光纤陀螺仪测试方法

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1、 光纤陀螺仪测试方法 1 范围 1 范围 本标准规定了作为姿态控制系统、 角位移测量系统和角速度测量系统中敏感器使用的单轴干涉性光纤陀螺仪（以下简称光纤陀螺仪）的性能测试方法。 2 规范性引用文件 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 321-1980 优先数和优先系数 CB 998 低压电器基本实验方法 GJB 585A-1998 惯性技术术语 GJ

2、B 151 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求 3 术语、定义和符号 3 术语、定义和符号 GJB 585A-1998 确立的以及下列术语、定义和符号适用于本标准。 13.1 术语和定义 3.1 术语和定义 3.1.1 干涉型光纤陀螺仪 interferometric fiber optic gyroscope 3.1.1 干涉型光纤陀螺仪 interferometric fiber optic gyroscope 仪萨格奈克（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间产生相位差， 其大小正比于

3、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。 3.1.2 陀螺输入轴 input axis of gyro 3.1.2 陀螺输入轴 input axis of gyro 垂直于光纤环圈等效平面的轴。 当光纤陀螺仪绕该轴有旋转角速度输入时，产生光纤环圈相对于惯性空间输入角速度的输出信号。 3.1.3 标度因数非线性度 scale factor nonlinearity 3.1.3 标度因数非线性度 scale factor nonlinearity 在输入角速度范围内， 光纤陀螺仪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。 3.1.4 零偏稳

4、定性 bias stability 3.1.4 零偏稳定性 bias stability 当输入角速度为零时， 衡量光纤陀螺仪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。 23.1.5 零偏重复性 bias repeatability 3.1.5 零偏重复性 bias repeatability 在同样条件下及规定间隔时间内，多次通电过程中，光纤陀螺仪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。 3.1.6 零偏温度灵敏度 bias temperature sensitivity 3.1.6 零偏温度灵敏度 bias temp

5、erature sensitivity 相对于室温零偏值， 由温度变化引起光纤陀螺仪零偏变化量与温度变化量之比，一般取最大值表示。 3.1.7 随机游走系数 random walk coefficient 3.1.7 随机游走系数 random walk coefficient 表征光纤陀螺仪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仪输出的角速度积分（角度）随时间积累的不确定性（角度随机误差） ，因此也可称为角随机游走（ARW） 。 3.1.8 频带宽度 bandwidth 3.1.8 频带宽度 bandwidth 光纤陀螺仪频率特性测试中， 规定在测得的幅频特性中幅值降低3

6、dB 所对应的频率范围。 3.1.9 输出延迟时间 output delay time 3.1.9 输出延迟时间 output delay time 光纤陀螺仪信号输出相对于信号输入的延迟时间中与输入频率无关的部分。 33.1.10 启动时间 turn-on time 3.1.10 启动时间 turn-on time 光纤陀螺仪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。 3.1.11 预热时间 warm-up time 3.1.11 预热时间 warm-up time 针对带温控的高精度光纤陀螺仪的一项技术指标， 光纤陀螺仪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

7、时间。 3.2 符号 3.2 符号 下列符号适用于本标准： A角度到激光干涉仪输出电压的比例因子； 0B零偏平均值，单位为度每小时（） ； /h0iB第i次测试的零偏，单位为度每小时（） ； /h0B零偏，单位为度每小时（） ； /hrB零偏重复性，单位为度每小时（） ； /hsB零偏稳定性，单位为度每小时（） ； /hoiB第i个试验温度点的光纤陀螺仪零偏，单位为度每小时 （） ； /homB室温下的光纤陀螺仪零偏，单位为度每小时（） ； /htB零偏温度灵敏度，单位为度每小时每摄氏度（） ； /hCWB频带宽度，单位为赫兹（） ； Hz(1 )(2 )FF、分别在第一、二种安装位置上，转台

8、反转若干圈光纤4陀螺仪输出量的平均值； (1 )(2 )FF+、+分别在第一、二种安装位置上，转台正转若干圈光纤陀螺仪输出量的平均值； ( ) tF光纤陀螺仪在t时刻的输出值； F光纤陀螺仪输出量的平均值； 0F拟合零位； 0( )iF t光纤陀螺仪在第i个采样点的输出值； iF光纤陀螺仪在 时刻输出的单边幅值； itjpF光纤陀螺仪在第j个输入角速度ij时的第p个输出值； jF第j个输入角速度ij时光纤陀螺仪输出值； LF光纤陀螺仪在角振动台允许最低频率时输出的单边幅值； mF光纤陀螺仪输出的单边幅值； eF测试结束时，光纤陀螺仪输出的平均值； sF测试开始时，光线陀螺仪输出的平均值； jF

9、第j个输入角速度ij所对应拟合直线上计算的光纤陀螺仪输出值； rF转台静止时，光纤陀螺仪输出的平均值； iG第i个频率下测试的光纤陀螺仪幅值增益； K标度因数； ( )K反转输入角速度范围内光纤陀螺仪标度因数； ( )K+正转输入角速度范围内光纤陀螺仪标度因数； 5K标度因数不对称性， 单位为百分之 （%） 或百万分之 （ppm） ； DK直流增益； iK第i次测试的标度因数； mK室温下，光纤陀螺仪标度因数； nK标度因数非线性度， 单位为百分之 （%） 或百万分之 （ppm） ； rK标度因数重复性，单位为百分之（%）或百万分之（ppm） ； tK标度因数温度灵敏度，单位为百分之每摄氏度（

