光纤陀螺术语及测试方法.pdf

1 光纤陀螺术语及测试方法一、光纤陀螺原理以萨格耐克（ Sagnac）效应为基础，由光纤环圈构成的干涉仪型角速度测量装置当绕其光纤环圈等效平面的垂线旋转时，在环圈中以相反方向传输出的两束相干光之间产生相位差，其大小正比于该装置相对于惯性空间的旋转角速度，通过检测输出光干涉强度即反映出角速度的变化二、术语及定义1、启动时间光纤陀螺在规定的工作条件下，从加电开始至达到规定性能所需要的时间2、零偏当输入角速率为零时，衡量光纤陀螺输出量均值的大小，以规定时间内输出量均值相应的等效输入角速度表示不包括由于滞后和加速引起的输出3、零偏稳定性当输入角速度为零时，衡量光纤陀螺输出量围绕其均值的离散程度以规定时间内输出量的标准偏差相应的等效输入角速度表示，也可称为零漂4、零偏重复性在同样条件下及规定间隔时间内，多次通电过程中，光纤陀螺零偏相对其均值的离散程度以多次测试所得零偏的标准偏差表示5、零偏温度灵敏度相对于室温零偏值，由温度变化引起光纤陀螺零偏变化量与温度变化量之比，通常取最大值表示2 6、随机游走系数表征光纤陀螺中角速度输出白噪声大小的一项技术指标，它反映的是光纤陀螺输出的角速度积分（角度）随时间积累的不确定性（角度随机误差），也称为角随机游走。

7、标度因数陀螺输出量与输入角速率的比值标度因数通常是用某一特定直线的斜率表示该直线可以根据在整个输入范围内周期地改变输入量所得到的输入/输出数据，用最小二乘法进行拟合来求得8、标度因数非线性度在输入角速度范围内，光纤陀螺输出量相对于最小二乘法拟合直线的最大偏差值与最大输出量之比9 标度因数重复性在同样条件及规定的角速率下，多次测量过程中，光纤陀螺标度因数之间的一致程度以各次测试所得的标度因数的标准偏差与其平均值之比表示10、标度因数温度灵敏度相对于室温标度因数，由温度变化引起的标度因数变化率与温度变化量之比通常以最大值表示11、频带宽度光纤陀螺频率特性测试中，规定在测得的幅频特性中幅值降低3 dB 所对应的频率范围12、零偏磁场灵敏度表示磁场对陀螺性能影响的物理量，用来表征单位磁场强度下光纤陀螺法拉第效应的大小，又称为零偏磁场灵敏度系数3 三、极性敏感轴垂直向上，逆时针旋转输出为正，顺时针旋转输出为负四、安装光纤陀螺的安装应牢固，避免各种机械环境的干扰；光纤陀螺安装面平面度误差不大于1′安装时，应远离热源和强磁场源；周围的温度场应稳定且温度梯度小，要注意陀螺的散热情况，避免由于散热不好使陀螺损坏。

安装时，应保证壳体在任何情况下不致使其与附近的机体相碰五、测试方法1、零偏稳定性a) 将陀螺固定在速率转台（断开电源）或有隔离地基的测试平台上，测量轴平行于转台旋转轴，误差不大于1°；b) 陀螺通电，并开始测试，时间为2 h测试结束后保存数据，关闭陀螺电源；c) 计算零偏稳定性2、零偏重复性a) 测试方法同 1；b) 在相同的试验条件下重复测试6 次， 每次测试结束后，陀螺须断电 1 h期间不能改变陀螺的安装位置，然后再进行下一次的测量；c) 计算方法计算零偏；d) 根据 6 次测试所得 B0，计算零偏重复性Br3、零偏温度灵敏度4 a) 将陀螺固定在温度试验箱的双轴回转台上，并将陀螺固定到测试设备上将速率台的旋转轴向南倾斜，与地垂线构成的倾斜角为试验场所地理纬度角置， 使测量轴与速率转台的旋转轴平行，误差不大于 1°；b) 使陀螺处于室温条件下，温控箱处于非工作状态，接通陀螺电源，预热达到规定的预热时间，在陀螺工作温度稳定后，按1 的方法测试陀螺的零偏；c) 根据光纤陀螺实际应用需满足的温度范围，按GB 321-1980 的 R5 系列适当均匀选取试验温度点，包括室温当温箱达到规定温度，至少保温 30min，使陀螺达到热平衡，然后按1 的方法测试陀螺的零偏；d) 计算室温及各试验温度点的零偏，计算零偏温度灵敏度。

4、随机游走系数用 1 测试所得数据，计算随机游走系数5、标度因数非线性度a) 将测试设备固定在速率转台上，并将陀螺固定到测试设备上，使测量轴与速率转台的旋转轴平行，误差不大于1°；b) 接通陀螺电源， 5 s 后开始测试；c) 在输入角速度范围内，按照GB 321-1980规定的 R5 系列，适当圆整，均匀删除后选取角速度，在正转、反转方向输入角速度范围内，分别不能少于 11 个角速度档，包括最大角速度测试时，当转台达到规定的速率约 5 s后，开始数据采集，采集时间30 s；d） 按 GJB 2426A-2004中的计算方法，计算标度因数K；e) 用 d)的结果，计算全速率范围内的标度因数非线性度6、标度因数重复性a) 测试方法和计算方法同5；5 b) 在相同的试验条件下重复测试6 次，每次测试结束后，陀螺须断电约1 h 期间不能改变陀螺的安装位置，然后再进行下一次的测量；c) 根据 6 次测试的标度因数，计算标度因数重复性。