光纤陀螺仪测试规范

光纤陀螺仪测试规范

1范围

本方案规范了光纤陀螺的技术要求、质量保证和交货准备等方面的要求，以及相应的测试条件、测试项目、测试方法、测试程序，适用于在航海、航空、航天及陆用等惯性技术领域中应用的陀螺仪的设计、制造及检验。

2 测试条件与测试设备

2.1测试条件

2.1.1 环境条件

2.1.1.1 大气条件

标准大气条件如下:

环境温度：23℃±2℃

相对湿度：20%～80%

大气压力：86KPa ~ 106KPa

5 测试主要项目

5.1.1 光纤陀螺在室温环境下性能

a) 标度因数；

b) 标度因数非线性度；

c) 标度因数不对称度；

d) 标度因数重复性。

5.1.2 零偏

a) 零偏；

b) 零偏稳定性；

c) 零偏重复性（逐次、逐日）。

5.1.3 阈值

5.1.4 随机游走系数

5.2 振动环境性能

5.3 冲击试验

5.4 标度因数、零偏、零偏稳定性与环境温度项目综合测试

a) 标度因数温度灵敏度；

b) 零偏温度零敏度； c) 陀螺启动时间；

d) 温度梯度对陀螺零偏的影响。 6 测试方法 6.1 标度因数 6.1.1 标度因数数值 6.1..1.1 测试设备

a) 具有角度输出的速率位置转台（速率平稳度优于5×10-3，测量范围大于±0.001°/s ~ ±500°/s ）；

b) 陀螺输出测试和记录装置； c) 陀螺测试专用工装夹具。

6.1.1.2 测试程序

陀螺仪通过安装夹具固定在速率转台上。在输入角速率范围内，按GB321规定的R5系列，适当圆整，均匀删除后选取输入角速率，在正转、反转方向输入角速率范围内，分别不能小于11个角速率档，包括最大输入角速率。当速率平稳时进行测试。程序如下：

a) 转台加电，设定转台的转动角速度、速率值和转动方向，接通陀螺仪电源，预热一定时间。转台输入角速率按从小到大的顺序改变，转台正转测试陀螺仪输出，停转；转台反转，测试陀螺仪输出停转；

b) 设定采样间隔时间为1S 及采样次数，测试陀螺仪测试陀螺仪输出量，求得该输入角速率下陀螺仪输出的平均值； 6.1.1.3 计算方法

设j F 为第j 个输入角速度时光纤陀螺仪输出的平均值，标度因数绝对值计算方法见公式:

j F =

1

N

1

N

jp

p F

=∑ (1)

式中： j F —陀螺仪第P 个输出值，N —采样次数。

转台静止时陀螺输出的平均值为：

1

()2r s e F F F =+ (2)

式中： s F —测试开始时，陀螺仪输出的平均数值；

e F —测试停止时，陀螺仪输出的平均数值。

去零后均值后，第j 个输入速度Ωij 时陀螺仪输出值为：

j r j F F F =- (3)

建立光纤仪输入输出关系的线性模型：

0j ij j F K F v =Ω++ (4)

式中：K —标度因数；0F —拟合零位；νj —拟合误差。

用最小二乖法求K 、0F ：

111

221

111

()M

M

M

ij j ij j j j j M

M ij ij j j F F M K M =====Ω⋅-Ω⋅=Ω-Ω∑∑∑∑∑…………………(5) 01

1

1

M

M

j

ij

j j K F F M M ===

-Ω

∑∑ (6)

式中：M —输入角速率个数。

6.1.2标度因数非线性度 6.1.2.1 测试设备

测试设备同6.1.1.1条。 6.1.2.2 测试程序

测试程序同6.1..1.2条。 6.2.2.3 计算方法

测试数据按6.1.1.3处理，用拟合直线表示光纤陀螺仪输入输出关系见公式（7）：

j ij F K F =⋅Ω+ (7)

按公式（8）计算光纤陀螺仪输出特性的逐点非线性偏差：

j j

j m

F F F α-=

…………………（8） 按公式（9）计算标度因数非线性度：

max n j

K a = (9)

做出光纤陀螺仪输出非线性偏差曲线（横坐标表示输入角速度，纵坐标表示非线性偏差）。

6.1.3 标度因数不对称度 6.1.3.1 测试设备

测试设备同6.1..1.1条。 6.1.3.2 测试程序

测试程序同6.1..1.2条。 6.1.3.3 计算方法

测试数据按6.1.1.3处理，分别求出正转、反转输入角速度范围内光纤陀螺仪标度因数及其平均值，按公式（10）~（11）计算标度因数不对称性：

()()

K K K K

α+--=

(10)

2

)

()(-+-=

K K K (11)

6.1.4. 标度因数重复性（包括逐次、逐日重复性） 6.1.4.1 测试设备

测试设备同6.1.1.3条。 6.1.4.2 测试程序

按6.1.1条，重复6～8次测试陀螺仪标度因数，两次测试之间陀螺仪及其辅助设备关机30min 冷却至室温。

6.1.4.3 计算方法（包括逐日、逐次重复性）

按公式（12）计算标度因数重复性：

12

2111()(1)Q

r i i K K K k Q =⎡⎤=-⎢⎥-⎣⎦

∑ (12)

式中： K r —标度因数重复性，%，ppm ;

Q —测试次数；

K i —第i 次测试的标度因数。 6.2 最大输入角速率

按6.1条，测试陀螺仪标度因数，在最大输入角速率处，陀螺仪输入/输出特性应满足标度因数非线性度的性能要求。

当陀螺仪最大输入角速率达到500°/S 时，不再继续测量更大输入角速率。 6.3 零偏及零偏稳定性 6.3.1 .1测试设备 a 、大理石隔振平台；