JJF 2343-2025 环形激光测角仪法转台校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2343—2025环形激光测角仪法转台校准规范CalibrationSpecificationforRotaryTablebyRingLaserGoniometers2025‑11‑05发布 2026‑05‑05实施国家市场监督管理总局 发布JJF2343JJF2343—2025环形激光测角仪法转台校准规范CalibrationSpecificationforRotaryTablebyRingLaserGoniometers

JJF2343—2025归 口 单 位：全国惯性技术计量技术委员会主要起草单位：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所参加起草单位：中国计量科学研究院本规范委托全国惯性技术计量技术委员会负责解释本规范主要起草人：王京献（中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所）陈林峰（中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所）龙祖洪（中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研）中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研）参加起草人：薛 梓中国计量科学研究黄 垚中国计量科学研究梁 可中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究）JJF2343JJF2343—2025ⅠⅠ目 录引言 1 范围 （1）2 引用文件 （1）3 术语 （1）4 概述 （1）计量特性 （1）校准条件 （2）校准环境条件 （2）仪器及设备 （2）校准项目和校准方法 （3）校准项目 （3）校准方法 （3）校准结果表达 （8）复校时间间隔 （8）附录A 校准证书内页格式 （9）附录B 环形激光测角仪法转台校准测量主要参数不确定度评定示例 JJF2343JJF2343—2025引 言JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列规范。环形激光测角仪是指基于萨格纳克效应，利用环形激光谐振腔内运行的顺、逆时针光束产生的干涉输出实现角度和角速率测量的仪器。本规范规定了利用环形激光测角仪校准转台的校准条件、校准项目和校准方法。本规范为首次发布。ⅡJJF2343JJF2343—202511环形激光测角仪法转台校准规范范围本规范适用于角位置误差大于或等于±10.001°/s~400°/s角速率稳定性低于2×10-）的转台校准。引用文件本规范引用了下列文件：JJF1675—2017 惯性技术计量术语及定义GB/T321 优先数和优先数系凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。术语JJF1675—2017确立的以及下列术语和定义适用于本规范。3.1 环形激光测角仪 ringlasergoniometers基于萨格纳克效应，利用环形激光谐振腔内运行的顺、逆时针光束产生的干涉输出实现角度和角速率测量的仪器。概述转台是围绕中心轴在一定角度、角速率范围内转动的旋转平台，广泛应用于运动装备、仿真设备、雷达天线、数控机床、工程机械、安全监控探头等领域。计量特性转台的主要计量特性如表1所示。