[发明专利]一种利用一次温度实验同时补偿光纤陀螺标度因数及零偏的方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤陀螺领域，更具体地，涉及一种利用一次温度实验同时补偿光纤陀螺标度因数及零偏的方法。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速率传感器，由于其成本低、工艺简单、可靠性高、抗冲击振动能力强，其应用前景备受重视，已经成为主流的传感器之一。然而构成光纤陀螺的主要器件如光纤环、光源等对温度较为敏感，导致光纤陀螺输出受到温度的影响较大，造成陀螺温度误差，因此，对于光纤陀螺温度误差的补偿已经引起了广泛的重视。

光纤陀螺的温度补偿主要包括标度因数的温度补偿和零偏的温度补偿。目前的方法一般是先补标度因数，后补零位，这样的补偿方法不仅费时费力，而且会造成标度因数补偿不准确性。这些方法都是对标度因数及零偏分别进行补偿，在此过程中会重复考虑温度对于陀螺输出的影响，导致输出误差的增大。

发明内容

针对现有补偿方法的缺陷，本发明提供了一种利用一次温度实验同时补偿光纤陀螺标度因数及零偏的方法，目的在于有效的补偿由温度引起的标度因数和零偏的误差，降低实验成本，提高补偿的准确性。

本发明提供了一种利用一次温度实验同时补偿光纤陀螺标度因数及零偏的方法，包括下述步骤：

(1)调整温箱的温度，当温度达到各个设定温度值时，使得陀螺正反转动，并在温箱启动和关闭的整个过程中，获得陀螺内部的温度传感器实时采集的温度数据以及与温度对应的陀螺输出的数据；

(2)根据同时补偿标度因数和零偏算法对温度数据和陀螺输出的数据进行处理，获得温度补偿系数矩阵；

(3)根据温度补偿系数矩阵对陀螺的输出进行补偿。

本发明提供了一次温度实验同时补偿光纤陀螺标度因数及零偏的方法，设计一次实验过程，同时补偿标度因数和零偏，直接解算出陀螺输出数字量与输入角速度的关系。

更进一步地，步骤(1)中所述调整温箱的温度具体为：

将陀螺水平放置在温箱中，常温下通电t₁时间后，调整温箱的温度使得温度由常温以dT(1℃/min～2℃/min)速度降温至最低温度T_min，并保温使得陀螺内部的温度达到最低温度T_min；通过操作转台使得陀螺以设定角速度ω顺时针转动t₂时间后以相同的角速度逆时针转动t₂时间；

再以dT速度将温箱升温至设定的第一温度值T₁(一般地，T₁＝T_min+10)，并保温使得陀螺内部的温度达到设定的第一温度值T₁；通过操作转台使得陀螺以设定角速度ω顺时针转动t₂时间后以相同的角速度逆时针转动t₂时间；

再以dT速度将温箱升温至设定的第二温度值T₂(一般地，T₂＝T₁+10)，并保温使得陀螺内部的温度达到设定的第二温度值T₂；通过操作转台使得陀螺以设定角速度ω顺时针转动t₂时间后以相同的角速度逆时针转动t₂时间；

……

依次升温至设定的第三温度值T₃，设定的第四温度值T₄，……，最高温度T_max；并保温使得陀螺内部的温度达到相应的设定温度值；当陀螺内部的温度达到各个设定温度值时，通过操作转台使得陀螺以设定角速度ω顺时针转动t₂时间后以相同的角速度逆时针转动t₂时间；

最后关闭温箱；

在温箱启动和关闭的整个过程中，获得陀螺内部的温度传感器实时采集的温度数据以及与温度对应的陀螺输出的数据；

其中，最低温度T_min和最高温度T_max是根据应用环境确定的，一般最低温度T_min可以为-40℃，最高温度T_max可以为70℃。

更进一步地，通电时间t₁大于陀螺启动时间。

更进一步地，步骤(1)中随着温度的变化和转台的转动，陀螺的输出数据不仅包含与温度相关的标度因数信息，还包含与温度相关的零偏信息。

更进一步地，步骤(2)包括：