CN108318051B - 一种闭环光纤陀螺阈值测试方法 - Google Patents

一种闭环光纤陀螺阈值测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108318051B
CN108318051B CN201711371430.4A CN201711371430A CN108318051B CN 108318051 B CN108318051 B CN 108318051B CN 201711371430 A CN201711371430 A CN 201711371430A CN 108318051 B CN108318051 B CN 108318051B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gyroscope
test
output
threshold
threshold value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711371430.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108318051A (zh
Inventor
田振
陈洪刚
谢良平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Original Assignee
Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC filed Critical Xian Flight Automatic Control Research Institute of AVIC
Priority to CN201711371430.4A priority Critical patent/CN108318051B/zh
Publication of CN108318051A publication Critical patent/CN108318051A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108318051B publication Critical patent/CN108318051B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

本发明属于光纤陀螺技术，涉及一种闭环光纤陀螺阈值的测试方法。本发明闭环光纤陀螺阈值测试方法，先确定光纤陀螺失效区，利用失效区陀螺零输出附近的线性度，分别进行正向阈值测试和负向阈值测试，然后以失效区宽度的一半处的测试值作为正向阈值和负向阈值。本发明在陀螺失效区内，以陀螺零输出附近的线性度来评价陀螺的阈值，零输出方法评价陀螺阈值机理清晰，在机理上真实评价闭环光纤陀螺的阈值。同时，本发明仅要求找到陀螺的在零输出附近的失效区，对转台的位置精度和测试工装的形位公差要求较低，便于灵活制定试验方案。

