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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （2）速率传递试验 测试方法
在典型的测试中，速率转台的转动速率从零开始，逐级分成 一系列角速率值，同时记录每一级的数据。 旋转速度对于每一级设定的周期上保持常量，使得敏感器的 输出在记录前已处于稳定状态。 施加的角速率在最大和最小的期望值之间递增变化。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （3）温度试验
如：全温范围 下的某型号光 纤陀螺标度因 数漂移特性
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （4）摇摆速率转台试验
此类试验的目的是确定陀螺仪及其相关电子控制电路对施加 于敏感器输入轴的振荡旋转的频率响应特性 测试设备与速率变换测试中所述的速率转台非常类似。 在该情况下，转台同样安装在合适的基座上以提供稳定性， 并施加各种预先设定频率的角运动。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （7）冲击试验
试验的目的是测量陀螺仪对于施加的冲击 的响应，并确定该敏感器对于施加的极短 周期(一般为毫秒级)的加速度的恢复能力。 敏感器要安装到金属台上，并将该台从给 定的距离上落到一合适形状的铅块上。 在施加冲击过程中且同样在冲击后的一定 时间内记录输出信号。陀螺仪在冲击前后 漂移均值的对比能够表明该陀螺仪特性的 瞬态或永久性变化。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （2）速率传递试验
输出角速率偏差（deg/s）
数据分析
与实际相比的输出偏差曲线
IFOG标度因数测试情况（10℃）
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （3）温度试验
陀螺仪性能随其壳体内温 度改变造成的变化，可以 通过将转台封闭在环境箱 内来加以观测。箱内温度 一般从-55℃升至80℃
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
1、惯性敏感器误差测试原理概述 惯性敏感器的特性或性能可以采用前面章节中 所描述的数学表达式来表示，例如：
惯性敏感器测试的目的之一是求取这些方程的系数及各种误 差项，从而可以预测其在特定情况下的性能。 在建立敏感器的性能指标或性能特征后，各类系统误差可以 加以补偿，从而提高其精度。
§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （1）稳定性测试-多位置测试 分析
对于每次的测试运行要进行数据分析，找出该值的平 均漂移率及其方差。 陀螺仪漂移率要根据一次工作过程中陀螺输出数据的 方差来评估。在这些测试中，重力矢量与陀螺的输入 轴不同轴。 陀螺漂移率的逐次稳定性由测量得到的陀螺仪输出漂 移值的平均的方差来评估。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
1、惯性敏感器误差测试原理概述 惯性敏感器测试的基本方式
根据被测的敏感器或系统以及所需的评价方式，可以采用 静态或动态测试方法。 在静态测试情况下，器件保持固定并观测其对一定的自然效应 或现象的响应。例如，利用地球自转角速度可以通过放置在不 同的位置和朝向来进行观测。 当进行动态测试时，使被测敏感器运动，监视器件对该扰动的 响应并与施加的激励进行比较。
在速率传递测试中，陀螺仪牢固地安装在转台上，使其敏感 轴(或者是双轴敏感器情况下输入敏感轴之一)与速率转台的 旋转轴可以不必同轴，但必须要与其平行。 速率转台有多种使用方式，但基本原理是将陀螺仪测量得到 的角速率或角位移与速率转台给定值相比较。必须注意保证 速率转台对于任何给定的测量不会"超出"规定的角速率。
26 亥姆霍兹( Helmholtz )线圈
§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （5）磁灵敏度测试
磁性敏感度示意图 27
§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （6）离心试验
离心机给陀螺仪提供一种大的稳定或波动式加速度。 离心试验的目的是研究陀螺仪对大加速度的响应以及确定敏感 器处于工作状态或静态状态时其承受大的连续或波动加速度的 能力。 为检查陀螺仪的加速度敏感度，施加的加速度逐步增加至给定 的最大值。此过程对陀螺仪不同的安装方向进行重复测试，目 的是检查其沿不同轴的加速度敏感度。然后对于施加在陀螺仪 的每一项加速度值，对其产生的加速度输出信号的均值进行比 较，并由此可以计算出敏感器的加速度敏感度。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （5）磁灵敏度测试
此类测试的目的是检查和量化外部磁场对敏感 器“漂移”特性可能造成的影响。测试的形式与 多位置测试相同。
初始时，使敏感器对准一特定的地理取 向，线圈不通电，记录一定时间的陀螺数 据。然后给线圈施加适当的电流以产生期 望的磁场强度，重复此测试。 一般来说，要对相对于陀螺仪轴不同的磁 场方向进行完整的系列测试，在这些轴向 上，磁场强度以合适的变化幅值逐步增加 到最大值。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （2）速率传递试验 测试方法
