基于带单轴反转台离心机的挠性陀螺比力敏感项非线性测试方法

摘要

本发明公开了一种基于带单轴反转台离心机的挠性陀螺比力敏感项非线性测试方法，属于挠性陀螺过载项测试技术领域。所述的测试方法包括挠性陀螺和光纤陀螺的安装、挠性陀螺和光纤陀螺加电预热、静态数据采集和过载条件下的数据采集，获得陀螺开机重复性的多组输出数据进行非线性计算处理，得到过载加速度下挠性陀螺一次比力敏感项矢量和的非线性度。本发明可以得到挠性陀螺静态漂移模型中包含的比力敏感误差项与环境过载加速度之间的非线性关系，在实际应用中对该非线性变化进行补偿，从而提高挠性陀螺的测量精度和挠性惯组的导航精度，具有非常重要的实用价值。

主权项

1.基于带单轴反转台离心机的挠性陀螺比力敏感项非线性测试方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：挠性陀螺和光纤陀螺的安装：测试试验前，采用水平校准仪器调整随动反转台的台面和离心机的台面与水平面平行，然后将挠性陀螺和单轴光纤陀螺通过转接工装安装在随动反转台上，使挠性陀螺的敏感轴X轴与敏感轴Y轴均与水平面平行，光纤陀螺敏感轴与挠性陀螺敏感轴X轴平行，挠性陀螺的自转轴与反转台的转动轴重合；挠性陀螺和光纤陀螺的供电及信号通过随动反转台和离心机的滑环连接到供电电源和数据采集计算机；第二步：挠性陀螺和光纤陀螺加电预热：通过离心机的控制界面将离心机和随动反转台分别控制在其零位位置并保持静止，然后，挠性陀螺与光纤陀螺加电，预热稳定10min；第三步：静态数据采集：打开数据采集计算机中的采集软件开始采集挠性陀螺和光纤陀螺的输出，采集时间5min，得到初始静态下挠性陀螺X轴和光纤陀螺的静态输出数据；第四步：使离心机以角速度ω_t＝ω₀旋转，随动反转台以角速度ω_s＝ω_t-40旋转，挠性陀螺受到的环境过载加速度峰值为：$a={\left(\frac{{\omega }_t·\pi }{180}\right)}^2·R/g_0$其中，R是挠性陀螺自转轴到离心机转动轴的距离，单位：m；g₀是当地标准重力加速度，单位m/s²；角速度ω_t、ω_s的单位为°/s；第五步：过载条件下的数据采集：离心机和随动反转台转速稳定后，采集挠性陀螺和光纤陀螺的输出数据15min，得到过载条件中挠性陀螺X轴和光纤陀螺的过载输出数据；第六步：重复第四步和第五步，设定不同的离心机角速度ω_t和随动反转台的角速度ω_s，即ω_t＝ω_i，ω_s＝ω_i-40，i＝1，2……n，获得不同环境过载加速度a_i下的挠性陀螺输出数据；其中$a_i={\left(\frac{{\omega }_i·\pi }{180}\right)}^2·R/g_0;$第七步：测试完成后，离心机与随动反转台关机，停止数据采集，系统断电；第八步：重复第二步至第七步，获得陀螺开机重复性的多组输出数据；第九步：非线性计算处理，具体步骤为：(a)对采集到的初始静态下挠性陀螺X轴和光纤陀螺的数据求取平均值；(b)对采集到的过载条件中挠性陀螺X轴和光纤陀螺的数据分别减去其初始静态数据的平均值；(c)计算挠性陀螺X轴输出残差：(d)对挠性陀螺X轴输出残差在不同过载加速度a_i下的数据D_ij(X)，截取整周期数据，周期截取的数据个数N_i满足其中t为采样周期，m为大于500的正整数，为过载加速度a_i下的数据采集时间，ω_si为随动反转台的角速度值，i＝1，2……n；(e)对截取的各过载加速度下的挠性陀螺X轴输出残差数据进行傅里叶级数运算，分别得到傅里叶级数一次余弦和一次正弦谐波项系数A_1xi和B_1xi；$A_{1\mathrm{xi}}=2\left(\underset{j=1}{\overset{N_i}{\Sigma }}{D}_{\mathrm{ij}}\left(X\right)\cos ({\mathrm{j\pi \omega }}_{\mathrm{si}}t/180)\right)/N_i,B_{1\mathrm{xi}}=2\left(\underset{j=1}{\overset{N_i}{\Sigma }}{D}_{\mathrm{ij}}\left(X\right)\sin ({\mathrm{j\pi \omega }}_{\mathrm{si}}t/180)\right)/N_i$其中，D_ij(X)为过载加速度a_i时采集到的挠性陀螺X轴第j个输出数据，ω_si为过载加速度a_i时随动反转台的角速度值，j＝1，2……N_i，i＝1，2……n，n是用户选取的过载加速度测试点的数量；t为采样周期，N_i为该第i个过载加速度段的挠性陀螺X轴输出残差数据个数；(f)求取不同过载加速a_i的下挠性陀螺比力敏感项的矢量和：$K_i=\frac{1}{a_i}\sqrt{A_{1\mathrm{xi}}^2+B_{1\mathrm{xi}}^2},$(g)由下式计算非线性：${\zeta }_i=\frac{K_i-K_1}{K_1}\times 100\%$其中，i＝1，2……n，ζ_i为过载加速度a_i下挠性陀螺比力敏感项矢量和的非线性度，K_i、K₁分别为过载加速度a_i和a₁下的挠性陀螺比力敏感项矢量和。