[发明专利]利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差的方法

权利要求书

1.一种利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差的方法，其特征在于该方法的步骤如下：

（1）将安装有光纤陀螺的测试部件按预定安装方式装在转台台面上；

（2）按预定采集方式采集光纤陀螺转动一周的输出数据，并按照预定策略调整测试参数，采集光纤陀螺对应输出序列，由此求解X轴向角度偏差θ_X；

（3）重复步骤（2），求解Y轴向角度偏差θ_Y，由此计算转台台面与转台旋转轴之间的角度偏差。

2.根据权利要求1所述的一种利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差的方法，其特征在于：所述测试部件包括光纤陀螺和直角工装，光纤陀螺安装在直角工装内侧面，直角工装底面两边缘分别放置有正交布置的压电陶瓷，直角工装底面另外两边缘各设有与压电陶瓷等高的垫块，当两块压电陶瓷的电压均为0V时，光纤陀螺的敏感轴与两块压电陶瓷和两块垫块形成的平面平行。

3.根据权利要求1所述的一种利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差的方法，其特征在于：按步骤（1）所述的预定安装方式，第一块压电陶瓷和第一块垫块与转台台面X轴重合，第二块压电陶瓷和第二块垫块与转台台面Y轴重合，两块垫块与转台之间用弹性螺钉固定；当两块压电陶瓷的电压均为0V时，光纤陀螺敏感轴与转台旋转轴形成夹角90°-θ，θ为所需测量的转台台面垂线与转台旋转轴之间的角度偏差，此时转台转速ω_转在光纤陀螺敏感轴上的投影量为ω_转·sinθ。

4.根据权利要求1所述的一种利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差的方法，其特征在于：按步骤（2）所述预定采集方式采集光纤陀螺转动一周的输出数据，设X轴向的压电陶瓷电压为V_X，Y轴向的压电陶瓷电压为V_Y，转台以转速ω_转启动，计算机采集光纤陀螺从转台0°角度位置开始转动一周的输出数据ω，所述输出数据ω与ω_转,V_X,V_Y有关。

5.根据权利要求1所述的一种利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差的方法，其特征在于：按照预定策略调整测试参数，采集光纤陀螺对应输出序列，求解X轴向角度偏差θ_X的步骤如下：

（5.1）X轴向上的压电陶瓷和垫块均不与台面固定，并设X轴向的压电陶瓷电压V_X=0V，Y轴向上的压电陶瓷用粘合剂与台面固定，Y轴向上的垫块用弹性螺钉与台面固定，设Y轴向上的压电陶瓷电压V_Y=0V，设转台转速±1°/s，分别采集光纤陀螺从转台0°角度位置开始转动一周的输出数据出记为ω(1,0,0)和ω(-1,0,0)，对转台转速-1°/s时的光纤陀螺输出序列ω(-1,0,0)求逆序数列ω’(-1,0,0)，按照下式计算地球自转在光纤陀螺敏感轴上的分量ω地：

ω_地=[ω(1,0,0)+ω'(-1，0,0)]÷2

（5.2）设定转台转速300°/s，保持X轴向的压电陶瓷电压V_X=0V，设Y轴向的压电陶瓷电压V_Y=±1000V，分别采集光纤陀螺从转台0°角度位置开始转动一周的输出，记为ω_X(300,0,1000)和ω_X(300,0,-1000)，比较ω_X(300,0,1000)-ω_地和ω_X(300,0,-1000)-ω_地的大小，若ω_X(300,0,1000)-ω_地<ω_X(300,0,-1000)-ω_地，则Y轴向的压电陶瓷所加电压序列应为正电压序列；若ω_X(300,0,1000)-ω_地>ω_X(300,0,-1000)-ω_地，则Y轴向的压电陶瓷所加电压序列应为负电压序列；

（5.3）保持转台转速300°/s不变，若为正电压序列，则设定Y轴向的压电陶瓷电压序列V_Yi，其电压区间0~20000V，电压步长1000V，记录不同电压下的光纤陀螺从转台0°角度位置开始转动一周的输出ω_Xi＝ω_X(300,0,V_Yi)-ω地，对（V_Yi，ω_Xi）作二次拟合，求得电压序列V_Yi在拟合曲线极小值附近的（V_n，V_n+1），并作为新电压序列的区间；若为负电压序列，则电压范围0~-20000V，其余处理方法与正电压序列处理方法相同；

（5.4）保持转台转速300°/s不变，重新设定Y轴向的压电陶瓷电压序列V_Yi’，其电压区间为步骤（5.3）所得到的新电压区间（V_n，V_n+1），电压步长为1000V/10=100V，记录不同电压下的光纤陀螺从转台0°角度位置开始转动一周的输出ω_Xi’=ω_X(300,0,V_Yi’)-ω_地，对（V_Yi’，ω_Xi’）作二次拟合，求得电压序列V_Yi’在拟合曲线极小值附近的两个电压值（V_m，V_m+1），作为新电压序列的区间；

（5.5）重复步骤（5.4），其中Y轴向压电陶瓷的新供电电压序列的电压区间均由上一步骤中的电压序列在二次拟合曲线极小值附近的两个电压值确定，新供电电压序列的步长均为上一步骤中电压步长的1/10，当Y轴向的压电陶瓷的供电电压的步长降到0.1V时，测试结束，对供电电压的步长为0.1V的电压序列下测试所得数据（V_01Y，ω_01X）作二次拟合，求解电压序列中离极小值最近的电压值V_Y，为X轴向上角度偏差θ_X的修正点，按照下式计算X轴向角度偏差θ_X为：

θX=sin-1(VY·dlLY)]]>

其中，dl为Y轴向压电陶瓷形变系数，单位μm/V，L_Y为Y轴向的压电陶瓷中心点到Y轴向的垫块与台面接触边的距离，单位mm。