Methods for testing laser gyroscope
1 Scope
1.1 Subject content
This standard specifies the relevant terms of single-axis laser gyroscope (hereinafter referred to as “gyroscope”) and the methods for testing its performance.
1.2 Application scope
This standard is applicable to the performance testing of gyroscopes used on various carriers in the land, sea, air and space fields.
This standard may also serve as a reference for the performance testing of three-axis laser gyroscope.
1.3 Application guide
For the test items listed in this standard, those with the same test equipment and similar test procedures can be tested together as needed, and then their respective test data can be processed with their corresponding calculation methods accordingly.
2 Normative references
GB 321-80 Preferred numbers and preferred number series
GJB 585-88 Inertial technical terms
3 Definitions
Terms not defined in this standard shall be as specified in GJB 585.
?
3.1
laser gyroscope
device for measuring angular velocity and angle, which is based on sagnac effect and composed of a ring laser resonator, and when it rotates around the vertical line of the equivalent plane of the closed optical path, the resonant frequencies of the two beams transmitted backwards are different, their frequency difference is proportional to the angular velocity of the resonator rotating relative to the inertial space, and the output pulse number is proportional to the rotating angle, so by checking the frequency difference and the pulse number, the angular velocity and rotating angle of the gyroscope can be obtained
3.2
input axis, IA
axis perpendicular to the equivalent plane of the closed optical path, when the gyroscope rotates around this axis, the maximum output will be produced
3.3
input reference axis, IRA
axis perpendicular to the mounting surface of gyroscope, nominally parallel to the input axis
3.4
input axis misalignment, γm
angle between input axis and input reference axis, mrad
3.5
input angular rate, Ω
angular displacement of the gyroscope around the input axis per unit time, also referred to as the input rate, (°)/s
?
3.6
scale factor, K
ratio of the output to the input of gyroscope, it is proportional to the area of closed loop and inversely proportional to the total length of the optical path and the working wavelength, p/(")
3.7
scale factor nonlinearity, Km
within the range of input angular rate, the ratio of the maximum deviation of gyroscope output to input relative to the scale factor to the scale factor, ppm
3.8
scale factor asymmetry, Ka
within the range of input angular rate, the ratio of the difference of scale factor between the forward and reverse input angular rate of gyroscope and its average value, ppm
3.9
scale factor repeatability, kr
consistency between scale factors of gyroscope when measured repeatedly under the same conditions and at specified intervals, expressed as the ratio of the standard deviation of the scale factors obtained from each test to its average value, ppm, %
3.10
scale factor temperature sensitivity, kt
relative to the scale factor at room temperature, ratio of the relative change in the gyroscopic scale factor due to temperature change to the change of temperature, generally expressed as a maximum, ppm/°C, %/°C
?
3.11
maximum input angular rate, Ωmax
maximum input angular rate of gyroscope in forward and reverse directions, within this range, the scale factor nonlinearity of gyroscope meets the specified requirements, (°)/s
3.12
lock-in threshold, Ω
maximum input angular rate at which the gyroscope output is unresponsive under the unbiased condition, it is a synchronization effect between the resonant frequencies of two beams transmitted backwards in the resonator caused by various non-uniformities present in the resonator loop of the gyroscope, (°)/s
3.13
threshold, Ω
minimum input to which the gyroscope may respond, and the output from that input shall be at least 50% of the desired output calculated at the scale factor, (°)/h
3.14
bias, B0
output of gyroscope when the input angular rate is zero, expressed as the equivalent input angular rate corresponding to the average value of output measured within the specified time, (°)/h
3.15
bias stability, Bs
degree of dispersion of the gyroscope output relative to its mean value when the input angular rate is zero, expressed as the equivalent input angular rate corresponding to the standard deviation of the output within the specified time, also referred to as zero drift, (°)/h
?
3.16
bias repeatability, Br
consistency between biases of gyroscope when it is measured repeatedly under the same conditions and intervals, expressed as the standard deviation of bias obtained from each test, (°)/h
3.17
bias temperature sensitivity, Bt
relative to bias at room temperature, ratio of gyroscope bias change due to temperature variation to temperature variation, generally expressed as the maximum value, (°)/h/°C
3.18
bias magnetic sensitivity, Bm
ratio of gyroscope bias change due to magnetic field to magnetic field strength, (°)/h/mT
3.19
random walk coefficient, RWC
error coefficient of the gyroscope random angle accumulated over time caused by white noise, (°)/h1/2
3.20
warm-up time, Tw
under specified working conditions, time required for the gyroscope to reach the specified performance from energy supply, s
4 General requirements
None.
5 Specific requirements
5.1 Test conditions
?
5.1.1 Standard atmospheric conditions
a. Ambient temperature: 15~35℃;
b. Relative humidity: 20%~80%;
c. Atmospheric pressure: air pressure at the test site.
5.1.2 Test site
a. The test bench shall be mounted on a separate foundation, and the temperature within the site shall not vary by more than ±2°C;
b. Accurate geographical latitude angle and geographical north reference shall be available at the site;
c. The vibration frequency and amplitude of the base and the magnetic field of the environment shall meet the requirements of product specifications.
5.1.3 Mounting conditions
The gyroscope shall be mounted in the fixture on the test bench, and it is desirable that the mounting conditions be the same as for actual use. The positioning accuracy in each test shall be guaranteed by the accuracy of the test bench and mounting fixture, and shall meet the requirements of product specifications.
5.1.4 Requirements for steering of gyroscope
Looking down on the turntable, it is forward when the turntable rotates counterclockwise. Mount the gyroscope on the turntable. When the turntable rotates forward, the output of the gyroscope is the forward rotation output. According to the right-hand screw rule, the four fingers shall point to the rotating direction of the gyroscope and the thumb shall point to the positive direction of the input axis of the gyroscope.
5.1.5 Requirements for the axis of gyroscope
LA and NA are two mutually perpendicular axes in the laser beam plane. LA passes through the center line of the laser branch containing single electrode (or generating maximum gain in resonator) in gyroscope, and NA bisects the laser branch containing LA, and it can be regarded as an axis of symmetry. LA and NA shall orthogonal to the input axis (IA) of gyroscope, and the positive directions of the three axes shall meet the requirements of ;
IRA, LRA, and NRA are reference axes determined during gyroscope installation, which shall nominally parallel to IA, LA, and NA, respectively, and the positive direction of the three axes shall meet the requirements of . And the three reference axes shall be marked on the gyroscope shell.
5.2 Test equipment
5.2.1 Requirements for accuracy of test equipment
The test equipment shall have a product certificate and be within the validity period of metrological verification.
The accuracy and frequency characteristics of the test equipment shall meet the performance requirements of the gyroscope. The systematic error and accidental error of the test equipment shall be less than one tenth and one third of the corresponding errors of gyroscope, respectively.
5.2.2 Requirements for temperature test chamber
a. Where the gyroscope is in operation in the temperature test chamber, it shall be so positioned that the corresponding requirements for accuracy can be met;
b. The gyroscope mounting fixture shall have good thermal conductivity;
c. The temperature in the temperature test chamber shall be monitored by its internal temperature sensor. Unless otherwise specified, the operating temperature of the gyroscope is considered to be stable when the gyroscope is in operation and the temperature of the component with the greatest heat capacity in it does not vary by more than 2°C per hour at the specified test temperature. Or the operating temperature of the gyroscope is considered to be stable after keeping the gyroscope constant for a certain time at the specified test temperature.