Description

一种闭环光纤陀螺阈值测试方法
技术领域
本发明属于光纤陀螺技术，涉及一种闭环光纤陀螺阈值的测试方法。
背景技术
闭环光纤陀螺的阈值是陀螺能敏感的最小输入角速率，反映了陀螺小角速率段的输出非线性度。陀螺的阈值通常和陀螺的零偏精度相当，为一小量，准确地获得陀螺的阈值是亟待解决的技术问题。
目前闭环光纤陀螺主流阈值测试方法(如《GJB 2426A-2004光纤陀螺仪测试方法》)借鉴普通线性仪表的评价方法，具体如下：给陀螺输入一小的基准角速率点
Figure BDA0001509716830000012
用此时陀螺的输出值Bi(i＝1～n)扣除陀螺在零输入时的输出值B0作为陀螺的真实输出Bi’，将陀螺的真实输出和输入的基准角速率点进行比较
Figure BDA0001509716830000013
然后逐渐减小输入的基准角速率，按照相同方法进行其他基准角速率的测试。当陀螺的真实输出和输入的基准角速率比值大于50％时，输入的基准角速率点即是陀螺的阈值。该种方法本质上是测试陀螺相对零输入时的分辨率，即如下式所示：
Figure BDA0001509716830000011
陀螺阈值的物理意义是陀螺能敏感的最小角速率，在主流方法的测试过程中，陀螺有可能仍能敏感到角速率，只是包含了一个固定的零位偏值B0。因此主流阈值测试方法不能获得陀螺的真实阈值。
闭环光纤陀螺在理论上不存在阈值，实际应用环境下因体积和重量的限制，光路和电路的交叉耦合会引起类似于激光陀螺的“闭锁效应”，使得光纤陀螺失效，从而存在一个陀螺能敏感角速率的极限。为此我们提出用失效区(光纤陀螺失效区)分析的方法测试闭环光纤陀螺的阈值。
发明内容
本发明的目的是：提出一种能够准确获得闭环光纤陀螺阈值的测试方法。
本发明的技术方案：一种闭环光纤陀螺阈值测试方法，确定光纤陀螺失效区，利用失效区陀螺零输出附近的线性度，分别进行正向阈值测试和负向阈值测试，然后以失效区宽度的一半处的测试值作为正向阈值和负向阈值。
对陀螺零输出的数据进行线性拟合，拟合误差大于50％的区域即为失效区。
进行正向阈值测试和负向阈值测试时，每次需向陀螺输出为0的方向旋转转台。
所述的闭环光纤陀螺阈值测试方法，其包括如下步骤：
步骤1：将待测产品固定的测试支架上，然后将测试支架固定在位置转台上，其中，待测陀螺敏感轴平行于单轴转台面，转台旋转轴指向天向；
步骤2：陀螺敏感轴正向朝东，采集若干时间的数据，根据输出数的大小和极性，确定转台应该偏移的方位角度，找到陀螺输出为待测阈值3倍至5倍的位置，在转台位置调整到位后，开始采集陀螺输出；
步骤3：向陀螺输出为0的方向旋转转台，每次旋转的角度Δθ相同，为待测阈值ΩT的1/3至1/5。即Δθ＝(1/3～1/5)×ΩT/15.041/cosφ，其中φ为测试场所的地理纬度；每个位置测试的时间根据陀螺的阿伦方差确定，依次测试零点附近各角度点的陀螺输出，输出值由负输出→0→正输出，完成正向阈值测试；
步骤4：对输出的数据进行线性拟合，拟合误差大于50％的区域，即为陀螺的失效区，失效区宽度的一半处的测试值作为陀螺的正向阈值；
步骤5：同理，按照相反方向旋转转台，陀螺输出值由正输出→0→负输出，完成负向阈值测试，得到负向阈值；
取测得的正、负向阈值的最大值作为陀螺的阈值。
本发明的有益效果：本发明采用失效区分析方法评价陀螺的阈值，即陀螺在失效区内，不敏感输入角速度，输出为零；以陀螺零输出附近的线性度来评价陀螺的阈值。零输出方法评价陀螺阈值机理清晰，在机理上真实评价闭环光纤陀螺的阈值。而陀螺的阈值通常为一小量，和陀螺的零偏精度相当，如测试阈值0.01°/h的陀螺需要通过输入地球的自转分量进行测试。有别于零输入方法需要精确的输入0.01°/h的角速率，对转台的位置精度和工装的形位公差要求较高。本发明零输出方法仅要求找到陀螺的在零输出附近的失效区，对转台的位置精度和测试工装的形位公差要求较低，便于灵活制定试验方案。
附图说明
图1为转台旋转一周陀螺输出曲线。
图2为失效区附近陀螺输出曲线。
图3为陀螺输出拟合误差曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明采用失效区分析方法评价陀螺的阈值，即陀螺在失效区内，不敏感输入角速度，输出为零；以陀螺零输出附近的线性度来评价陀螺的阈值。零输出方法评价陀螺阈值机理清晰，能从本质上反映陀螺的阈值。
本发明闭环光纤陀螺阈值测试方法具体实施时，包括如下步骤：
步骤1：将待测光纤陀螺固定的测试支架上，然后将测试支架固定在位置转台上。注意待测陀螺敏感轴平行于单轴转台面，转台旋转轴指向天向，以能够输入较小的地球自转分量。
步骤2：将光纤陀螺敏感轴正向朝东，以找到零输出位置，采集若干时间的光纤陀螺输出数据，根据输出数据的大小和极性，确定转台应该偏移的方位角度，找到光纤陀螺输出为待测阈值3倍至5倍的负位置，作为测试的起始位置，并将转台位置调整到位；
步骤3：向光纤陀螺输出为0的方向旋转转台，每次旋转的角度Δθ相同，为待测阈值ΩT的1/3至1/5，
即Δθ＝(1/3～1/5)×ΩT/15.041/cosφ，其中φ为测试场所的地理纬度，每个位置测试的时间根据光纤陀螺的阿伦方差确定，这样依次顺序测试零点附近各角度点的光纤陀螺输出，输出值由负输出→0→正输出，完成正向阈值测试，如图2所示；
步骤4：如图3所示，对输出的数据进行线性拟合，拟合误差大于50％的区域，即为陀螺的失效区，由于离开失效区的值通常比进入失效区的值大，为了减少测试误差通常以失效区宽度的一半处的测试值作为陀螺的正向阈值，能够较为真实的反应光纤陀螺阈值；
步骤5：同理，按照相反方向旋转转台，陀螺输出值由正输出→0→负输出，完成反向阈值测试，获得负向阈值；
步骤6：取测得的正、反转阈值的最大值作为陀螺的阈值，以保证光纤陀螺性能。
本发明采用失效区分析方法评价陀螺的阈值，在陀螺失效区内，以陀螺零输出附近的线性度来评价陀螺的阈值，零输出方法评价陀螺阈值机理清晰，在机理上真实评价闭环光纤陀螺的阈值。同时，本发明零输出方法仅要求找到陀螺的在零输出附近的失效区，对转台的位置精度和测试工装的形位公差要求较低，便于灵活制定试验方案。

Claims (4)