10、）或百万分之每摄氏度（%/ C/ppmC） ； K标度因数平均值； M输入角速度个数； 采样次数； n( )NER噪声等效速率，单位为度每小时（） ； /hiP相位延迟，单位为度（） ； Q测试次数； RWC随机游走系数； s算子； Lalapce0t初始采样间隔时间，单位为秒（ ） ； sdT延迟时间，单位为秒（ ） ； siT第i个试验温度，单位为摄氏度（） ； Cjt第j个采样点时间，单位为秒（ ） ； smT室温，单位为摄氏度（） ； C输入轴失准角，单位为度（） ； 6j第j个输入角速度ij时，输出值的非线性偏差，单位为百分之（%）或百万分之（ppm） ； j第j个输入基准轴（IRA

11、）偏北角，单位为度（） ； 1234、 、分别为第一、二、三、四种安装位置时的失准角，单位为度（） ； jF光纤陀螺仪输出增量； jF按拟合直线计算的光纤陀螺仪输出增量； 角振动台在t时刻的振动角度，单位为度（） ； &光纤陀螺仪输入的角速度，单位为度每小时（） ； /hm角振动的单边幅值，单位为度（） ； 采样间隔时间，单位为秒（ ） ； sjv拟合误差； 1,PP+第与第个数组平均的差； 1P+PF光纤陀螺仪输出的初始相位，单位为度（） ； 角振动台的初始相位，单位为度（） ； 开始转动时IRA的偏北角，单位为度（） ； 试验场所地理纬度角，单位为度（） ； e地球自转角速度，单位为度每小

12、时（） ； /h转台转动角速度，单位为度每秒（） ； /si第i个输入信号频率，单位为赫兹（） ； Hz速率转台转速，单位为度每秒（） ； /s0( )it在第i个采样点的输出角速率，单位为度每小时（） ； /h7ij第j个输入角速度，单位为度每小时（） ； /hj输入角速度，单位为度每小时（） ； /h( )p始于第p个数据电并含有 个数据的一个数组上的输出角速度的数组平均； k2( )随机变量集合1,1,1pppnk+=+L的方差。 注：光纤陀螺仪的输出单位为安培（） 、毫伏（）或脉冲数等。 AmV4 测试条件与测试设备 4 测试条件与测试设备 4.1 测试条件 4.1 测试条件 4.1.

13、1 环境条件 4.1.1 环境条件 4.1.1.1 大气条件大气条件 标准大气条件如下： a） 环境温度：15C 35C； b） 相对湿度：2080； c） 大气压力：测试场所的气压。 仲裁试验的标准大气条件如下： a） 环境温度：23C2C； b） 相对湿度：505； c） 大气压力：86106kPa。 kPa4.1.1.2 磁场磁场 8测试场地的磁场， 其最大垂直分量和水平分量应符合产品专用技术条件要求。 试验时电路廉洁的电磁兼容性应满足 GJB 151 要求。 4.1.1.3 振动振动 试验基座安装在独立的地基上， 基座振动的频率和幅值应符合产品技术条件的要求。 4.1.2 安装条件 4

14、.1.2 安装条件 4.1.2.1 概述概述 光纤陀螺仪安装在测试工作台上的夹具中， 宜与实际使用的安装条件一致。各项测试中的定位精度，由测试工作台及安装夹具的精度来保证，应符合产品专用技术条件的要求。 必要时应考虑安装部件的热设计与机械设计等的影响。 如果需要对其进行温度控制，应规定： a） 设备工作温度； b） 温度测定方法； c） 确定热平衡的标准。 必要时，测试设备应提供测量和控制温度梯度的手段。 4.1.2.2 机械条件机械条件 安装光纤陀螺仪时，输入基准轴IRA相对于测试夹具的对准精度应符合产品专用技术条件的要求。 4.1.2.3 热条件热条件 9所有需要稳定温度的测试均需要在光纤

15、陀螺仪处于热平衡状态下进行，安装夹具按使用中的热平衡条件进行热设计，安装界面温度要求与使用中的界面温度相一致。 4.1.3 供电条件 4.1.3 供电条件 光纤陀螺仪所有供电电源的阻抗、电压、频率、纹波、预热及工作电流都应符合产品专用技术条件的要求。 4.1.4 陀螺仪输出极性规定 4.1.4 陀螺仪输出极性规定 按右手螺旋定则以四指指向光纤陀螺仪旋转方向， 拇指指向光纤陀螺仪输入轴正方向。光纤陀螺仪绕其输入轴正向旋转时，其输出信号为正。 4.1.5 光纤陀螺仪轴的规定 4.1.5 光纤陀螺仪轴的规定 OXOY、是光纤环圈平面内两个相互垂直的轴，和与光纤陀螺仪输入轴OXOYIA（即） 正交，

16、且三个轴的正方向满足OX的规定； OZOYIA=IRA（即） 、和是安装基准轴，这三个轴名义上分别与ozoxoyIAOXOY、平行，且三个轴的正方向满足ox oyIRA=的规定，应在光纤陀螺仪壳体上用标记标明基准轴。 104.2 测试设备 4.2 测试设备 4.2.1 一般要求 4.2.1 一般要求 测试设备的精度和频率特性应与光纤陀螺仪性能规范的要求相匹配，测试设备的随机误差应小于光纤陀螺仪随即误差的1 3至1 5。测试设备的性能应稳定可靠，应装有安全限制装置，以免光纤陀螺仪在电、机械、热等方面过载或输入量过大。 所有测试设备均应有规定期限内的检定合格证。 4.2.2 温度试验箱要求 4.2.2 温度试验箱要求 对温度试验箱