测试与标定
数据采集系统
惯性器件信号输出形式 脉冲数 模拟电压、电流 数字量 数据采集设备
数据采集卡 数据采集计系统
第十一章
1、陀螺的主要性能指标 （1）零偏
惯性器件测试与标定
11.2 惯性器件的主要性能指标及测试标定
当输入角速率为零时，陀螺仪的输出量。
（6）标度因数
加速度计输出量与输入比力的比值。它是用某一特定直线的斜率表示，该 直线是根据整个输入加速度范围内测得的输入输出数据，用最小二乘法拟合 求得。
（7）非线性度
在输入比力范围内，加速度计输出量相对于最小二乘法拟和的直线的最大 偏差与最大输出量之比。
（8）标度因数温度系数
相对于室温标度因数，由温度变化引起的加速度计标度因数相对变化量与 温度变化量之比，一般取最大值表示。
（8）标度因数温度灵敏度
相对于室温标度因数，由温度变化引起的微 陀螺标度因数相对变化量与温度变化量之比， 一般取最大值表示。
第十一章
惯性器件测试与标定
11.2 惯性器件的主要性能指标及测试标定
1、陀螺的主要性能指标 （9）最大输入角速率
陀螺仪正、反方向输入角速率的最大值。在此输入角速率范围内，陀螺仪 标度因数非线性度满足规定要求。
第十一章
惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.3 速率转台
11.1.3.1单轴速率转台 台体由工作台、主轴系统、拖动系统 和速率测量系统等部分组成 主轴系统
第十一章 11.1.3 速率转台
11.1.3.1单轴速率转台 拖动系统
惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
MEMS惯性器件标定方法与试验研究
・
Ｉ ｑ 。 ｏ ＝ （ ａ ￣ ｏ ｏ － ｃ ｏ ＿ ｌ ｏ ｃ ） ／ ２ ｌ ｑ 如 ： ５ 。 一 照 ｌ ／ ３ ｉ ｏ ｏ ＝ ∞ 一 越 ／ ４ ｌ 码 ： ５ ｏ 一 ／ ５
（ ５）
【 ｄ ＝ （ ６ 丐 ｏ ＋ 吼 ∞ ＋ 巧 ５ ｏ ＋ 翻 ‰＋ ６ １ ５ ０ ０
机 误 差 。一种 成熟 的惯性 传 感器误 差 模型 在本 文中 应用 。它 是一 个 统 一 的数 学模 型 ，因为它 适应 于加 速 度计 和陀 螺仪 。单 个惯 性传 感 器件 的误差 模 型如下 式：
＝ ＋曳 （１ ）
图 ２陀螺 仪 的动 态标 定
陀螺 仪也 是惯 导 系统 中尤 为重 要 的组 件之 一 ，它 的精 度将 直接
式 中的ｓ 是惯 性 器件 直接 输 出 的转 化值 ，ｓ 是理 论惯 性 器 件输 出转 化 值 ，ｂ 。 就 是零 偏 ，Ｋ阵是 一个 ３ ×３ 的系 数矩 阵 ，主对 角线 元 素 便是 刻度 因数 ，剩 余各 个位置 表示 的 是非正 交安 装误 差 。 ２ ． １ 加速 度计 标定方 案 加 速 度计 的精 度很 重要 ，为 保障 后续 数据 的处 理精 确 性 ，本文 采用 的是 ６ 位置 静 态标 定法 ，将Ｉ ＭＵ器件 安装 完毕 后 ，按照 图 ｌ 的六 个位置 分 别收集 三个 方 向加速 度计 的数据 。
【 关键词 】 惯性器件 ；零偏；刻度 因数 ；标定补偿
１ ． 引言
基于 微机 电技 术（ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ． ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ， ＭＥ ＭＳ ） 惯性 组件 的微 惯性 单￣（ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ — Ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｔ ， ＭＩ ＭＵ ） 具有 体积 小 、功 耗低 、低 成 本 、可靠 性 好等 优 点…，但 是 由于其 工作 机 理 及 加工 工艺 的特 殊性 ，与传 统 的惯性 器 件有 所不 同 ，因此 以保障微 惯 性 器件 的 精度 而采 取的标 定 方案 尤为 呕要 ，也 成为 当 前惯性 导航 技 术的热 点研 究 问题 ｌ 。
惯性器件(珍藏版)
二自由度陀螺的定轴性
二自由度陀螺仪的转子绕自 转轴高速旋转时，如果不受外 力矩作用，自转轴将相对惯性 空间保持方向不变的特性，称 为陀螺仪的定轴性。也是二自 由度陀螺仪的一个基本特性。
31/150
定轴性的解释
动量矩定理
dH M dt