1 Scope
1.1 Subject content
1.2 Application scope
1.3 Application guide
2 Normative references
3 Definitions
4 General requirements
5 Specific requirements
5.1 Test conditions
5.1.1 Standard atmospheric conditions
5.1.2 Test site
5.1.3 Mounting conditions
5.1.4 Requirements for steering of gyroscope
5.1.5 Requirements for the axis of gyroscope
5.2 Test equipment
5.2.1 Requirements for accuracy of test equipment
5.2.2 Requirements for temperature test chamber
5.3 Test item and method
5.3.1 Scale factor
5.3.2 Scale factor nonlinearity
5.3.3 Scale factor asymmetry
5.3.4 Scale factor repeatability
5.3.5 Scale factor temperature sensitivity
5.3.6 Maximum input angular rate
5.3.7 Lock-in threshold
5.3.8 Threshold
5.3.9 Input axis misalignment
5.3.10 Bias
5.3.11 Bias stability
5.3.12 Bias repeatability
5.3.13 Bias temperature sensitivity
5.3.14 Bias magnetic sensitivity
5.3.15 Random walk coefficient
中華人民共和國國家軍用標準
FL6615 GJB 2427—95
_______________________________________________________________________________
激光陀螺儀測試方法
Methods for laser gyroscope test
1995-05-31 發布 1995-12-01 實施
_______________________________________________________________________________
國防科學技術工業委員會 批準
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中華人民共和國國家軍用標準
激光陀螺儀測試方法
GJB2427—95
Methods for laser gyroscope test
_______________________________________________________________________________
1 范圍
1.1 主題內容
本標準規定了單軸激光陀螺儀(以下簡稱陀螺儀)有關術語及性能的測試方法。
1.2 適用范圍
本標準適用于陸、海、空及航天等領域中各類運載體上所用陀螺儀的性能測試。三軸激光陀螺儀的性能測試,亦可參照使用。
1.3 應用指南
對本標準所列各測試項目,可根據需要,將若干測試設備相同,測試程序相近的項目統一進行測試,然后再按各項目相應的計算方法對測試數據進行處理。
2 引用文件
GB 321—80優先數和優先數系
GJB 585—88慣性技術術語
3 定義
本標準未定義術語按GJB585的規定。
3.1 激光陀螺儀 laser gyroscope
以薩格納(sagnac)效應為基礎的由環形激光諧振腔構成的測量角速度及角度的裝置。當其繞閉合光路等效平面垂線旋轉時,相反傳輸的兩光束諧振頻率不同,頻差正比于諧振腔相對于慣性空間轉動的角速度,輸出脈沖數正比于轉過的角度,檢測頻差及脈沖數,即可分別知道陀螺儀轉動的角速度及轉過的角度。
3.2輸入軸IA input axis
