[发明专利]一种光纤陀螺阈值测试方法及装置

说明书

本发明公开了一种光纤陀螺阈值测试方法及装置，通过光纤输入轴东向位置和西向位置的测量来获得陀螺输入轴与地理北向之间的夹角，减小和/或消除了采用陀螺输入基准轴与地理北向之间的夹角来进行阈值测试所引入的误差；在阈值测试时，先进行与东向位置和西向位置测量时所需静态测试时间长度相等的静态测试，消除了环境温度变化对转速测量值的影响；再根据被测光纤陀螺的精度水平，利用地球转速分量来确定光纤陀螺阈值，实现了在相对较短的时间内获得精确阈值的测试结果。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺阈值测试方法及装置。

背景技术

光纤陀螺是基于SAGNAC效应实现角速度测量的光学传感器，具有无运动部件、耐冲击、结构简单、启动时间短、灵敏度高、动态范围宽、寿命长等优点。在飞机导航、航天器制导、卫星定位、汽车导向、智能机器人等诸多方面得到成功应用。

光纤陀螺阈值的物理意义是陀螺能敏感的最小角速率，光纤陀螺在理论上不存在阈值，但由于光路和电路的交叉耦合会引起信号串扰出现“死区效应”，陀螺存在一个能敏感角速率的极限。

目前国内外各研制单位对光纤陀螺的阈值没有严格的、通用的测试方法，中华人民共和国国家军用标准《光纤陀螺仪测试方法》规定了两种测量光纤陀螺阈值的方法：速率转台法和回转台法，其中速率转台法用于阈值较大的低精度光纤陀螺产品的测量；回转台法用于高精度光纤陀螺阈值的测量，回转台法的基本思想是改变陀螺输入轴与地理北向的夹角，给陀螺输入地球转速的余弦分量，理论上回转台法输入的地球转速分量可以任意小。

光纤陀螺的阈值是一个相对小量，其数量级与陀螺的精度水平相当，如何快速、准确实现中高精度光纤陀螺阈值测试，抑制光纤陀螺测量过程中，环境温度对陀螺输出转速的影响，是迫切需要解决的一个技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种光纤陀螺阈值测试方法及装置。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种光纤陀螺阈值测试方法，包括：

步骤1：将光纤陀螺安装在水平位置的转台上，使光纤陀螺输入轴处于水平面内；

步骤2：测量所述光纤陀螺输入轴的东向位置和西向位置；

步骤3：转动所述转台，使所述光纤陀螺输入轴位于所述步骤2中的东向位置，并进行静态测试，获得光纤陀螺转速测量值随时间变化的曲线，且根据所述转速测量值随时间变化的曲线计算出每个时间段内转速测量值的均值；

其中，所述静态测试的时间长度与所述东向位置和西向位置测量时所需进行静态测试的总时间长度相等；

步骤4：以所述步骤2中的东向位置为中心，按照设定角位置间隔交替转动所述转台，在交替转动过程中的每个位置进行静态测试，获得每个位置光纤陀螺的转速测量值，并计算该位置对应的地球转速分量；

以所述步骤2中的西向位置为中心，按照设定角位置间隔交替转动所述转台，在交替转动过程中的每个位置进行静态测试，获得每个位置光纤陀螺的转速测量值，并计算该位置对应的地球转速分量；

步骤5：将所述步骤4中以东向位置为中心的每个位置光纤陀螺的转速测量值与步骤3中对应时间段内转速测量值的均值进行差值运算，并根据该差值运算结果、对应位置地球转速分量确定东向位置的待定阈值；

将所述步骤4中以西向位置为中心的每个位置光纤陀螺的转速测量值与步骤3中对应时间段内转速测量值的均值进行差值运算，并根据该差值运算结果、对应位置地球转速分量确定西向位置的待定阈值；

取东向位置的待定阈值和西向位置的待定阈值中的较大者为光纤陀螺阈值。

进一步地，所述步骤2中，光纤陀螺输入轴的东向位置的测量步骤为：