当陀螺仪不受外力矩作用即M=0时，根据动量矩定理， 此时H为常数，表明陀螺动量矩H在惯性空间中既无大小的 改变，也无方向的改变，即自转轴在惯性空间中保持原来 的初始方位不变。
在陀螺进动过程中，对应外力矩存在一个与它大小相等，方向相 反的反作用力矩，与外力矩同时出现、同时消失，并且作用在给 陀螺施加外力矩的物体上，通常称该力矩为“陀螺反作用力矩”， 简称“陀螺力矩”。 陀螺外环同时受到外力矩和陀螺力矩的作用，二者大小相等，方 向相反，而使外环处于平衡状态，相对惯性空间保持方位稳定。 陀螺力矩所产生的这种外环稳定效应，称为陀螺动力稳定效应， 简称陀螺动力效应。
加速度计的测量结果可用外加加速度和传感器误差系数 表示如下：
ax 1 S x ax M y a y M z az B f Bv ax a y nx
a x 为作用在敏感轴方向的加速度 a y , az 为作用于敏感轴正交方向的加速度
19
/150
加速度计的误差模型
40 /150
在动力调谐式挠性陀螺中，驱动轴 与转子之间的挠性接头不再是一个简 单的细颈，而是由两对相互垂直的扭 杆和一个平衡环组成。一对共轴线的 内扭杆把驱动轴与平衡环联接起来， 另一对共轴线的外扭杆又把平衡环和 转子联接起来。内扭杆轴线与驱动轴 轴线相互垂直，外扭杆轴线与内扭杆 轴线相互垂直。理想状况下这三根轴 线相交于一点，该点称为挠性支承中 心。
惯性试验实验报告
一、实验目的1. 了解惯性的概念和特点。
2. 通过实验验证惯性的存在和表现。
3. 掌握惯性实验的基本方法和步骤。
4. 培养学生的动手操作能力和观察能力。
二、实验仪器1. 小车一辆2. 水平桌面一块3. 测量尺一把4. 秒表一个5. 纸张若干6. 粘土适量三、实验步骤1. 准备实验器材：将小车、水平桌面、测量尺、秒表、纸张和粘土准备好。
2. 将小车放置在水平桌面上，确保小车平稳。
3. 使用测量尺测量小车前进的距离，记录下来。
4. 使用秒表记录小车前进的时间，记录下来。
5. 在小车的尾部放置一块粘土，模拟增加小车的质量。
6. 重复步骤3和步骤4，记录小车前进的距离和时间。
7. 比较增加质量前后小车前进的距离和时间，分析惯性的影响。
8. 将实验结果整理成表格，并进行数据处理。
9. 根据实验结果，分析惯性的特点和表现。
四、实验结论1. 实验结果表明，小车在增加质量后，前进的距离和时间发生了变化。
2. 增加质量后，小车前进的距离变短，时间变长。
3. 这说明惯性的存在，质量越大，惯性越大。
4. 惯性是物体保持原有运动状态的性质，与物体的质量有关。
五、反思体会1. 本次实验让我对惯性的概念有了更深入的了解。
2. 通过实验，我学会了如何进行惯性实验，掌握了实验的基本方法和步骤。
3. 在实验过程中，我注意到了实验数据的准确性，培养了严谨的科学态度。
4. 通过观察和分析实验结果，我认识到惯性的特点和表现。
5. 在今后的学习和生活中，我会运用惯性知识，解决实际问题。
六、实验拓展1. 探究不同质量的小车在相同条件下，前进的距离和时间的变化。
2. 研究惯性与速度、加速度之间的关系。
3. 利用惯性原理，设计简单的惯性玩具。
4. 将惯性知识应用于实际生产生活中，提高生产效率。
5. 深入研究惯性的相关理论，为我国物理学的发展贡献力量。
总结：本次惯性试验实验让我对惯性的概念和特点有了更深入的了解，提高了我的动手操作能力和观察能力。
惯性器件的误差测试方法及测试
测试 平台
为了精确测试各惯性器件的精度及误差，其测试设备自身的精度 必须比测试器件的要高，从理论上其精度要高出一个数量级，至少要 比被测器件的精度高3倍。
5、测试方法
机械陀螺仪 陀螺仪测试
测试 方法
加速度计测试
光学陀螺仪
5、测试方法
力 矩 器 机械转子 信 陀螺仪 号 器
滤波
前置放大
解调
测量环节
∆N /∆t ：输出脉冲速率 I ：输入角速度 E ：环境敏感误差 D ：漂移误差 ε K ：标度因子误差
S0 ：标度因子
5、测试方法
调温室
环境温度 输出信号
数据采 集与处 理系统
控制信号
工控 计算机
测试转台
测试设备连接图
评定光学陀螺的性能，需要进行两类测试：静态测试与动态测试。 静测试方法：测试转台工作于静止状态，启动陀螺进入稳定工 作状态后，以态一定的频率采集陀螺输出脉冲数。 动态测试方法： 启动陀螺进入稳定工作状态后，输入给定的转 动速率驱动测试转台，并以一定的频率采集陀螺输出脉冲数。
5、测试方法
机械陀螺仪 陀螺仪测试
测试 方法
加速度计测试
光学陀螺仪
5、测试方法
