CN110068355A - 一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法 - Google Patents

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张晓雅
刘红光
梁瑾
朱学毅
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Abstract

本发明涉及一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法,其技术特点在于:包括以下步骤:步骤1、同步采集转台位置和陀螺输出数据并记录;步骤2、根据步骤1同步采集的转台位置和陀螺输出数据,进行光纤陀螺标度因数指标自动测试,计算标度因数指标。本发明通过对速率/位置转台的自动控制和位置数据实时采集,得到转台实际转速,并使用转台实际转速与同步采集的陀螺输出联合进行标度因数指标计算,提高标度因数指标测试的准确性。

Description

一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法
技术领域
本发明光纤陀螺技术领域,涉及光纤陀螺标度因数指标测试方法,尤其是一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法。
背景技术
光纤陀螺是一种完全不同于传统机电陀螺的新一代惯性仪表,可用于航天、航空、航海、兵器等各种军用、民用和工业领域。标度因数值、标度因数非线性度、标度因数不对称度和标度因数重复性是光纤陀螺重要的指标,是光纤陀螺的必测项。目前光纤陀螺标度测试主要按照GJB2426-2004要求,陀螺安装于转台安装面上,一共需要测试7组,每组按照固定的转速序列(例:0°/s、±0.001°/s、±0.01°/s、±0.1°/s、±1°/s、±2°/s、±5°/s、±10°/s、±20°/s、±50°/s、±100°/s、±10°/s)设置转台转动,同时记录陀螺输出。将转台输入转速和陀螺输出按照最小二乘法拟合得到标度因数值、拟合零位、标度因数非线性度以及标度因数不对称度。7组标度因数测试完成之后,计算得到标度因数重复性。
转速序列中低转速(小于1°/s)较多,而大多数转台在低速控制中精度较差,即转台名义转速与实际转速存在一定的误差,而根据传统测试方法,进行标度因数计算时用的都是转台的名义转速,这样就会造成测得的标度因数指标不准确,因此亟需一种光纤陀螺标度因数高精度测试方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出一种设计合理、测试准确性高且测试效率高的光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的:
一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法,包括以下步骤:
步骤1、同步采集转台位置和陀螺输出数据并记录;
步骤2、根据步骤1同步采集的转台位置和陀螺输出数据,进行光纤陀螺标度因数指标自动测试,计算标度因数指标。
而且,所述步骤1的具体步骤包括:
(1)设置转台通讯参数和转台信息发送频率;
(2)当转台最高发送频率到达100Hz以上时,设置转台速率和加速度,并实时采集转台当前位置输出;
(3)通过对转台前后位置对比计算转台当前持续速率和转动方向,实时监测转台转动状态,待持续速率稳定后,开始同步采集转台位置和陀螺输出数据并计时;
(4)当计时达到设定时长时,记录陀螺数据和转台位置数据。
而且,所述步骤2的具体步骤包括:
(1)初始化后开启陀螺标度因数测试;
(2)打开被测陀螺电源,开电十分钟后进行转台控制和同步数据采集;
(3)重复设置转速和同步采集数据直至所有转速测试完毕;
(4)设置转台回零并静止后采集陀螺数据,并对转台和陀螺数据进行处理,得到标度因数性能指标。
而且,所述步骤2第(2)步的转台控制和同步数据采集的具体步骤包括:
①设置转台位置回零并静止后采集陀螺数据;
②设置转台转速,实时监测转台转动状态,待持续转动速率稳定后,同步采集转台位置和陀螺输出数据。
本发明的优点和有益效果:
1、本发明通过对速率/位置转台的自动控制和位置数据实时采集,得到转台实际转速,并使用转台实际转速与同步采集的陀螺输出联合进行标度因数指标计算,提高标度因数指标测试的准确性。
2、本发明提出了一种速率转台在标度因数测试中高效率、高精度的控制及位置数据采样方法,该方法可根据标度因数测试流程进行转台速率、位置、和回零设置,并通过转台输出位置信息准确计算获取当前速率,到达所设置的速率后立刻开启陀螺数据采集,保证了标度因数测试中转台速率输入的效率和准确性。
3、本发明实现了陀螺数据与转台位置同步采集,使陀螺输出和转台位置输出能准确对应,通过计算得到同步采样时长内的转台实际转速均值和陀螺输出均值。该方法还优化了标度因数测试流程,不同于传统测试方法中正转速和负转速交替进行的测试,而是正转速从最小到最大、负转速从最大到最小的测试方法,提高了转台的执行效率,节省了测试时间。而且,本发明通过转台位置输出和陀螺输出的同步采样技术,得到标度因数测试中转台真实速率和陀螺输出,使标度因数指标计算更加准确。
4、本发明提出了一种可实时显示多通道陀螺数据曲线、陀螺温度曲线和转台位置曲线的测试方法,该方法通过多线程、模块化、数据流和状态机等程序设计方法,实现了对转台的自动控制、数据采集处理,对多通道光纤陀螺的数据采集、同步和标度因数指标计算功能。
5、本发明可以对光纤陀螺标度因数各项指标进行高精度的自动测试,通过对转台的自动控制和实时状态监测,优化测试流程,使标度因数测试中各转速间的间隔时间尽可能缩短;并通过自动化测试,可同时进行多通道光纤陀螺测试,提升测试效率,降低人工成本和光纤陀螺生产成本;且规避了转台控制精度带来的标度因数误差,提高了标度因数指标测试的准确性的同时提升测试效率。