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （2）速率传递试验 数据分析
对速率传递试验所得数据的分析，一般是通过将陀螺仪的输 出信号与其对应的转台旋转速率相比较来进行，转台速率信 号通常由测速电机测得。对一次测试序列中采集的全部数据 重复进行此过程，并采用最小二乘近似法通过这些数据构造 一条直线。 该直线的斜率即为该陀螺仪的标度因数。为考虑任何的非线 性趋势，可以用曲线来拟合数据。这在数学上由多项式来表 示，其系数反映了陀螺仪的标度因数非线性度。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
1、惯性敏感器误差测试原理概述 惯性敏感器测试的基本遵循原则
惯性敏感器和系统在整个开发阶段要经受不同的测试和标定。 在样机或初始研究开发阶段，要设计测试策略用以估计器件 的性能边界，确定对什么有好处，且不会造成对器件的损 坏，这是因为样机通常非常昂贵且紧缺! 通常采用以下两种测试方案： 单一测试方案。根据敏感器类型，测试可以在测试平台上进 行，而不是在专门的实验室中测试。测试通常的安排是在系 列试验中的一项试验中，每次只改变诸多环境激励中的一 个，以便了解敏感器的响应并确定其特性。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （1）稳定性测试-多位置测试
稳定性测试的目的一般是评估陀螺仪逐次运行或逐次启动的漂 移及持续运行的漂移特性。 陀螺仪被放置在一个基座上，分别指向一系列相对于地理轴和 地球当地重力矢量的固定方向，或者可以采用一套转台将陀螺 仪精确地放置到需要的方向。 陀螺仪要在固定的温度范围内工作。陀螺仪加电并在预定的时 间内使温度达到稳态（工程称该过程为陀螺预热），并对陀螺 仪的信号进行记录。 在一次稳定性测试中，敏感器的一组通电可能要持续达1h。 对于更高等级的敏感器，持续时间可能要更长。 10
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （3）温度试验 测试方法
温度试验有多种方式可以采用，如： 允许陀螺仪的温度稳定，即“吸收”试验，或允许在给定的周期内 进行有控制的增加或降低，即热梯度试验。 上面所提的速率试验在各种温度下重复进行并记录陀螺仪的输 出信号。 随温度变化的关系可以由数学表达式来表示，它可以存储于计 算机中;如果陀螺仪安装有热传感器，用来进行对温度变化的在 线补偿。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
1、惯性敏感器误差测试原理概述 惯性敏感器测试的基本方式
确定敏感器或系统的特性可以采取下列的3 步方法: (1) 采用非常简单的测试进行粗检或粗评价，如在试验台上进行 单一的静态位置测试以确定其响应是否与设计者或制造者的 预测相一致。 (2) 从多位置测试进行静态测试和或标定以获得器件的性能参数。 (3) 进行动态测试。测试时器件处于运动状态，如旋转或具有加 速度的线性运动。这种形式的测试需要专门的测试设备，如 速率转台或振动台。
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现代导航测试技术
第八章 陀螺仪的测试、标定与补偿
2
第八章
陀螺仪方法 §8.2 光学陀螺仪的性能测试和 ALLAN方差分析法
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
1、惯性敏感器误差测试原理概述
为确定惯性敏感器对给定应用环境的适应性，需要对其进 行评估测试，以保证这些器件满足该应用的全部性能要求。 体现以下两层含义： 敏感器及系统要求所处的工作环境变化范围很大，从较 为平静的海上使用，到高敏捷地对空和空空导弹在超声 速或高超声速飞行时所承受的极高动态作用力的应用。 测试和标定方法需要反映应用的类型，同时且非常重 要的是要反映敏感器和系统的实际工作环境。
在这些测试中，被评估的标度因数一般特性为: (1) 标度因数的均值及其散布: (2) 速率转台的角速率改变时均值的变化，即其线性度; (3) 环境温度改变时标度因数的均值变化; (4) 陀螺仪响应的滞后。
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
2、陀螺仪误差测试的种类和方法 （2）速率传递试验 测试方法
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§8.1 陀螺仪误差测试的基本方法
1、惯性敏感器误差测试原理概述 惯性敏感器测试的基本遵循原则
组合测试方案。其概念是建立一个测试方案，采用最少量 的测试确定系统的性能和可靠性，原因是测试往往耗时且 昂贵。因此，在测试方案中，从鉴定测试和验收测试中记 录的数据可以作为组合测试方案的输入，特别是关于运行 数据及与时间有关的性能的变化。所有这些数据可以帮助 估计该系统潜在的可靠性及平均故障间隔时间。 随着惯性敏感器或系统研究和开发阶段的不断进展，测试愈加深 入以进一步研究其性能包线。评价尽可能多的敏感器对于建立被 测参数的置信水平是非常重要的。