表1 转台的主要计量特性序号计量特性技术指标1角位置定位误差±1″2角位置定位重复性0.3″3角速率相对误差0.001/s≤ω<0.1/s30s平均，±5.0×10-30.1/s≤ω<10/s10s平均，±5.0×10-410/s≤ω≤400/s1s平均，±5.0×10-54角速率稳定性0.001/s≤ω<0.1/s30s平均，±6.0×10-3JJF2343JJF2343—2025表1（续）序号计量特性技术指标4角速率稳定性0.1/s≤ω<10/s10s平均，±6.0×10-410/s≤ω≤400/s1s平均，±5.0×10-5注：以上技术指标不作为合格与否判定依据，仅供参考。校准条件6.1 校准环境条件）环境温度：-40℃~60℃相对湿度：20 ~80 ；磁场强度：≤0.1mT；d）周围无大振动，没有突加、突卸负载和其他脉冲负载。2 仪器及设备校准用仪器为环形激光测角仪，其由环形激光传感器及其控制电路、二次电源及数据采集电路、测角软件、测角计算机等组成。当环形激光测角仪绕其输入轴转动时，环形激光谐振腔内运行的顺、逆时针光束谐振频率发生变化，经干涉输出的频差正比于载体相对于惯性空间转动的角速率，积分得到转过的角度，经算法处理扣除掉地球转动、零偏得到载体的转动角速率或转过的角度。环形激光测角仪校准转台的系统组成示意图如图1所示。将环形激光测角仪安装在转台上，其输入轴与转台转轴平行，以环形激光测角仪输出的角度和角速率作为标准对转台进行校准。122图1 环形激光测角仪校准转台的系统组成示意图1—环形激光测角仪；2—转台校准用到的环形激光测角仪技术指标要求如表2所示。2JJF2343JJF2343—2025表2 环形激光测角仪推荐技术指标校准用标准装置及配套设备技术指标角位置：范围：0°~360°；测量误差：±0.3测量重复性：0.1″。环形激光测角仪角速率：范围：0.001/s~400/s。测量相对误差：0.001）/s≤ω<0.1）/s，30s平均，±2.8×10-3；0.1）/s≤ω<10）/s，10s平均，±1.0×10-4；10）/s≤ω≤400）/s，1s平均，±1.0×10-5校准项目和校准方法1 校准项目校准项目见表3。表3 校准项目一览表序号校准项目名称校准方法1角位置定位误差7.2.22角位置定位重复性7.2.33角速率相对误差7.2.44角速率稳定性7.2.57.2 校准方法7.2.1 校准前准备工作7.21.1 安装将环形激光测角仪安装固定到转台的回转台面上。7.21.2 预热将转台和环形激光测角仪开机预热，转台的预热时间按转台的操作说明进行，环形激光测角仪的预热时间一般不少于30min。2.2 角位置定位误差7.22.1 测试程序角位置点选择在测量范围内选择均匀分布，且不小于13，不大于23的n个点，推荐n等于13或17或19或21或23。转动参数设置与规定设置好转台的转动角速率，推荐值为30（°）/s。每次转动从转台的角位置零位开始，并规定转台逆时针转动时转过的角度值为正。3JJF2343JJF2343—2025顺时针转动转台每次转动前在角位置零位保持30s，依次顺时针转动到选择的角位置点，转动到位后保持30s，分别记录转台显示的角度值和环形激光测角仪测得的转动角度值。d）逆时针转动转台每次转动前在角位置零位保持30s，依次逆时针转动到选择的角位置点，转动到位后保持30s，分别记录转台显示的角度值和环形激光测角仪测得的转动角度值。7.22.2 数据处理按式计算转台顺时针转动到第i个角位置点的定位误差：e-i=θg-i-θT-i ）式中：e-i—转台顺时针转动到第ii=1，2，…，）个角位置点的定位误差，（；θgi——转台顺时针转动到第i个角位置点时环形激光测角仪测得的转动角（；θT-i—转台顺时针转动到第i个角位置点时显示的角度值，（按式i个角位置点的定位误差：e+i=θg+i-θT+i ）式中：e+i—转台逆时针转动到第i个角位置点的定位误差，（；θg+i——转台逆时针转动到第i个角位置点时环形激光测角仪测得的转动角（；( θT+i—转台逆时针转动到第i个角位置点时显示的角度值，（按式( 7.2.3 角位置定位重复性7.23.1 测试程序