6、本发明的数据采集及数据处理方法具有多通道陀螺数据、陀螺温度数据和转台位置/速率数据处理和曲线显示功能,具有良好的人机交互功能。
附图说明
图1为本发明的转台位置采集与状态确认流程图;
图2为本发明的标度因数高精度测试流程图;
图3为本发明的转台名义转速非线性偏差曲线图;
图4是本发明的转台实际转速非线性偏差曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述:
一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法,通过对转台进行控制、同步采集转台位置数据和陀螺输出数据,并根据转台实际转速和陀螺数据计算标度因数指标;如图1和图2所示,包括以下步骤:
步骤1、同步采集转台位置和陀螺输出数据并记录;
所述步骤1的具体步骤包括:
(1)设置转台通讯参数和转台信息发送频率;
(2)当转台最高发送频率到达100Hz以上时,设置转台速率和加速度,并实时采集转台当前位置输出;
(3)通过对转台前后位置对比计算转台当前持续速率和转动方向,实时监测转台转动状态,待持续速率稳定后,开始同步采集转台位置和陀螺输出数据并计时;
(4)当计时达到设定时长时,记录陀螺数据和转台位置数据。
在本实施例中,图1为速率位置转台高效率、高精度程序控制技术流程图。按照转台最高发送频率(100Hz以上)实时采集转台位置输出,并通过前后位置对比计算当前持续速率和转动方向,确保标度因数自动测试中转速的准确性和实时性。待速率稳定后开始同步采集转台位置和陀螺输出数据,以备计算标度因数指标。
步骤2、根据步骤1同步采集的转台位置和陀螺输出数据,进行光纤陀螺标度因数指标自动测试,计算标度因数指标。
所述步骤2的具体步骤包括:
(1)初始化后开启陀螺标度因数测试;
(2)打开被测陀螺电源,开电十分钟后进行转台控制和同步数据采集;
所述步骤2第(2)步的转台控制和同步数据采集的具体步骤包括:
①设置转台位置回零并静止后采集陀螺数据;
②设置转台转速,实时监测转台转动状态,待持续转动速率稳定后,同步采集转台位置和陀螺输出数据。
(3)重复设置转速和同步采集数据直至所有转速测试完毕;
(4)设置转台回零并静止后采集陀螺数据,并对转台和陀螺数据进行处理,得到标度因数性能指标。
在本实施例中,图2为标度因数指标高精度自动测试流程图。软件初始化后开启标度因数测试流程,开电十分钟后进入转台控制和数据采集流程:转台静止,采集陀螺数据30s,设置转台转速,实时监测转台转动状态,待持续转动速率稳定后同步采集转台位置和陀螺输出数据30s,重复设置转速和同步采集数据直至所有转速测试完毕。最后转台回零并静止,采集陀螺数据30s。软件判定完成所有测试步骤后,自动处理转台和陀螺数据,得到标度因数性能指标。
在本实施例中,本发明采用多线程设计方法进行软件设计,包括事件处理线程、转台速率控制线程和陀螺数据采集及标度因数测试流程控制线程。事件处理线程负责对状态改变事件(包括对转速序列设置、系统开始/停止运行、转台速率稳定状态的通知等)进行优先处理。转台速率控制线程负责对转台进行停车、回零位、设置转速等控制并采集转台当前位置以计算转速。陀螺数据采集及标度因数测试流程控制线程负责自动测试流程控制,运用状态机设计方法,通过初始化和转速序列设置保存自动测试中的数十个状态,实时判断当前测试状态和准备进行下一个状态。软件采用数据流控制方法实现数据同步采集,使转台实际转速和陀螺输出在时间上精确对应。
图3为传统标度因数测试方法得到的标度因数非线性偏差曲线,图中非线性偏差峰峰值为10ppm左右。图4为本发明测试方法得到的标度因数非线性偏差曲线,非线性偏差峰峰值降至6ppm以内,表一为标度因数计算数据。
表1传统方法和本发明方法标度因数测试数据及结果
由表1数据可以看出传统方法在转台速率取值时具有一定的误差,通过本发明对转台速率进行精确计算后,标度因数指标计算结果有了明显提高。
需要强调的是,本发明所述实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1、同步采集转台位置和陀螺输出数据并记录;
步骤2、根据步骤1同步采集的转台位置和陀螺输出数据,进行光纤陀螺标度因数指标自动测试,计算标度因数指标。
2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法,其特征在于:所述步骤1的具体步骤包括:
(1)设置转台通讯参数和转台信息发送频率;
(2)当转台最高发送频率到达100Hz以上时,设置转台速率和加速度,并实时采集转台当前位置输出;
(3)通过对转台前后位置对比计算转台当前持续速率和转动方向,实时监测转台转动状态,待持续速率稳定后,开始同步采集转台位置和陀螺输出数据并计时;
(4)当计时达到设定时长时,记录陀螺数据和转台位置数据。
3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法,其特征在于:所述步骤2的具体步骤包括:
(1)初始化后开启陀螺标度因数测试;
(2)打开被测陀螺电源,开电十分钟后进行转台控制和同步数据采集;
(3)重复设置转速和同步采集数据直至所有转速测试完毕;
(4)设置转台回零并静止后采集陀螺数据,并对转台和陀螺数据进行处理,得到标度因数性能指标。
4.根据权利要求3所述的一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法,其特征在于:所述步骤2第(2)步的转台控制和同步数据采集的具体步骤包括:
①设置转台位置回零并静止后采集陀螺数据;
②设置转台转速,实时监测转台转动状态,待持续转动速率稳定后,同步采集转台位置和陀螺输出数据。
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