垂直于閉合光路等效平面的軸。當陀螺儀繞該軸旋轉時,將引起最大輸出量。
3.3輸入基準軸IRA input reference axis
與陀螺儀安裝面垂直的軸,名義上平行于輸入軸。
3.4輸入軸失準角γm input axis misalignment
輸入軸與輸入基準軸之間的夾角,mrad。
3.5 輸入角速率Ω input angular rafe
單位時間內陀螺儀繞輸入軸的角位移,也可稱為輸入速率,(°)/s。
3.6標度因數 K scale factor
陀螺儀輸出量與輸入量之比。它與閉合環路面積成正比,與光路總長度和工作波長成反比,P/(″)。
3.7標度因數非線性度 Km scale factor nonlinearity
在輸入角速率范圍內,陀螺儀輸出量與輸入量的比值相對于標度因數的最大偏差與標度因數之比,ppm。
3.8標度因數不對稱度Kn scale factor asymmetry
在輸入角速率范圍內,陀螺儀正、反方向輸入角速率的標度因數差值與其平均值之比,ppm。
3.9標度因數重復性kr scale factor repeatability
在同樣條件下及規定間隔時間,重復測量陀螺儀標度因數之間的一致程度。以各次測試所得標度因數的標準偏差與其平均值之比表示,ppm,%。
3.10標度因數溫度靈敏度kt scale factor temperature sensitivity
相對于室溫標度因數,由溫度變化引起的陀螺儀標度因數相對變化量與溫度變化量之比,一般取最大值表示,ppm/℃,%/℃。
3.11最大輸入角速率Ωmax maximum input angular rate
陀螺儀正、反方向輸入角速率的最大值,在此輸入角速率范圍內,陀螺儀標度因數非線性度滿足規定要求,(°)/s。
3.12閉鎖閾值Ω lock—in threshold
在未加偏頻條件下,陀螺儀輸出無響應時的最大輸入角速率。它是由陀螺儀諧振腔環路中存在的各種非均勻性引起的腔內反向傳輸兩光束諧振頻率間的同步效應,(°)/s。
3.13 閾值Ω threshold
陀螺儀能敏感的最小輸入量,由該輸入量產生的輸出量至少應等于按標度因數所期望輸出值的50%,(°)/h。
3.14 零偏B0 bias
當輸入角速率為零時,陀螺儀的輸出量。以規定時間內測得的輸出量平均值相應的等效輸入角速率表示,(°)/h。
3.15 零偏穩定性 Bs bias stability
當輸入角速率為零時,衡量陀螺儀輸出量圍繞其均值的離散程度,以規定時間內輸出量的標準偏差相應的等效輸入角速率表示,也可稱為零漂,(°)/h。
3.16 零偏重復性 Br bias repeatability
在同樣條件下及規定間隔時間,重復測量陀螺儀零偏之間的一致程度,以各次測試所得零偏的標準偏差表示,(°)/h。
3.17 零偏溫度靈敏度 Bt bias temperature sensitivity
相對于室溫零偏,由溫度變化引起的陀螺儀零偏變化量與溫度變化量之比,一般取最大值表示,(°)/h/℃。
3.18 零偏磁場靈敏度Bm bias magnetic sensitivity
由磁場引起的陀螺儀零偏變化量與磁場強度之比,(°)/h/mT。
3.19 隨機游走系數 RWC random walk coefficient
由白噪聲產生的隨時間累積的陀螺儀隨機角誤差系數,(°)/h1/2。
3.20 預熱時間 Tw warm—up time
陀螺儀在規定的工作條件下,從供給能量開始至達到規定性能所需要的時間,s。
4 一般要求
本章無條文。
5 詳細要求
5.1 測試條件
5.1.1 標準大氣條件
a. 環境溫度:15~35℃;
b. 相對濕度:20%~80%;
c. 大氣壓力:測試場所的氣壓。
5.1.2 測試場所
a. 測試工作臺安裝在獨立的地基上,場所內溫度變化不超過±2℃;
b. 具備精確的地理緯度角以及地理北向基準;
c. 基座振動的頻率及幅值,環境的磁場應符合產品規范的要求。
5.1.3 安裝條件
陀螺儀安裝在測試工作臺上的夾具中,宜與實際使用時的安裝條件一致。各項測試中的定位精度,由測試工作臺及安裝夾具的精度來保證,應符合產品規范的要求。
5.1.4 陀螺儀轉向規定
俯視轉臺,轉臺以逆時針方向旋轉時為正轉。將陀螺儀安裝在轉臺上,轉臺正轉時陀螺儀輸出為正轉輸出,按右手螺旋定則以四指指向陀螺儀旋轉方向,拇指指向陀螺儀輸入軸正方向。