e=±max|e-i|e+i|1≤i≤n

（3）按7.2.2.1规定的测试方法重复测试m次，m应不少于7。7.23.2 数据处理按式（4）计算第j次角位置定位误差测试时转台顺时针转动到第i个角位置点的定位误差：式中：

e-ij=θg-ij-θT-ij ）e-ij—第jj=1，2，…，）次角位置定位误差测试时转台顺时针转动到第i个角位置点的定位误差，（；θgij——j次角位置定位误差测试时转台顺时针转动到第i个角位置点时环形激光测角仪测得的转动角度值，（；4JJF2343JJF2343—2025θTij——j次角位置定位误差测试时转台顺时针转动到第i个角位置点时显示的（。按式（5）计算第j次角位置定位误差测试时转台逆时针转动到第i个角位置点的定位误差：式中：

e+ij=θg+ij-θT+ij ）e+ij—第j次角位置定位误差测试时转台逆时针转动到第i个角位置点的定位（；θgij——j次角位置定位误差测试时转台逆时针转动到第i个角位置点时环形激光测角仪测得的转动角度值，（；θTij——j次角位置定位误差测试时转台逆时针转动到第i个角位置点时显示的（。mj=1(1mj=1(1me-ij-m e-ijj=1m-1)2er-i=

（6）mj=1(1mj=1(1me+ij-m e+ijj=1m-1)2er+i=

（7）按式计算得到转台的角位置定位重复性：er=max(er-,er+i)1≤i≤n

（8）7.2.4 角速率相对误差7.24.1 角速率点的选取按GB/T321中的R5系列，推荐选取的角速率点如表4所示。表4 转台角速率点的选取角速率范围推荐选取的角速率点0.001/s≤ω<0.1/s0.001/s、0.063/s0.1/s≤ω<10/s0.1/s、1/s、2.5/s、6.3/s10/s≤ω≤400/s10/s、63/s、160/s、400/s7.2.4.2 环形激光测角仪角速率输出参数设置按表5设置好环形激光测角仪的角速率输出参数。5JJF2343JJF2343—2025表5 环形激光测角仪角速率输出参数设置转台角速率/ω环形激光测角仪角速率输出参数数据平均时间/s测试次数0.001/s≤ω<0.1/s30100.1/s≤ω<10/s101010/s≤ω≤400/s1107.24.3 测试程序每个角速率点测试前，转台保持静止30s，之后控制转台转动，当转台转动处于稳态时，记录环形激光测角仪输出的角速率，重复k次。在顺、逆时针方向分别试验。7.2.4.4数据处理按式i个选取的角速率顺时针转动时的角速率相对误差：式中：

δ-i

1kkj=

|ωg-ij|-ω(iω(i)

（9）i ——选取的角速率点，i=1，2，3，…；δ-i —转台以选取的第i个角速率顺时针转动时的角速率相对误差；k ——测试次数，k=10；ωgij——转台以第i个选取的角速率顺时针转动时环形激光测角仪第j（j=12，…，k）次测得的角速率值，/s；ωi——i个选取的角速率，/s。按式（10）计算转台以第i个选取的角速率逆时针转动时的角速率相对误差：式中：

δ+i

1kkj=

|ωg+ij|-ω(iω(i)

（10）δi ——i个选取的角速率逆时针转动时的角速率相对误差；ωgij——i个选取的角速率逆时针转动时环形激光测角仪第j次测得的角速率值，/s。按式（11）计算得到转台在每个角速率范围内的角速率相对误差：式中：

δ=±max1≤i≤m

(|δ-i|δ+i|)

（11）m——转台在每个角速率范围内选取的角速率点的个数。7.2.5 角速率稳定性7.2.5.1 角速率点的选取72.4.1。6JJF2343JJF2343—20257.2.5.2 环形激光测角仪角速率输出参数设置7.2.4.2。7.25.3 测试程序同7.2.4.3。7.25.4 数据处理按式（12）计算转台在第i个选取的角速率顺时针转动时的角速率稳定性：式中：

S-i

=σ-i--

（12）S-i—转台在第i个选取的角速率顺时针转动时的角速率稳定性；--—转台在第i个选取的角速率顺时针转动时的角速率均值，）/-σ-i—转台在第i个选取的角速率顺时针转动时的角速率标准差，）/s。--按式1）--=1k|ω |

（13σ-i按式1）计算：

-i

j=

g-ij ）∑(k|ωg-ij∑(k|ωg-ij|--ij=1)2k-1按式（15）计算转台在第i个选取的角速率逆时针转动时的角速率稳定性：式中：

S+i

=σ+i--

（15）S+i——转台在第i个选取的角速率逆时针转动时的角速率稳定性；+-—转台在第i个选取的角速率逆时针转动时的角速率均值，）/+σ+i—转台在第i个选取的角速率逆时针转动时的角速率标准差，）/s。+-按式1）+-=1k|ω |

