一种摇摆条件下光纤陀螺仪误差测试方法技术

一种摇摆条件下光纤陀螺仪误差测试方法。将光纤陀螺仪安装在角振动平台上，并通电采集陀螺输出，计算平均输出然后启动角振动台，采集陀螺输出；停止转台，回到初始位置，继续采集陀螺输出，计算转台停止后平均输出根据和计算光纤陀螺仪敏感到的地球自转产生的角速率。对光纤陀螺仪敏感到的输出扣除地球自转产生的输出后，对这个输出进行积分，得到振动频率为f和幅度为A时，光纤陀螺仪在振动过程中随时间累积的角位移误差。本发明专利技术弥补了现有摇摆条件下光纤陀螺仪误差测试方法的空白，得到的光纤陀螺仪误差结果有利于分析并找出光纤陀螺仪的设计问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种光纤巧螺仪误差测试方法。
技术介绍
光纤巧螺是一种基于Sagnac效应的全固态角速率传感器，Sagnac效应指将同一光 源发出的一束光分解为两束，让它们在同一个环路内沿相反方向循行一周后会和，然后在 屏幕上产生干设，当在环路平面内有旋转角速度时，屏幕上的干设条纹将会发生移动的现 象。作为一种惯性仪表，光纤巧螺仪具有传统机电仪表所不具备的优点，它是由光学和电子 器件组成的闭环系统，通过检测两束光的相位差来确定自身角速度，因此在结构上它是完 全固态化的巧螺，没有任何运动部件，具有可靠性高、寿命长、带宽大、启动快、环境适应性 好、生产工艺性好等优点。是一种理想的捷联惯性器件，广泛应用于各种捷联系统，比如惯 性导航系统、姿态稳定与控制系统、姿态跟踪系统等。在捷联系统中，光纤巧螺与载体直接 固连，直接敏感载体的角运动。在高动态环境下，巧螺不仅敏感较大的角速率，还可能承受 摇摆和震荡运动。在研究过程中发现，当载体进行剧烈、快速的摇摆运动时，光纤巧螺仪存 在角速率测量误差，该项误差制约了光纤巧螺捷联系统在高精度、高动态、大机动应用环境 下的精度。现有光纤巧螺仪测试方法缺乏测量评价摇摆条件下光纤巧螺仪误差的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术不足，提出了一种测量摇摆条件下光 纤巧螺仪误差测试方法。本专利技术所采用的技术方案是： -种摇摆条件下光纤巧螺仪误差测试方法，包括W下步骤： S1.将光纤巧螺仪安装在角振动台上，并使得光纤巧螺仪的输入轴与角振动台的 振动轴方向一致；[000引S2.给定角振动台振动频率f和幅度A; S3.对光纤巧螺仪的输出进行点数为m的采样，计算振前均值^^: 其中，Ωi为采样点i对应的光纤巧螺仪输出，i= 1，2，......,ηι；S4.启动角振动台，继续对光纤巧螺仪的输出进行点数为的采样，为采样点j对应的光纤巧螺仪输出，j=m+l，ni+2，......，n2-2，Π2-1，Π2;S5.停止角振动台，并使转台回到初始位置，继续对光纤巧螺仪的输出进行点数为 113的采样，计算振后均值^€^[001引其中，Ω功采样点k对应的光纤巧螺仪的输出，k=n2+l，n2+2,......,n3-2,n3-l, Π3； S6.计算光纤巧螺仪敏感到的地球自转产生的角速率Ω地：[001引其中，Κ为巧螺标度因数；S7.计算在振动频率为f和幅度为A时，光纤巧螺仪在振动过程中随时间累积的角 位移误差，计算公式为： 其中，At为巧螺数据采集周期，m= 2,3,…，Π3。 所述 所述步骤S4中，角振动台振动过程中对光纤巧螺仪的输出的采样时间（m-m)At Μ分钟。 所述步骤S3中，角振动台启动前，对光纤巧螺仪的输出的采样时间niAt>l分钟。所述步骤S5中，角振动台停止后，对光纤巧螺仪的输出的采样时间(m-m)Δt> 1 分钟。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： 1)本专利技术将光纤巧螺仪安装在角振动平台上，对光纤巧螺仪敏感到的输出扣除地 球自转产生的输出后进行积分，得到光纤巧螺仪在摇摆过程中随时间累积的角位移误差， 弥补了现有摇摆条件下光纤巧螺仪误差方法的空白。 2)光纤巧螺仪是敏感角速度的仪表，采用运种积分的方法，把光纤巧螺仪的摇摆 过程中的角速度测量误差进行积分累加，可W看出误差的趋势和规律，有利于分析并找出 光纤巧螺仪的设计问题。 3)采集了足够数量的数据，使测得误差的准确性更高。【附图说明】 图1为本专利技术光纤巧螺仪角振动误差测试安装示意图； 图2(a)为设计参数调整前某光纤巧螺仪正弦摇摆条件下巧螺输出； 图2(b)为设计参数调整前扣除地球自转产生的角位移后得到由于转台运动产生 的角位移； 图3(a)为设计参数调整后某光纤巧螺仪正弦摇摆条件下巧螺输出； 图3(b)为设计参数调整后扣除地球自转产生的角位移后得到由于转台运动产生 的角位移。