激光陀螺与光纤陀螺同属于光学陀螺，它们具有相同 的工作原理，即Sagnac效应。共同的工作原理使两者具 有相似的性能特点和误差特性。 光学陀螺的数学模型和主要指标：
S（ ∆ N /∆ t）=[I+E+D][1+10 −6ε K ]−1 0
输出。其产生的原因有多种，其中包括由于敏感器内软导线 所带来的残留力矩、杂散测场及温度梯度。其大小与陀螺仪 可能发生的任何运动无关。
与加速度相关的零偏：即与所承受的加速度的幅值成正
惯性器件测试与建模课程设计
惯性器件测试与建模课程设计1. 前言惯性器件作为刚性连接系统中不可或缺的一部分，具有重要的作用。
它们被广泛应用于汽车、飞机、船舶等各种类型的交通工具中，以及工业自动化等领域。
惯性器件的测试和建模在这些应用领域中也变得越来越重要。
本文将介绍一份有关惯性器件测试与建模的课程设计，涵盖了测试理论、实验原理、测试器具、数据分析和建模。
2. 测试理论在惯性器件测试中，我们需要了解各种惯性器件的工作原理和测试方法。
这其中涉及到很多的基础理论知识，包括牛顿力学、旋转力学、惯性力学等。
以下是一些需要掌握的基础理论知识：•角度和角速度的概念•旋转坐标系和相对运动的概念•惯性张量和它的应用•转动动能、角动量和角动量守恒•惯性制动器工作原理和应用3. 实验原理为了实现对惯性器件的测试和建模，我们需要使用测试仪器和设备。
以下是一些与惯性器件测试相关的常见仪器和设备：•陀螺仪：用于测量角速度和角度•惯性测量单元（IMU）：用于测量角速度、角度和加速度•多功能测试仪：用于测试多种机械性能指标，如转速、力矩等。
在实验中，我们需要在系统中加入不同的负载和控制参数，并测量相应的性能指标。
通过对实验数据的分析和处理，我们可以得到惯性器件的性能曲线以及相应的建模参数。
4. 测试器具为了进行惯性器件的测试和建模，我们需要使用一些特定的测试器具。
这些器具需要满足以下要求：•具有高精度的测量能力•具有良好的稳定性和可靠性•能够支持多种不同类型的测试以下是一些常用惯性器件测试器具：•惯量测试仪•陀螺仪测量设备•惯性导航系统5. 数据分析和建模通过实验收集到的数据，我们需要进行进一步的分析和处理，以获得惯性器件的性能曲线和建模参数。
以下是一些常用的数据分析和建模方法：•数据滤波和处理•最小二乘法求解模型参数•基于机器学习的数据挖掘和分析在获得了惯性器件的性能曲线和建模参数之后，我们可以将其用于模拟和优化系统性能，并用于系统设计和控制中。
6. 总结惯性器件测试和建模是一个非常重要的研究领域。
惯性原理演示实验报告
一、实验目的1. 理解惯性原理的基本概念。
2. 通过实验观察惯性现象，加深对惯性原理的理解。
3. 掌握简单的实验操作技能，提高动手能力。
二、实验原理惯性原理是物理学中的一个基本原理，即物体在没有外力作用的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
本实验通过演示不同情境下的惯性现象，验证惯性原理的正确性。
三、实验器材1. 实验台2. 小车3. 驱动电源4. 光电门5. 计时器6. 测量尺7. 记录本四、实验步骤1. 准备实验器材，确保实验台稳固，小车放置在实验台上。
2. 连接驱动电源，将小车与光电门连接。
3. 打开计时器，启动小车。
4. 观察小车在光电门处通过的时间，记录数据。
5. 重复步骤3-4，进行多次实验，求平均值。
6. 将小车放在实验台上，保持静止状态。
7. 打开计时器，启动小车，观察小车从静止状态开始运动的时间，记录数据。
8. 重复步骤6-7，进行多次实验，求平均值。
9. 将小车放在实验台上，给予一定的初速度，使其沿直线运动。
10. 观察小车在光电门处通过的时间，记录数据。
11. 重复步骤9-10，进行多次实验，求平均值。
五、实验结果与分析1. 小车在光电门处通过的时间记录如下：实验次数 | 通过时间（秒）--------|------------1 | 0.52 | 0.43 | 0.6平均时间 | 0.52. 小车从静止状态开始运动的时间记录如下：实验次数 | 开始运动时间（秒）--------|----------------1 | 0.22 | 0.13 | 0.3平均时间 | 0.23. 小车沿直线运动时通过光电门的时间记录如下：实验次数 | 通过时间（秒）--------|------------1 | 0.72 | 0.63 | 0.8平均时间 | 0.7根据实验结果，可以得出以下结论：1. 小车在光电门处通过的时间、从静止状态开始运动的时间和沿直线运动时通过光电门的时间均存在一定的误差，这可能是由于实验操作、环境因素等因素的影响。
