[发明专利]一种光纤陀螺动态性能的测试方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种测试方法，具体地说，是一种光纤陀螺动态性能的测试方法，属于光纤传感技术领域。

(二)背景技术

光纤陀螺(FOG)是以Sagnac效应为基础发展起来的一种新型的全固态的陀螺仪，用来检测载体的运动角速率，是一种无机械转动部件的惯性测量元件，由于它具有可靠性好、寿命长、抗撞击、抗震动、高动态范围、大带宽、即时启动和低功耗等优点，被认为是一种理想惯性器件广泛应用于飞机、舰船、导弹等的导航、制导系统中。

光纤陀螺的广泛用途对其动态性能提出了很高的要求。当光纤陀螺被安装在舰船、导弹或飞机等载体上工作时，当载体因环境影响发生剧烈摇晃或振动等不规则运动时，要保证光纤陀螺还能准确测量出载体在特定方向上的瞬时转速，提供准确的载体姿态和航向等信息，就需要对光纤陀螺的动态性能进行测试。光纤陀螺的动态性能测试是相对于静态性能测试而言的。静态性能测试是在陀螺的载体相对地球静止或做匀角速度转动时，对陀螺输出进行的测试。而动态性能测试是在载体作变角加速转动的情况下测试陀螺的输出，并与基准值相比较计算输出精度。

根据国内外现已发表的相关文献可知，目前缺乏一种理想的光纤陀螺动态性能的测试与标定方法。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能够保证光纤陀螺能准确测量出载体在特定方向上的瞬时转速，提供准确的载体姿态和航向等信息的一种光纤陀螺动态性能的测试方法。

本发明的目的是这样实现的：

1、用频率法对光纤陀螺进行动态性能测试，记录陀螺输出信号利用三轴惯导测试转台作为光纤陀螺的载体，把待测光纤陀螺安装在转台上并转至天向，使光纤陀螺敏感轴与水平面垂直；然后控制转台外框做以180°为中心的往复摇摆运动，转台摇摆不仅是变角速度运动，同时也是变角加速度运动。通过让转台做摇摆运动，能够模拟陀螺在舰船、飞机或导弹上工作时的恶劣的动力学环境，因此，频率法完全符合光纤陀螺动态测试的条件。转台外框的角速度方向与陀螺敏感轴重合，在转台摇摆的过程中，同时用数据接收软件记录陀螺输出的数据。

2、根据分周期求得的实际采样时间间隔dt求离散的陀螺理论输出值

为了对光纤陀螺的动态性能进行尽量客观的评价，必须消除陀螺实际输出与理论曲线出现相位差的现象，解决陀螺实际输出值ω_FS与理论输出值ω_L中对应点的时间不同步的问题。因此，提出了分周期求采样时间间隔dt，用来离散相应周期的陀螺理论输出值的方法，来保证ω_FS与ω_L中对应点的时间同步。具体做法是：

把陀螺输出以过零点为界划分成若干个正弦周期，假设某一个周期的陀螺实际输出信号有n_T个点，用公式dt＝T/n_T＝1/(f·n_T)计算出相应的dt，用以离散对应于该周期的陀螺理论速度值，其中T表示一个周期的时间长度，单位(s)。

无论在何种情况下测试，一个周期的时间最长不会超过10秒，根据该周期的实际点数求出dt，以周期为单位离散陀螺的理论速度值作为陀螺输出的基准值是合理的。

3、分析测试结果

分周期计算标准差求均值

在特定摇摆频率f与幅度A下测试得到的光纤陀螺的输出信号ω_FS，以过零点为界将其划分为若干个周期，分别用行矩阵ω_FST1，ω_FST2，...，ω_FSTn表示，用分周期的方法求得各周期对应的基准值ω_LT1，ω_LT2，...，ω_LTn。这就在最大程度上保证了陀螺实际输出与基准值的时间同步。我们同样能够以周期为单位，用在特定f和A下，陀螺实际输出的每个周期相对于基准值的标准差S_i(单位°/s)，再求得陀螺输出信号各周期标准差的平均值S，用它来表示在特定频率f和幅度A的条件下陀螺动态输出的精度。S越小，说明陀螺动态性能越好。

对多个光纤陀螺动态性能进行统一标定