5.1.5 陀螺儀軸的規定
LA和NA是激光束平面內兩個相互垂直的軸,LA通過陀螺儀中包含單電極(或諧振腔中產生最大增益)激光支路的中心線,NA把包含LA的激光支路一分為二,NA可以被看作是對稱軸。LA和NA與陀螺儀輸入軸IA正交,且三個軸的正方向滿足 的規定;
IRA、LRA和NRA是根據安裝確定的基準軸,這三個軸名義上分別與IA,LA,NA平行,且三個軸的正方向滿足 的規定,應在陀螺儀殼體上用標記標明這三個基準軸。
5.2 測試設備
5.2.1 測試設備精度要求
測試設備應有產品合格證,并在計量有效期內。
測試設備的精度和頻率特性應與陀螺儀的性能要求相匹配。測試設備的系統誤差和偶然誤差應分別小于陀螺儀相應誤差的十分之一和三分之一。
5.2.2 溫度試驗箱要求
a. 在溫度試驗箱內陀螺儀處于工作狀態時,其定位條件應滿足相應精度要求;
b. 陀螺儀安裝夾具應具有良好的熱傳導性;
c. 溫度試驗箱內的溫度由其內部的溫度傳感器監測。除另有規定外,在陀螺儀處于工作狀態時,當其內部熱容量最大部件在規定測試溫度下,每小時溫度變化不大于2℃時,認為陀螺儀工作溫度達到穩定狀態。或者在規定測試溫度下,恒溫一定時間后,認為陀螺儀工作溫度達到穩定狀態。
5.3 測試項目和方法
5.3.1 標度因數
5.3.1.1 測試設備
a. 具有角度讀數的速率轉臺;
b. 陀螺儀脈沖輸出測量裝置;
c. 陀螺儀脈沖輸出記錄裝置;
d. 計時器。
5.3.1.2 測試程序
a. 使速率轉臺轉軸與地垂線平行,對準精度在若干角分之內;
b. 用夾具把陀螺儀安裝在速率轉臺上,使IRA平行于轉臺轉軸,對準精度在若干角分之內;c. 將陀螺儀與輸出測量裝置相連接;
d. 轉臺每轉360°,轉臺上的霍爾傳感器發出一個啟動或停止計數的脈沖;
e. 按GB 321的R5系列,適當圓整、均勻刪除后,選角速率測試點,測試點點數不少于11個,必須包括最大輸入角速率點;
f. 接通陀螺儀電源,預熱一定時間;
g. 接通陀螺儀檢測電路;
h. 每個角速率測試點,轉臺連續正轉m整圈,接著連續反轉m整圈,記錄正、反轉陀螺儀輸出脈沖數;
i. 斷開陀螺儀電源及其檢測電路。
5.3.1.3 計算方法
a. 第i個角速率測試點正、反方向各轉m圈的平均脈沖數
(1)
式中: ——第i個角速率測試點、第j圈正、反轉360°時的累積脈沖數。
b. 各角速率測試點標度因數
(2)
式中: ——第i個角速率測試點的標度因數,P/(″);
c.標度因數非線性模型方程
(3)
用最小二乘法求得:
(4)
(5)
式中:K——標度因數,P/(″);
W——標度因數變化最佳估值,P/(″)/(°)/s;
——第i個角速率測試點的輸入角速率,(°)/s;
n——角速率測試點點數,n≥11。
注:必要時,應考慮轉臺正、反轉一周所經歷的時間不同、陀螺儀抖動頻率與霍爾傳感器發生的脈沖不同步等因素引起的誤差。
5.3.2 標度因數非線性度
5.3.2.1 測試設備
測試設備同5.3.1.1條。
5.3.2.2 測試程序
測試程序同5.3.1.2條。
5.3.2.3 計算方法
按式(2)、(4),求得標度因數非線性度
(6)
5.3.3 標度因數不對稱度
5.3.3.1 測試設備
測試設備同5.3.1.1條。
5.3.3.2 測試程序
測試開始和結束時,在轉臺多個對稱位置上,分別測試陀螺儀在轉臺轉速為零時輸出脈沖數(取采樣間隔時間t=100s,采樣點數n=3),求其平均值 ,以便在各角速率點的陀螺儀輸出脈沖數中扣除。同時,測量轉臺在各角速率點正、反轉一周所經歷的時間 。其余同5.3.1.2條。
5.3.3.3 計算方法:
按式(2)、(4)分別求出扣除N。后正轉、反轉情況下的標度因數值 、 ,從而求得標度因數不對稱度
(7)
5.3.4 標度因數重復性
5.3.4.1 測試設備
測試設備同5.3.1.1條。
5.3.4.2 測試程序
按5.3.1.2條的方法,重復Q次測試陀螺儀標度因數,在規定間隔時間內,陀螺儀處于斷電狀態。
5.3.4.3 計算方法
(8)
式中:Kr——標度因數重復性,ppm;
Kj——第j次測試的標度因數,P/(″),按式(2)、(4)計算;
Q——重復次數。
5.3.5標度因數溫度靈敏度
5.3.5.1測試設備
a.帶溫度試驗箱,有角度讀數的角速率轉臺;
b~d.同5.3.1.1條的b~d。
5.3.5.2測試程序
a~c.同5.3.1.2條的a~c;
d.根據陀螺儀實際應用所需要的溫度范圍,按GB321的R5系列適當均勻選取不少于5個測試溫度點,其中包括室溫;
e.接通陀螺儀電源,預熱一定時間,使陀螺儀溫度達到穩定狀態;
f.接通陀螺儀檢測電路,按5.3.1條的方法測試陀螺儀標度因數;
g.在每個溫度測試點,恒溫保持一定時間后,再進行測試,為了縮短測試時間,允許減少輸入角速率點數量;
h.斷開陀螺儀電源及其檢測電路。
5.3.5.3計算方法
(9)
i=1,2,3……
式中:Kt—標度因數溫度靈敏度,ppm/℃,%/℃;
Ki——第i個溫度點的標度因數,P/(″);
K0——室溫標度因數,P/(″);
ti——第i個溫度測試點時的溫度;
t0——室溫(23℃)。
5.3.6 最大輸入角速率
在5.3.2條標度因數非線性度測試中所用的最大轉臺角速率即為該陀螺儀的最大輸入角速率。
5.3.7 閉鎖閾值
5.3.7.1 測試設備
a. 角速率轉臺;
b. 示波器。
5.3.7.2 測試程序
a. 從極低角速率啟動轉臺,正轉方向逐漸增加旋轉角速率,直至示波器顯示陀螺儀輸出信號波形,此時的旋轉角速率,即為正向出鎖閾值,以 表示;
b.繼續增加旋轉角速率,然后再緩慢降低旋轉角速率,直至示波器上波形消失,此時的旋轉角速率,即為正向進鎖閾值,以 表示;
c.同理,可測出負向出鎖閾值和負向進鎖閾值,分別用 和 表示;
d.重復如上測試Q次。
5.3.7.3計算方法
a.分別計算Q次測量的 、 、 、 的均值;
(10)
式中: ——Q次測量的正、負向進鎖區閾值的均值,(°)/s;
——第i次測得的正、負向進鎖區閾值,(°)/s。
(11)
式中: ——Q次測量的正、負向出鎖區閾值的均值,(°)/s;
——第i次測量的正、負向出鎖區閾值,(°)/s。
b. 出、入鎖區閾值為
(12)
式中: ——入鎖區閾值,(°)/s。
(13)
式中:Ω——出鎖區閾值,(°)/s;
5.3.8 閾值
5.3.8.1 測試設備
a. 雙軸回轉臺;
b. 陀螺儀脈沖輸出測量裝置;
c. 陀螺儀脈沖輸出記錄裝置;
d. 計時器、
5.3.8.2 測試程序
a. 用夾具把陀螺儀安裝在轉臺上,使IRA平行于轉臺轉軸,對準精度在若干角秒之內;
b. 調整雙軸回轉臺,讓工作臺面向南傾斜,其傾斜角為當地緯度;
c. 將陀螺儀與輸出測量裝置相連接;
d. 取采樣間隔時間為τ,采樣點數為n,測試時間為T;
e. 接通陀螺儀電源,預熱一定時間;
f. 按5.3.10條測試陀螺儀零偏脈沖數 ;
g. 依次改變雙軸回轉臺臺面向南傾斜的角度(亦即改變陀螺儀IRA與地軸之間的夾角φi);h. 在每個角度ψi置上,取采樣間隔時間為τ,采樣點數為n,記錄陀螺儀輸出脈沖數Nij;
i. 當 時( ,Ni分別為陀螺儀在φi位置實測脈沖數均值和根據標度因數求得的采樣間隔時間內陀螺儀輸出脈沖數),即可得知陀螺儀閾值Ωt。
5.3.8.3計算方法
a.當陀螺儀IRA與地軸間夾角為ψi時,根據標度因數求得的采樣間隔時間內陀螺儀輸出脈沖數
(14)
式中:Ωτ——地球自轉角速率(15.041(°)/h);
τ——采樣間隔時間,s。
b. 當陀螺儀IRA與地軸間夾角為ψi時,陀螺儀實測輸出脈沖數均值
(15)
式中:Nij——ψi位置第j次采樣陀螺儀輸出脈沖數。
c.陀螺儀閾值Ωτ
當 時由式(14),可得
(16)
此時所對應的 最小值即為陀螺儀閾值Ωt。
5.3.9 輸入軸失準角5.3.9.]測試設備
a~d. 同5.3.1.1條的a~d;
e. 可調定位夾具。
5.3.9.2 測試程序
5.3.9.2.1 IA在IRA與NRA所在平面內的投影與IRA的夾角αm
a. 使角速率轉臺轉軸與地垂線平行,對準精度在若干角分之內;
b. 將陀螺儀用可調定位夾具安裝在轉臺上,并使NRA平行轉臺軸,對準精度在若干角秒之內;
c. 將陀螺儀與輸出測量裝置相連接;
d. 轉臺每轉360°,轉臺上的霍爾傳感器發出一個啟動或停止計數的脈沖;
e. 接通陀螺儀電源,預熱一定時間;
f. 接通陀螺儀檢測電路;
g. 轉臺以給定角速率正、反方向各轉m圈,分別記錄陀螺儀輸出脈沖數;
h. 為了消除測試夾具誤差,將陀螺儀相對夾具繞IRA旋轉180°,重復上述測試;