1.一种闭环光纤陀螺阈值测试方法，其特征在于，确定光纤陀螺失效区，利用失效区陀螺零输出附近的线性度，分别进行正向阈值测试和负向阈值测试，然后以失效区宽度的一半处的测试值作为正向阈值和负向阈值；
对陀螺零输出的数据进行线性拟合，拟合误差大于50％的区域即为失效区。
2.根据权利要求1所述的闭环光纤陀螺阈值测试方法，其特征在于，进行正向阈值测试和负向阈值测试时，每次需向陀螺输出为0的方向旋转转台。
3.根据权利要求1所述的闭环光纤陀螺阈值测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将待测产品固定的测试支架上，然后将测试支架固定在位置转台上，其中，待测陀螺敏感轴平行于单轴转台面，转台旋转轴指向天向；
步骤2：陀螺敏感轴正向朝东，采集若干时间的数据，根据输出数的大小和极性，确定转台应该偏移的方位角度，找到陀螺输出为待测阈值3倍至5倍的负位置，在转台位置调整到位后，开始采集陀螺输出；
步骤3：向陀螺输出为0的方向旋转转台，每次旋转的角度Δθ相同，为待测阈值ΩT的1/3至1/5，即Δθ＝(1/3～1/5)×ΩT/15.041/cosφ，其中φ为测试场所的地理纬度；每个位置测试的时间根据陀螺的阿伦方差确定，依次测试零点附近各角度点的陀螺输出，输出值由负输出→0→正输出，完成正向阈值测试；
步骤4：对输出的数据进行线性拟合，拟合误差大于50％的区域，即为陀螺的失效区，失效区宽度的一半处的测试值作为陀螺的正向阈值；
步骤5：同理，按照相反方向旋转转台，陀螺输出值由正输出→0→负输出，完成负向阈值测试，得到负向阈值。
4.根据权利要求3所述的闭环光纤陀螺阈值测试方法，其特征在于，取测得的正、负向阈值的最大值作为陀螺的阈值。
CN201711371430.4A 2017-12-15 2017-12-15 一种闭环光纤陀螺阈值测试方法 Active CN108318051B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711371430.4A CN108318051B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种闭环光纤陀螺阈值测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711371430.4A CN108318051B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种闭环光纤陀螺阈值测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108318051A CN108318051A (zh) 2018-07-24
CN108318051B true CN108318051B (zh) 2021-05-28

Family

ID=62892464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711371430.4A Active CN108318051B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 一种闭环光纤陀螺阈值测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108318051B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109115244B (zh) * 2018-10-08 2022-02-01 湖南航天机电设备与特种材料研究所 一种激光陀螺仪阈值测试方法
CN111089576A (zh) * 2019-12-18 2020-05-01 湖南航天机电设备与特种材料研究所 光纤陀螺实际输出值确定方法、光纤陀螺阀值测试方法
CN111829503B (zh) * 2020-07-10 2022-10-18 湖南航天机电设备与特种材料研究所 一种光纤陀螺阈值测试方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999304A (en) * 1997-08-04 1999-12-07 Honeywell, Inc. Fiber optic gyroscope with deadband error reduction
CN102519486A (zh) * 2011-12-14 2012-06-27 浙江大学 一种光纤陀螺阈值评测方法
CN106507917B (zh) * 2010-08-27 2014-03-26 中国航空工业第六一八研究所 一种激光陀螺锁区测试方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999304A (en) * 1997-08-04 1999-12-07 Honeywell, Inc. Fiber optic gyroscope with deadband error reduction
CN106507917B (zh) * 2010-08-27 2014-03-26 中国航空工业第六一八研究所 一种激光陀螺锁区测试方法
CN102519486A (zh) * 2011-12-14 2012-06-27 浙江大学 一种光纤陀螺阈值评测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高精度光纤陀螺死区分析与抑制方法的研究;杨慧慧;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20130315(第3期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108318051A (zh) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106017507B (zh) 一种用于中低精度的光纤惯组快速标定方法
CN100565115C (zh) 多位置捷联寻北系统方位效应的标定方法
CN102393210B (zh) 一种激光陀螺惯性测量单元的温度标定方法
CN109459054B (zh) 一种基于自准直跟踪的动基座姿态校准方法
CN108318051B (zh) 一种闭环光纤陀螺阈值测试方法
CN102062589B (zh) 基于光纤陀螺仪的角位移测量方法
CN102135420B (zh) 一种提高光纤陀螺仪角位移测量精度的方法
CN103697918B (zh) 一种三轴正交一轴斜置构型光纤陀螺惯测装置的标定方法
CN101246023A (zh) 微机械陀螺惯性测量组件的闭环标定方法
CN111089576A (zh) 光纤陀螺实际输出值确定方法、光纤陀螺阀值测试方法
CN104061895B (zh) 一种高精度测角仪器的精度检测方法
CN103822624A (zh) 一种单轴激光陀螺寻北仪及其寻北方法
CN102538822A (zh) 光纤陀螺仪的动态特性快速测试标定方法
CN101629830A (zh) 一种三轴一体高精度光纤陀螺的标定方法及装置
CN105509768A (zh) 一种单轴寻北仪的误差标定方法
CN110849294B (zh) 一种基于光纤陀螺的转台非正交度测试方法
CN102519448A (zh) 一种基于光纤陀螺的快速寻北方法
CN104006828B (zh) 一种惯性器件轴系误差标定方法
CN103487053A (zh) 一种任意二位置捷联寻北方法
CN102183263A (zh) 一种光纤陀螺常值漂移的标定方法
CN108036756B (zh) 一种利用加速度计进行双轴旋转惯性测量装置相邻轴线垂直度检查的方法
CN110954131B (zh) 一种光纤陀螺输入轴失准角标定工装
CN115574797A (zh) 一种基于转台位置模式的角速度测量误差的测试方法
CN103674066B (zh) 一种光纤陀螺分辨率的测试方法
Shun-qing et al. Impacts of installation errors on the calibration accuracy of gyro accelerometer tested on centrifuge

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant