北航大惯性技术课件12 惯性器件测试与标定

第十二章惯性器件测试与标定惯性器件属于精密和超精密仪器，它对评价其性能和标定其误差系数的试验设备提出了很高的要求。测试设备不仅要满足对惯性器件的测试及性能评价工作，还要满足进行振动、冲击等专门性实验和误差系数精确标定的综合性实验。

惯性测试设备的特点：（1）给惯性仪器提供精确的比力输入或精确的角速度输入（2）精密性（3）可靠性（4）多用性12.1惯性器件的测试设备简介12.1.1惯性器件对测试设备的要求

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.2位置转台

（1）单轴：（可称为分度头或分度盘）转台分类：位置转台、速率转台、仿真转台等

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.2位置转台

（1）双轴：第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.3速率转台

速率转台又叫角速度转台。它主要用于陀螺仪速率实验，此外，它还可作为标准角速率源使用。有单轴、双轴、三轴速率转台。

12.1.3.1单轴速率转台

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.3速率转台12.1.3.1单轴速率转台

台体由工作台、主轴系统、拖动系统和速率测量系统等部分组成

工作台工作台用于安装被测试的陀螺仪或其它元件。它与主轴系统相固连，可以与转台主轴一起相对壳体转动。工作台的材料采用铸铁、不锈钢、硬铝锻件或铝铸件。其直径国外一般在250~610mm之间，国内一般在250~320mm之间（以320mm居多）。第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.3速率转台12.1.3.1单轴速率转台

台体由工作台、主轴系统、拖动系统和速率测量系统等部分组成

主轴系统

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.3速率转台12.1.3.1单轴速率转台

拖动系统

拖动系统是速率转台的驱动源。有拖动电机、带减速器的拖动系统和力矩电机直接拖动3种形式。托动电机－低精度、调速范围小由精度较高的变频电源供电，通过改变电源的频率得所需的速率。这种拖动系统的调速范围小，只能达到几比一到十几比一。

带减速器的拖动系统－低精度、调速范围较宽带有减速器的拖动系统的调速范围是电调速与机械调速的组合。可以达到几十比一至几千比一。力矩电机直接拖动－高精度、调速范围宽

把力矩电机直接与转台主轴相连，由力矩电机直接拖动主轴旋转。

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.3速率转台12.1.3.1单轴速率转台

速率测量系统

速率转台速率的测量通常是通过角度和时间测量而得到的。由于采用晶体控制计数器测量时间的精度很高，因此常用定角计时的办法测量速率。工作台上的游标刻度，工作台的外侧面上刻有刻线，考虑到对工作台整转直接读数，这种游标刻度的精度为3~15〞。转轴式读数装置，圆感应同步器、圆光栅、角编码器是典型的转轴式读数装置。这些装置在速率转台中应用得比较普遍，其测角精度为l～5″。第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.3速率转台

12.1.3.2三轴速率转台

三轴速率转台由机械台体与测控系统两大部分组成，一般具有速率、位置和仿真功能。台体通常具有三轴联动仿真，包括位置试验、速率试验和仿真试验等，并具有机械限位和故障（超速、过载）自动断电保护装置。第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.4环境模拟设备及其它测试设备12.1.4.1线振动台

线振动台是提供振动加速度的一种环境模拟设备。它用于测定陀螺仪和加速度计在线振动条件下的性能。

机械线振动台原理图第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.4环境模拟设备及其它测试设备12.1.4.1线振动台

线振动台是提供振动加速度的一种环境模拟设备。它用于测定陀螺仪和加速度计在线振动条件下的性能。

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.4环境模拟设备及其它测试设备12.1.4.2离心机离心机是连续提供恒定的大于1g加速度的一种环境模拟设备。它用于测定陀螺仪和加速度计在大加速度条件下的性能。

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.4环境模拟设备及其它测试设备12.1.4.3角振动台角振动台是提供振动角速度和振动角加速度的一种环境模拟设备。它用于测定陀螺仪和加速度计在角振动条件下的性能。

第十二章惯性器件测试与标定12.1惯性器件的测试设备简介12.1.5测试坏境问题温度与温度振动与冲击基座运动噪声控制磁屏蔽与射频屏蔽第十二章惯性器件测试与标定12.2惯性器件的主要性能指标及测试标定12.2.1陀螺及加速度计的主要性能指标

速率陀螺是角速率传感器，通常是输出与角速率对应的电压信号。也有的陀螺输出频率信号，如激光陀螺。以电压表示的陀螺输出为：

加速度计的输出也对应一定的电压，表示为：第十二章惯性器件测试与标定12.2惯性器件的主要性能指标及测试标定1、陀螺的主要性能指标（1）零偏当输入角速率为零时，陀螺仪的输出量。（2）零漂（零偏稳定性）输入角速率为零时，衡量陀螺仪输出量围绕其均值的离散程度。以规定时间内测得的输出量的标准偏差相应的等效输入角速率表示，也称为零漂。（3）零偏重复性在同样条件及规定间隔时间内，重复测量陀螺仪零偏之间的一致程度。（4）零偏温度灵敏度相对于室温零偏，由温度变化引起陀螺仪零偏变化量与温度变化量之比。第十二章惯性器件测试与标定12.2惯性器件的主要性能指标及测试标定1、陀螺的主要性能指标（5）标度因数陀螺仪输出量与输入角速率的比值。它是用某一特定直线的斜率表示。（6）非线性度在输入角速度范围内，用求得标度因数计算陀螺的误差与输入量之比的最大值。（7）标度因数重复性在同样的条件下及规定间隔时间内，重复测量陀螺仪标度因数之间的一致程度。以各次测试所得标度因数的标准偏差与其平均值之比表示。（8）标度因数温度灵敏度相对于室温标度因数，由温度变化引起的微陀螺标度因数相对变化量与温度变化量之比，一般取最大值表示。第十二章惯性器件测试与标定12.2惯性器件的主要性能指标及测试标定1、陀螺的主要性能指标（9）最大输入角速率陀螺仪正、反方向输入角速率的最大值。在此输入角速率范围内，陀螺仪标度因数非线性度满足规定要求。（10）分辨率陀螺在规定的输入角速率下，能敏感的最小角速度增量。由该角速率增量所产生的输出增量，至少应等于按标度因数所期望的输出增量的50%。2、加速度计的主要性能指标（1）输入轴加速度计的敏感轴，当待测比力平行该轴时，将引起最大输出量。（2）最大输入比力加速度计正、反方向输入比力的最大值。在此输入比力范围内，加速度计标度因数非线性度满足规定要求。第十二章惯性器件测试与标定12.2惯性器件的主要性能指标及测试标定2、加速度计的主要性能指标（3）偏置当输入比力为零时，加速度计的输出量。以规定时间内测得的输出量平均值相应的等效输入比力表示。（4）偏置重复性在同样条件及规定间隔时间内，重复测量加速度计偏置之间的一致程度。以各次测试所得偏置的标准偏差表示。（5）偏置温度灵敏度相对于室温偏置，由温度变化引起的加速度计偏置变化量与温度变化量之比，一般取最大值表示。第十二章惯性器件测试与标定12.2惯性器件的主要性能指标及测试标定2、加速度计的主要性能指标（6）标度因数加速度计输出量与输入比力的比值。它是用某一特定直线的斜率表示，该直线是根据整个输入加速度范围内测得的输入输出数据，用最小二乘法拟合求得。（7）非线性度在输入比力范围内，加速度计输出量相对于最小二乘法拟和的直线的最大偏差与最大输出量之比。（8）标度因数温度系数相对于室温标度因数，由温度变化引起的加速度计标度因数相对变化量与温度变化量之比，一般取最大值表示。第十二章惯性器件测试与标定12.2惯性器件的主要性能指标及测试标定2、加速度计的主要性能指标（