【具体实施方式】 -种摇摆条件下光纤巧螺仪误差的测试方法，包括W下步骤： 1)如图1所示，将光纤巧螺仪固定安装角振动台台面上，光纤巧螺仪放在台面中屯、 位置，并使光纤巧螺仪的输入轴和角振动台振动轴方向一致。按照图1对各设备进行电气连 接，通电检查数据是否正常。角振动台的振动幅度、角速度、角加速度应满足实验需求。角振 动仪做正弦摆动运动。 2)给角振动台上电，转台归零。转台也可W在其他位置，只要在测量后回归原位置 即可。 3)给巧螺通电，预热一段时间，达到零偏稳定性要求。 4)给定角振动台振动频率f和幅度A，频率f和幅度A为光纤巧螺仪需要进行误差测 试的频率和幅度。 5)开启测试软件，光纤巧螺仪进行采样，连续记录光纤巧螺仪输出，光纤巧螺仪数 据采样时间Tij前=mΔt> 1分钟，Ωi为ti时刻对应的巧螺输出α= 1......，m)， 对应的巧螺输出均值为^胃1" : 6)启动角振动台，继续记录光纤巧螺仪输出，摇摆过程中光纤巧螺仪数据采样时 间Ωj为tj时刻对应的巧螺输出（j=m+1，m+2......Π2-2, Π2-1，Π2)，对应的巧螺输出均值为^巾； 7)停止角振动台，转台回到初始位置，继续记录光纤巧螺仪输出，光纤巧螺仪数据 采样时间T?g=(n3-n2)AtΜ分钟，光纤巧螺一般提10s或者100s零偏稳定性要求，采样时 间越长，测试精度就越高。Ωk为tk时刻对应的巧螺输出（k=Π2+1，Π2+2......Π3-2，Π3-1， Π3)，对应的巧螺输出均值为:: 8)停止巧螺测试软件，保存巧螺数据； 9)计算光纤巧螺仪敏感到的地球自转产生的角速率：将振前敏感到的与振后敏感到的地球自转产生的角速率求平均，使Ω地更准确，消 除了光纤巧螺仪在振动前后可能有的微小变化的影响。 其中，为巧螺振前输出均值，单位为LSB; 为巧螺振后输出均值，单位为 LSB;K为巧螺标度因数，单位为°/s/LSB，Ω地为地球自转产生的角速率，单位为Vs。LSB是巧 螺输出数字量的单位。 10)对光纤巧螺仪敏感到的角速率扣除地球自转产生的角速率后，得到由于转台 运动产生的角速率，对运个角速率进行积分，得到振动频率f和幅度A时由于转台运动产生 的角位移，可表示为： 光纤巧螺仪是敏感角速度的仪表，采用运种积分的方法，把光纤巧螺仪的摇摆过 程中的角速度测量误差进行积分累加，可W看出误差的趋势和规律。 其中，A谢苗纯为转台运动产生的角位移，即光纤巧螺仪角振动过程中随时间累积的 角位移误差，单位为％Yj为角振动台的振动频率f和幅度A时，为t扣寸刻对应的巧螺输出；At 为巧螺数据采集周期，单位为S;m= 2，3，…，Π3。 最终产生的角位移为： 9)重新设定角振动台到光纤巧螺仪需要进行测试的其他振动频率f和幅度A，并重 复步骤5)~8)，直到满足光纤巧螺仪所需测试要求。 图2(a)是某光纤巧螺仪正弦摇摆条件下巧螺输出，从2(a)看不出光纤巧螺仪存在 测量误差，图2(b)是采用本专利技术方案，也就是对光纤巧螺仪敏感到的角速率扣除地球自转 产生的角速率后并进行积分，得到由于转台运动产生的角位移，从图2(b)可W明显看出，摇 摆过程中角位移向一个方向偏移，也就是角位移误差随摇摆时间线性增长，最终的角位移 累积误差为0.078度。针对此光纤巧螺仪的正弦摇摆条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摇摆条件下光纤陀螺仪误差测试方法，其特征在于包括以下步骤：S1.将光纤陀螺仪安装在角振动台上，并使得光纤陀螺仪的输入轴与角振动台的振动轴方向一致；S2.给定角振动台振动频率f和幅度A；S3.对光纤陀螺仪的输出进行点数为n1的采样，计算振前均值其中，Ωi为采样点i对应的光纤陀螺仪输出，i＝1,2,......,n1；S4.启动角振动台，继续对光纤陀螺仪的输出进行点数为n2的采样，Ωj为采样点j对应的光纤陀螺仪输出，j＝n1+1,n1+2,......,n2‑2,n2‑1,n2；S5.停止角振动台，转台回到初始位置，继续对光纤陀螺仪的输出进行点数为n3的采样，计算振后均值其中，Ωk为采样点k对应的光纤陀螺仪的输出，k＝n2+1,n2+2,......,n3‑2,n3‑1,n3；S6.计算光纤陀螺仪敏感到的地球自转产生的角速率Ω地：其中，K为陀螺标度因数；S7.计算在振动频率为f和幅度为A时，光纤陀螺仪在振动过程中随时间累积的角位移误差，计算公式为：其中，Δt为陀螺数据采集周期，m＝2，3，…，n3。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闾晓琴，黄继勋，石海洋，王宁，贺广治，黄鑫岩，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11