（16σ+i按式1）计算：

+i

j=

g+ij ）∑(k|ωg+ij∑(k|ωg+ij|-+ij=1)2k-1按式（18）计算得到转台在每个角速率范围内的角速率稳定性：S=max1≤i≤m

(S-,S+i

（18）7JJF2343JJF2343—2025校准结果表达校准结果应在校准证书或校准报告上反映。校准证书或报告至少应包括以下信息：实验室名称和地址；进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书或报告的唯一标识如编号，每页及总页数的标识；客户的名称和地址；被校对象的描述和明确标识；进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；校准装置的溯源性及有效性标识；校准环境的描述；校准结果及其测量不确定度的说明；校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；校准结果仅对被校对象有效的声明；未经实验室书面批准，不准部分复制证书的声明。复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。送校单位可根据实际使用情况自主决定。8JJF2343JJF2343—2025附录A校准证书内页格式证书编号：校准环境条件环境温度： ℃相对湿度： 磁场强度： mT地点： 其他： 序号校准项目校准结果测量结果不确定度1角位置定位误差2角位置定位重复性3角速率相对误差4角速率稳定性校准员： 核检员： 9JJF2343JJF2343—2025附录B环形激光测角仪法转台校准测量主要参数不确定度评定示例B.1 角位置定位误差B.1.1 测量模型测量模型如式（B.1）所示：式中：e——转台角位置误差；θt——转台角位置值；

e=θt-θg θg——环形激光测角仪角位置测量结果。误差模型如式（B.2）所示：de=dθt-dθg+eM+eZ 式中：eM——环境磁场变化引起的误差；eZ——转台回零引起的误差。由于：dθ=u(θt)，dθ=u(θg)，eM=u(eM)，eZ=u(eZ)，且dθ、dθ、eM、eZ互不相关，故角位置定位误差的测量不确定度传播模型如式c t t g g M M Z u2=c2[u(θ)]2+c2[u(θ)]2+c2[u(e)]2+c2[u(e)]2 B.式中：ct、cg、cM、cZ为灵敏系数，并且：ct1、cg1、cM1、cZ1c t t g g M M Z B.1.2 标准不确定度分量一览表标准不确定度分量一览表如表B.1所示。表B.1 标准不确定度分量一览表序号标准不确定度分量不确定度来源类型1u(θg)环形激光测角仪角位置示值误差引入的不确定度B2u(eM)环境磁场变化引起的误差引入的不确定度B3u(eZ)转台回零误差引入的不确定度B4u(θt)转台角位置的不确定度AB.1.3 标准不确定度评定B.1.3.1 环形激光测角仪角位置示值误差引入的标准不确定度u(θg)环形激光测角仪校准证书给出的角位置示值误差为±0.3符合均匀分布，则按式B.）计算得到u(θg)为：10JJF2343JJF2343—20253gu(θ)=0.3"≈0.18" 3gB.1.3.2 环境磁场变化引起的误差引入的标准不确定度ueM)在工作条件范围内，环境磁场的最大变化量为0.2mT，环形激光测角仪的零偏磁3场灵敏度典型值为0.01h-mT-1。校准转台时，按推荐的转动角速率，每个校准点的测量持续时间≤14s，则由环境磁场变化引起的误差最大值为0.028差符合均匀分布，则按式ueM为：3u(eM

)=0.028"≈0.016" B.1.3.3 转台回零误差引入的标准不确定度ueZ)3通过在典型被校准转台上开展回零误差试验，转台回零误差实测值≤0.2″。回零误差符合均匀分布，则按式（B.6）计算得到u(eZ)为：3u(eZ

)=0.2"≈0.12" B.1.3.4 转台角位置的标准不确定度u(θt)转台角位置的不确定度主要表现为重复性。通过7次转台角位置实验评价其重复性σ，按式（B.7）计算：∑(7∑(7θ-θj=1 6)2tjt代入转台角位置测量值θtjj=1，2，…，）实验数据以及测量值的均值θσ=0.10则：u(θt)=σ=0.10B.1.4 合成标准不确定度B.14.1 主要标准不确定度汇总表主要标准不确定度汇总表如表B.2所示。表B.2 主要标准不确定度汇总表

