[发明专利]一种基于光源冷备份的三轴一体光纤陀螺惯测装置及补偿和安装方法

权利要求书

1.一种基于光源冷备份的三轴一体光纤陀螺惯测装置，其特征在于：包括一个本体（1）、两个三轴共用光源（17）、光源驱动与致冷电路（6）、三个无骨架光纤环表头（5）、三个光纤陀螺信号处理与接口电路数字板（10）、系统信号处理与接口电路数字板（8）、二次电源模块（4）、频率与电压转换模拟电路（7）、三个电连接器（9A、9B、9C）、基准镜（3）；三轴共用光源（17）安装在本体（1），采用了冷备份设计；三个无骨架光纤环表头（5）由光纤环（12）装入磁屏蔽外罩（11）固定在光纤环安装支架和内罩（13）上，相互正交安装在本体（1）上，一个光源驱动与致冷电路（6）装在本体（1）上，三个光纤陀螺信号处理与接口电路数字板（10）装在侧盖上，其中两个安装在带米字筋侧盖上，另一个安装在安装两个接插件的侧板上，一个系统信号处理与接口电路数字板安装在上盖（2）上，二次电源模块（4）整体作为底盖；供电和输入输出接口使用了三个电连接器（9A、9B、9C），分别安装在两个侧盖上，其中一个侧盖安装两个接插件（9B、9C），另一个相邻侧盖安装一个接插件（9A）；一个基准镜（3）安装在本体上（1）。 

2.根据权利要求1所述的基于光源冷备份的三轴一体光纤陀螺惯测装置，其特征在于：所述三个无骨架光纤环（12）的光纤长度为680m，光纤环（12）内侧和底面使用硅橡胶固定。 

3.根据权利要求1所述的基于光源冷备份的三轴一体光纤陀螺惯测装置，其特征在于：在所述上盖（2）上加装了钽片（15），并将钽片（15）用铜箔（16）包覆达到散热的目的。 

4.一种用于权利要求1所述光纤陀螺惯测装置的安装误差补偿方法，其特征在于： 

（1）三轴一体光纤陀螺装配过程中产生安装误差，即三个陀螺敏感轴与光纤陀螺惯测装置对外安装平面不平行或垂直，导致三个轴之间存在耦合误差，光纤陀螺惯测装置的三个陀螺输入轴上敏感的角速度为： 

ω_x、ω_y、ω_z――需测量的正交坐标系三个轴上的角速度，为转台输入设定值； 

Ω_x、Ω_y、Ω_z――在三个安装轴上的输出，取标定过程中的标准输入为整圈数值的输出平均值； 

Ω_0x、Ω_0y、Ω_0z——三个光纤陀螺的零偏； 

――耦合了陀螺安装误差的标度因数，i表示输入轴，j表示被影响的轴。 

ε_x、ε_y、ε_z――陀螺的随机误差； 

（2）将光纤陀螺惯测装置安装在六面体工装上，置于单轴转台，使敏感轴朝地，设定固定角速度ω，正向和反向旋转，采样时间保证为旋转一周，则x轴旋转得到： 

其中X_x+为沿x正向旋转x陀螺输出平均值，X_x-为沿x反向旋转x陀螺输出平均值，Y_x+为沿x正向旋转y陀螺输出平均值，Y_x-为沿x反向旋转y陀螺输出平均值，Z_x+为沿x正向旋转z陀螺输出平均值，Z_x-为沿x反向旋转z陀螺输出平均值； 

y轴旋转得到： 

其中X_Y+为沿y正向旋转x陀螺输出平均值，X_Y-为沿y反向旋转x陀螺输出平均值，Y₊为沿y正向旋转y陀螺输出平均值，Y_-为沿y反向旋转y陀螺输出平均值，Z_Y+为沿y正向旋转z陀螺输出平均值，Z_Y-为沿y反向旋转z陀螺输出平均值； 

z轴旋转得到： 

其中X_Z+为沿z正向旋转x陀螺输出平均值，X_Z-为沿z反向旋转x陀螺输出平均值，Y_Z+为沿z正向旋转y陀螺输出平均值，Y_Z-为沿z反 向旋转y陀螺输出平均值，Z₊为沿z正向旋转z陀螺输出平均值，Z_-为沿z反向旋转z陀螺输出平均值； 

（3）至此，由步骤（1）和（2）计算出被测角速度： 

5.一种用于权利要求1所述光纤陀螺惯测装置的温度建模的补偿方法，其特征在于实现步骤如下： 

（1）将光纤陀螺惯测装置装在六面体工装上，放入带北向基准大理石平板的温箱中，从-40℃到75℃等间隔设置温度点固定时间测试零位，利用测试到的数据线性回归得到-40℃到75℃的三轴零位与温度的关系并制作对应表； 

（2）将计算出的三轴不同温度下的零位与温度对应表，光纤陀螺惯测装置工作时采集到是数据减去对应温度的零位，就是温度补偿后的数据，对零偏补偿后实现了从-40℃到75℃温度范围内零偏小于1°/h。