i. 斷開陀螺儀電源及其檢測電路。
5.3.9.2.2 IA在IRA與LRA所在平面內的投影與IRA的夾角βm。
將LRA平行轉臺軸,對準精度在若干角秒之內,其余同5.3.9.2.1條的方法。
5.3.9.3計算方法
5.3.9.3.1αm的計算方法
按下式求出陀螺儀繞IRA翻轉前、后,正、反方向各轉m圈的平均脈沖數
(17)
式中: ——繞IRA翻轉前、后,第i圈正、反轉時的累積脈沖數。
(18)
式中:αm1、2——繞IRA翻轉前、后,IA在IRA與NRA所在平面內的投影與IRA的夾角,mrad。
按下式求出αm
(19)
5.3.9.3.2 βm的計算方法
按5.3.9.3.1條的計算方法,用5.3.9.2.2條測得的輸出脈沖數,求出IA在IRA和LRA所確定平面內的投影與IRA的夾角βm。
5.3.9.3.3 γm的計算方法
按下式求出輸入軸失準角γm
(20)
注:在有關測試項目中,必要時需考慮輸入軸失準角引起的誤差。
5.3.10 零偏
5.3.10.1 測試設備
測試設備同5.3.8.1條。
5.3.10.2 測試程序
a~d. 同5.3.8.2條的a~d;
e. 接通陀螺儀電源及檢測電路,記錄每一采樣間隔時間內的累計脈沖數;
f. 斷開陀螺儀電源及其檢測電路。
5.3.10.3 計算方法
(21)
式中:B0——零偏,(°)/h;
Ni——第i次采樣的累計脈沖數;
n——采樣點數。
5.3.11 零偏穩定性
5.3.11.1 測試設備
測試設備同5.3.8.1條。
5.3.11.2 測試程序
測試程序同5.3.10.2條。
5.3.11.3 計算方法
(22)
式中:Bs——零偏穩定性,(°)/h。
5.3.12 零偏重復性
5.3.12.1 測試設備
測試設備同5.3.8.1條。
5.3.12.2 測試程序
按5.3.10.2條的方法,重復測試陀螺儀零偏Q次,在規定間隔時間內陀螺儀處于斷電狀態。
5.3.12.3 計算方法
(23)
式中:Br——零偏重復性,(°)/h;
B0i——第i次測得的零偏,(°)/h。
5.3.13 零偏溫度靈敏度
5.3.13.1 測試設備
a~d. 同5.3.8.1條的a~d;
e. 溫度試驗箱。
5.3.13.2 測試程序
a~c. 同5.3.8.2條的a~c;
d.根據陀螺儀實際應用所需要的溫度范圍,按GB 321的R5系列適當均勻選取不少于5個測試溫度點,其中包括室溫;
e. 在每個溫度測試點,恒溫保持一定時間,使陀螺儀溫度達到穩定狀態后,按5.3.8.2條的方法測試陀螺儀零偏。
在此測試過程中,陀螺儀始終處于工作狀態。
5.3.13.3 計算方法
(24)
式中:Bt——零偏溫度靈敏度,(°)/h/℃;
Bi——第i個溫度測試點的零偏,(°)/h;
B00——室溫零偏,(°)/h。
5.3.14 零偏磁場靈敏度
5.3.14.1 測試設備
a~d. 同5.3.8.1條的a~d;
e. 磁場發生器。
5.3.14.2 測試程序
a. 將陀螺儀放在磁場發生器中;
b. 加磁場前,按5.3.10.2條的方法測陀螺儀零偏;
c. 沿陀螺儀LRA、NRA和IRA三個方向上分別施加磁場后,分別測試陀螺儀零偏。
5.3.14.3 計算方法
(25)
式中: ——分別沿陀螺儀LRA、NRA和IRA方向加磁場時,陀螺儀的零偏磁場靈敏度,(°)/h/mT;
——加磁場后陀螺儀零偏,(°)/h;
B0——加磁場前陀螺儀零偏,(°)/h;
Hb——磁感應強度,mT。
5.3.15 隨機游走系數
5.3.15.1 測試設備
測試設備同5.3.8.1條。
5.3.15.2 測試程序
按5.3.10.2條的方法,以采樣間隔時間τ1測得的脈沖構成的序列為初始樣本序列;在初始樣本序列基礎上,依次成倍加長采樣間隔時間 得到新的樣本序列;對每一樣本序列求陀螺儀零偏穩定性 ;再對 組成的序列,求陀螺儀隨機游走系數。
5.3.15.3 計算方法
a. 零偏穩定性模型方程
(26)
式中: ——零偏穩定性,(°)/h;
τk——采樣間隔時間,s。
b.用最小二乘法對 序列做統計計算,可求得
(27)
式中:RWC——隨機游走系數,(°)/h1/2。
附加說明:
本標準由國防科工委綜合計劃部提出。
本標準由國防科工委軍用標準化中心歸口。
計劃項目代號:3JB11。