（B.7）t，得到标准不确定度分量标准不确定度灵敏系数u(θg)0.18″-1u(eM)0.016″1u(eZ)0.12″1u(θt)0.10″1B.1.4.2 合成标准不确定度及扩展不确定度计算以上各项标准不确定度分量互不相关，按式（B.8）计算得到合成标准不确定度为：uc=

≈0.24" [(g[(g)]uθ +ue2[()]2[( )]2[( )]2M+ue +uθZtJJF2343JJF2343—2025k=2，U=k×uc=0.5B.2 角速率相对误差B.2.1 测量模型测量模型如式（B.9）所示：eω式中：eω——转台角速率相对误差；ωt——转台角速率值；

ωt-ωg=ω=

（B.9）ωg——环形激光测角仪角速率测量结果；ω——角速率名义值。误差模型如式（B.10）所示：de=d(ωt)-d(ωg)+

（B.10）式中：

ω ω ω ωMeωM——环境磁场变化引起的角速率测量相对误差。ωωωωωMωMωωωM由于：d(ωt)=u(ωt)，d(ωg)=u(ωg)，e =u(ωωωωωMωMωωωM

)，且d(ωt)、d(ωg)、eωúωúû22互不相关，故角速率相对误差的测量不确定度传播模型如式（B.11）所示：ωúωúû22uc2=cωt

2êêëê

(ωt)

+cωg

2êêëê

(ωg

û

+cωM

2[u(eωM

)]2 B.1）式中：cωt、cωg、cωM为灵敏系数，并且：cωt1、cωg1、cωM1。B.2.2 标准不确定度分量一览表标准不确定度分量一览表如表B.3所示。表B.3 标准不确定度分量一览表序号标准不确定度分量不确定度来源类型1u(ωgω环形激光测角仪角速率示值误差引入的不确定度B2u(eωM)环境磁场变化引起的误差引入的不确定度B3u(ωtω转台的角速率不确定度A( B.2.3 ( ωB.2.3.1 环形激光测角仪角速率示值误差引入的标准不确定度uωgω环形激光测角仪校准证书给出的角速率示值误差如表B.4所示。12JJF2343JJF2343—2025表B.4 环形激光测角仪校准证书给出的角速率示值误差角速率范围示值误差0.001/s≤ω<0.1/s±2.8×10-30.1/s≤ω<10/s±1.0×10-410/s≤ω≤400/s±1.0×10-5符合均匀分布，则引入的不确定度如表B.5所示。表B.5 环形激光测角仪角速率示值误差引入的不确定度角速率范围测量不确定度êu(ω)úωgë û0.001/s≤ω<0.1/s2.8×1-3≈1.6×1-330.1/s≤ω<10/s1.0×1-4≈5.8×1-5310/s≤ω≤400/s1.0×1-5≈5.8×1-63B.2.3.2 环境磁场变化引起的误差引入的标准不确定度环境磁场变化引起的角速率测量相对误差如表B.6所示。表B.6 环境磁场变化引起的角速率相对误差角速率范围角速率测量相对误差0.001/s≤ω<0.1/s±2.6×10-40.1/s≤ω<10/s±7.8×10-610/s≤ω≤400/s±7.8×10-7符合均匀分布，则引入的标准不确定度如表B.7所示。角速率范围测量不确定度［u（eωM）］0.001角速率范围测量不确定度［u（eωM）］0.001/s≤ω<0.1/s2.6×1-4≈1.5×1-430.1/s≤ω<10/s7.8×1-6≈4.5×1-6310/s≤ω≤400/s7.8×1-7≈4.5×1-73ωB.2.3.3 转台的角速率标准不确定度u(ωt)ω转台的角速率不确定度主要表现为重复性。通过7次转台角速率试验评价其重复性，按式（B.12）计算重复性引起的角速率相对测量误差σ：13JJF2343JJF2343—2025∑(7ωtj=∑(7ωtj=1 6)2tj-ω