惯组标定原理
惯组标定原理
惯组标定是一种为惯性测量单元（例如加速度计和陀螺仪）提供准确测量结果的过程。
惯组标定原理基于以下假设：
1. 惯性测量单元的输出与外部物理参数之间存在线性关系。
2. 惯性测量单元的输出受到零飘（bias）和比例误差（scale factor error）的影响。
根据以上假设，惯组标定过程通常包括以下步骤：
1. 零飘校准：将惯性测量单元放置在静止状态下，并记录其输出值。
通过对这些输出值求平均，可以确定零飘误差的修正值，以便将其从实际测量中消除。
2. 比例误差校准：将惯性测量单元暴露在已知加速度或角速度水平下，并记录其输出值。
通过将实际加速度或角速度与测量输出值进行比较，可以确定比例误差的修正值。
3. 温度校准：许多惯性测量单元的性能会随着温度的变化而发生变化。
因此，在标定过程中，还需要考虑温度对测量结果的影响。
这可以通过将惯性测量单元暴露在不同温度下，并记录其输出值来实现。
以上步骤通常由专用的标定设备或系统完成。
通过对惯性测量单元进行准确的标定，可以提高其测量精度和可靠性，从而提高整个系统的性能。
惯性测量组件标定与测试系统研制
惯 性 测 量 组 件物 体 的飞 行 轨 迹 ，还 能 够 把 物 体 在 飞 行 １ 标 定 方 法
过程 中 的加 速 度 、加 速度 、姿 态 、俯 仰 角 等 信 息 传 递 给物 体 的其 他部 件 。惯 性 测量 组 件 主要 由陀螺 和 加速 度 计组 成 ，其 中陀螺用 来 测量 角 速 度信 息 ，加 速 度计 用 来测 量 加 速度 信息 。惯行 测 量组 件 在导 航 系 统 中有 很 大 的优 势 ，它不 受 环境 等外 在 条件 影 响 ，准 确 度很 高 。 它 的缺 点 是 测 量 误 差 会 随着 时 间积 累 。 因此 就 需要 对 惯 性 测 量 组 件 的误 差 因数 进 行 标 定 ， 这 就需 要专 门的标 定 系统 来 完成 这个 功能 。但 是 现 有 的标 定 系统 有效 率 低 ，操作 复 杂 ，只 能测 某一 种 固 定 型号 的产 品的 弊端 ６】。本 测 控 系统 为提 高测 试 效 率 ，简 化操 作 步骤 ，设 计 了可 以同 时测 两个 产 品 的软 硬件 平 台 ，且 针对 多 种 型号 产 品 ，使 平 台有 更 高 的通 用性 。
做 了具 体说 明 ，最后 经 过 测试验 证 该 系统 能够 满足 产 品测 试性 能要 求。 关 键词 ：惯性 测 量组 件 ；误 差标 定 ；脉 冲计数 ；信 号调 理
中图分 类号 ：ＴＰ３３４．７
文献 标识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１６７４—６２３６（２０１８）０５—０１ １６—０４
Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ ｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ
ＺＨＡＮ Ｇ Ｍ ｅｎｇ－ｍｅｎｇ，ＸＵ Ｚｈｉ－ｙｕｅ，ＺＨＡＮ Ｇ Ｘｉｕ－ｌｅｉ
惯性器件与系统测试技术实验教学大纲
惯性器件与系统测试技术实验教学大纲一、实验基本信息课程编号：201404116中文名称：惯性器件与系统测试技术英文名称：Inertial sensors and system testing课程性质：专业核心课程面向专业：测控技术与仪器开设学期：6课程总学时：40实验学时：8是否独立设课：否二、实验目的和任务目标1：通过具体的实践测量和相关实验，能达到理论联系实际、提高动手能力和应用技能，培养观察问题、分析问题及独立思考的能力，能够就复杂工程问题撰写报告和设计文稿，与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。
（对应指标点10-1）通过本课程的学习，使学生掌握惯性器件及系统的测试原理、测试方法，了解测试设备，具备数据分析及处理能力，培养学生对惯性器件及系统的分析能力、研究能力、测试能力、工程技术能力。
三、实验教学基本要求1、熟悉惯性器件及系统测试设备的基本原理，掌握惯性器件及系统测试方法，具备数据分析及误差处理能力；培养学生具备对惯性器件及系统的工程设计、测试、分析、研究等的科学素质；能够解决工程实际问题。
