陀螺仪主要性能指标

常见的陀螺仪性能指标与解释 零 偏 零偏 又称为零位漂移或零位偏移或零偏稳定性 也可简称零漂或漂移率 英文中称为 drift 或 bias drift 零偏应理解为陀螺仪的输出信号围绕其均值的 起伏或波动 习惯上用标准差 或均方根 RMS 表示 一般折算为等效 输入角速率 h 在角速度输入为零时 陀螺仪的输出是一条复合白噪声信号 缓慢变化的曲线 曲线的峰 峰值就是零偏值 drift 如图 2 6 所示 在整个 性能指标集中 零偏是评价陀螺仪性能优劣的最重要指标 分辨率 陀螺仪中的分辨率是用白噪声定义的 如图 2 6 中所示 可以用角随机游 走来表示 可以简化为一定带宽下测得的零偏稳定性与监测带宽的平方根之比 其单位为 或简化为 角度随机游走表征了长时间累积的角 1 度误差 角随机游动系数反映了陀螺的研制水平 也反映了 在此处键入公式 陀螺可检测的最小角速率能力 并间接反映了与光子 电子的散粒噪声效应所 限定的检测极限的距离 据此可推算出采用现有方案和元器件构成的陀螺是否 还有提高性能的潜力 标度因子 标度因子是陀螺仪输出量与输入角速率变化的比值 通常用某一特定的直 线斜率表示 该斜率是根据整个正 或负 输入角速率范围内测得的输入 输出数 据 通过最小二乘法拟合求出的直线斜率 对应于正输入和负输入有不同的刻 度因子称为刻度因子不对称 其表明输入输出之间的斜率关系在零输入点不连 续 一般用刻度因子稳定性来衡量刻度因子存在的误差特性 它是指陀螺在不 同输入角速率情况下能够通过标称刻度因子获得精确输出的能力 非线性往往 与刻度因子相关 是指由实际输入输出关系确定的实际刻度因子与标称刻度因 子相比存在的非线性特征 有时还会采用线性度 其指陀螺输入输出曲线与标 称直线的偏离程度 通常以满量程输出的百分比表示 动态范围 陀螺在正 反方向能检测到的输入角速率的最大值表示了陀螺的测量范围 该最大值除以阀值即为陀螺的动态范围 该值越大表示陀螺敏感速率的能力越 强 带宽 带宽是指陀螺能够精确测量输入角速度的频率范围 这个频段范围越大表 明陀螺的动态响应能力越强 对于开环模式工作的陀螺 带宽定义为响应相位 从 0 到滞后 90 度对应的频段 也可等同定义为振幅响应比为 0 5 即 3dB 点对 应的频段 对于闭环模式工作的陀螺 带宽定义为控制及解调电路的带宽 一 般指解调电路中使用的低通滤波器的截至频率 电路带宽实际上是反映该电路 对输入信号的响应速度 带宽越宽 响应速度越快 允许通过的信号频率越高 若频率为某一值的正弦波信号通过电路时其能量被消耗一半 则这个频率便是 此电路的带宽 微型惯导系统 MicroStrain 产品 3DM GX4 系列 1 3DM GX4 45 辅助惯性导航 GPS INS 陀螺仪稳定性 10 hr 陀螺仪量程 75 150 300 900 sec 加速度量程 5 16接口 USB or RS232 温度传感器量程 40 C to 85 C 重量 20 grams尺寸 44 2 x 24 x 11 3 mm 2 3DM GX4 25 航姿参考系统 AHRS 陀螺仪稳定性 10 hr 陀螺仪量程 75 150 300 900 sec 加速度量程 5 16接口 USB or RS232 温度传感器量程 40 to 85 重量 16 5 grams尺寸 36 x 24 4 x 11 1 mm 3 3DM GX4 15 惯性测试单元 IMU 陀螺仪稳定性 10 hr 陀螺仪量程 75 150 300 900 sec 加速度量