（对应目标1）四、试验教学内容、基本要求与学时分配（实验项目基本情况）五、实验教材（指导书）或网络资源[1]自编试验指导说明[2]惯导仪器测试与数据分析[M]．国防工业出版社，2012.[3]姜复兴．惯导测试设备原理与应用[M]．哈尔滨工业大学出版社，1998.[4]张天光译．捷联式惯性导航技术（第2版）[M]．国防工业出版社，2010.六、考核方式实验部分占课程总成绩的20%，共20分。
考核主要包括三个部分：预习情况、实验操作情况、实验报告情况，各占总体的20%、20%、60%。
惯性测量单元安装误差系数标定实验
惯性测量单元安装误差系数标定实验二零一三年六月十日2.1 惯性测量单元安装误差系数标定试验一、实验目的1、掌握惯性测量单元（inertial measurement unit ，IMU ）的标度系数、安装误差、零偏的标定方法；2、利用现有实验条件实现实验过程的设计。
二、实验内容利用单轴速率转台，进行IMU 的安装误差系数标定，并通过公式计算该安装误差系数。
三、实验系统组成单轴速率位置转台、MEMS 惯性测量单元、稳压电源、数据采集系统。
四、实验原理IMU 安装误差系数的计算方法通常，惯导系统至少需要三个陀螺和三个加速度计，用以感知载体的三轴角速度和加速度变化。
将这些陀螺和加计按照敏感轴两两正交的方式集成在一起，安装在一个结构框架上，便构成了一个能感知完整惯性测量信息的小型系统，称之为惯性测量单元。
对惯性测量单元进行标定时，除了要对其中的陀螺、加速度计进行常规标定外，还要考虑由于安装时不能严格保证敏感轴两两正交所带来的交叉耦合误差，即，要对IMU 的安装误差进行标定，测量出不正交角。
因此，在考虑IMU 的安装误差、标度因数误差、零偏误差的情况下，建立东北天坐标系下IMU 的角速度通道误差方程。
x x xx xy xz x y y yx yy yz y z z zxzyzz z K E E E K E E E K ωεωωεωωεω⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (1)式中i ω为惯性系统i 轴向陀螺输出角速度，i ω为i 轴向的输入角速度；i ε为i 轴向陀螺零偏；ii K 为i 轴向陀螺标度因数；ij E 为角速度通道的安装误差系数，i和j为坐标轴X，Y，Z的统称。
设输入矩阵为x1xny1ynIz1zn...11ωωωωωω⎡⎤⎢⎥⎢⎥Ω=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，输出矩阵为x1xno y1ynz1zn...ωωωωωω⎡⎤⎢⎥Ω=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，则标度因数、安装误差系数与陀螺漂移组成的矩阵可按最小二乘法估计为：类似，可计算加速度计的标度因数、安装误差系数与加计零偏。
第11章实验
R1 Ui1 10k
R3
1M
C1 Uo1
0.1u +12 V
7
IC1
2
uA741
S1
6
3
5
S2
1
4
R2 Rp1
Ui2
10k 100 k
-12V
C2 R6 100
0.1u
C3 100 0p R5
10k +12 V
7
IC2
2
uA741
6
3
5
Uo2
1
4
R4 Rp2 10k 100 k
-12V
图11-2-2 积分器和微分器电路原理图
2019年9月10日星期二
集成电路原理及应用
山东理工大学电气与电子工程学
21
OPA2111采用DIP8（或006E）塑封和TO-99（或001B） 金属封装。 如图所示，是OPA2111引脚及功能。
OPA2111
OUT A 1
–IN A 2 +IN A 3
–V
4
A B
8 +V 7 OUT B 6 –IN B 5 +IN B
2
uA741
S1
6
3
5
S2
1
4
R2 Rp1
Ui2
10k 100 k
-12V
C2 R6 100
0.1u
C3 100 0p R5
10k +12 V
7
IC2
2
uA741
6
3
5
Uo2
1
4
R4 Rp2 10k 100 k
-12V
图11-2-2 积分器和微分器电路原理图
惯组标定原理
惯组标定原理
惯组标定原理是指通过对惯性组件的测量和校准，确定其输出信号与物理量之间的准确关系。
惯性组件通常包括加速度计和陀螺仪，用于测量物体的加速度和角速度。
惯组标定的原理可以分为以下几个步骤：
1. 建立坐标系：首先需要确定一个适当的坐标系，用于描述物体的运动状态。
坐标系的选择取决于具体的应用场景。
2. 测量数据采集：通过将惯性组件安装在被测物体上，记录其输出信号随时间的变化。
这可以通过数据采集系统进行实时采集，或者通过记录仪等设备进行离线记录。
3. 数据处理：将采集到的数据进行处理，包括滤波、降噪、数据对齐等步骤，以获得准确的测量结果。
4. 校准模型建立：根据已知的标准测量数据，建立与输出信号之间的数学模型。
这可以通过回归分析、最小二乘法等统计方法进行。
5. 参数估计：利用建立的数学模型，对惯性组件的参数进行估计。
这可以通过最大似然估计、最小二乘法等方法进行。
6. 校准验证：通过将已经标定的惯性组件与标准测量设备进行比较，验证其准确性和可靠性。
惯组标定的目的是提高惯性组件的测量精度和准确性，以确保其在实际应用中的可靠性。
标定结果可以用于修正惯性组件的输出信号，使其更加符合实际物理量的变化规律。
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第十一章
惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.4 环境模拟设备及其它测试设备
11.1.4.1线振动台 线振动台是提供振动加速度的一种环境模拟设备。它用于测定陀 螺仪和加速度计在线振动条件下的性能。
机械线振动台原理图
第十一章
惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
.1.4 环境模拟设备及其它测试设备
第十一章
惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.3 速率转台
11.1.3.1单轴速率转台 速率测量系统
速率转台速率的测量通常是通过角度和时间 测量而得到的。由于采用晶体控制计数器测量 时间的精度很高，因此常用定角计时的办法测 量速率。 工作台上的游标刻度，工作台的外侧面上刻有 刻线，考虑到对工作台整转直接读数，这种游 标刻度的精度为3~15〞。 转轴式读数装置，圆感应同步器、圆光栅、角 编码器是典型的转轴式读数装置。这些装置在 速率转台中应用得比较普遍，其测角精度为 l～ 5″。
11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.2 位置转台
（2）双轴：
第十一章
惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.3 速率转台
速率转台又叫角速度转台。它主要用于陀螺仪速率实验，此外， 它还可作为标准角速率源使用。有单轴、双轴、三轴速率转台。 11.1.3.1单轴速率转台
第十一章
惯性器件测试与标定
拖动系统是速率转台的驱动源。有拖动电 机、带减速器的拖动系统和力矩电机直接拖动3 种形式。 托动电机－低精度、调速范围小 由精度较高的变频电源供电，通过改变电源的 频率得所需的速率。 这种拖动系统的调速范围小，只能达到几比一 到十几比一。 带减速器的拖动系统－低精度、调速范围较宽 带有减速器的拖动系统的调速范围是电调速与 机械调速的组合。 可以达到几十比一至几千比一。 力矩电机直接拖动－高精度、调速范围宽 把力矩电机直接与转台主轴相连，由力矩电机
惯性测试设备的特点：
（1）给惯性仪器提供精确的比力输入或精确的角速度输入 （2）精密性 （3）可靠性 （4）多用性
第十一章
惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
转台分类：位置转台、速率转台、仿真转台等 11.1.2 位置转台
（1）单轴：（可称为分度头或分度盘）
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惯性器件测试与标定
温度与温度 振动与冲击 基座运动 噪声控制 磁屏蔽与射频屏蔽
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惯性器件测试与标定
11.2 惯性器件的主要性能指标及测试标定
11.2.1陀螺及加速度计的主要性能指标
速率陀螺是角速率传感器，通常是输出与角速率对应的电压 信号。也有的陀螺输出频率信号，如激光陀螺。 以电压表示的陀螺输出为：
11.1.4.1线振动台 线振动台是提供振动加速度的一种环境模拟设备。它用于测定陀 螺仪和加速度计在线振动条件下的性能。
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惯性器件测试与标定
11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.4 环境模拟设备及其它测试设备
11.1.4.2 离心机 离心机是连续提供恒定的大于1g加速度的一种环境模拟设备。它 用于测定陀螺仪和加速度计在大加速度条件下的性能。
11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.3 速率转台
11.1.3.1单轴速率转台 台体由工作台、主轴系统、拖动系统 和速率测量系统等部分组成 工作台 工作台用于安装被测试的陀螺仪 或其它元件。它与主轴系统相固连， 可以与转台主轴一起相对壳体转动。 工作台的材料采用铸铁、不锈钢、硬 铝锻件或铝铸件。其直径国外一般在 250~610mm之间，国内一般在 250~320mm之间（以320mm居多）。
（2）零漂（零偏稳定性）
输入角速率为零时，衡量陀螺仪输出量围绕其均值的离散程度。以规定时间 内测得的输出量的标准偏差相应的等效输入角速率表示，也称为零漂。
（3）零偏重复性
在同样条件及规定间隔时间内，重复测量陀螺仪零偏之间的一致程度。
（4）零偏温度灵敏度
相对于室温零偏，由温度变化引起陀螺仪 零偏变化量与温度变化量之比。 B0
加速度计的输出也对应一定的电压，表示为：
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数据采集系统
惯性器件信号输出形式 脉冲数 模拟电压、电流 数字量 数据采集设备
数据采集卡 数据采集计系统
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1、陀螺的主要性能指标 （1）零偏
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11.2 惯性器件的主要性能指标及测试标定
当输入角速率为零时，陀螺仪的输出量。
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11.1.3 速率转台
11.1.3.2三轴速率转台
三轴速率转台由机械台体与测控系统两大部分组成，一般具有速率、位置和 仿真功能。台体通常具有三轴联动仿真，包括位置试验、速率试验和仿真试验等 并具有机械限位和故障（超速、过载）自动断电保护装置。
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11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.4 环境模拟设备及其它测试设备
11.1.4.3 角振动台 角振动台是提供振动角速度和振动角加速度的一种环境模拟设备 它用于测定陀螺仪和加速度计在角振动条件下的性能。
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11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.5 测试坏境问题
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11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.1惯性器件对测试设备的要求
惯性器件属于精密和超精密仪器，它对评价其性能和标定其 误差系数的试验设备提出了很高的要求。测试设备不仅要满足对 惯性器件的测试及性能评价工作，还要满足进行振动、冲击等专 门性实验和误差系数精确标定的综合性实验。
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11.1惯性器件的测试设备简介
11.1.3 速率转台
11.1.3.1单轴速率转台 台体由工作台、主轴系统、拖动系统 和速率测量系统等部分组成 主轴系统
第十一章 11.1.3 速率转台
11.1.3.1单轴速率转台 拖动系统
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11.1惯性器件的测试设备简介
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1、陀螺的主要性能指标 （5）标度因数
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11.2 惯性器件的主要性能指标及测试标定
陀螺仪输出量与输入角速率的比值。它是用 某一特定直线的斜率表示。