陀螺仪与加速度计的测试目的与意义课件.ppt

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1、陀螺仪与加速度计的测试目的与意义及常用的设备功能简介自动化学院2120121045杨超峰目录陀螺仪和加速度计的测试的目的陀螺仪和加速度计的测试的意义常用的测试设备及功能简介测试设备与国外差距惯性测试设备的发展趋势陀螺仪与加速度计的测试目的陀螺仪与加速度计等惯性仪表的精度决定了惯导系统的精度。而提高惯性器件精度的主要途径有：改进仪表的结构工艺和加工工艺，探索新型惯性仪表;对仪表或系统进行测试和建模，通过误差补偿来提高仪表的实际使用精度和导航精度。因此测试的目的之一就是建立惯性仪表和惯导系统的数学模型或误差模型并确

2、定其参数,再通过误差补偿技术来提高精度。陀螺仪与加速度计的测试目的惯性器件研制完成后都要经过严格的测试，以确定其性能指标。无论是惯性仪表进入仪器和系统的总装备之前鉴定其性能是否合格，还是新研制的某型号产品是否达到了预期技术指标，都必须进行测试对陀螺仪和加速度计的测试目的主要有以下三类：1）鉴定它们是否合格，避免故障仪表进入总装配；2）掌握它们的误差规律，从而建立误差模型；3）发现它们内在设计缺陷，为改进提供依据；测试的主要目的是建立惯性仪表和惯导系统的数学模型或误差模型并确定其参数陀螺仪的测试目的基本目的：要确

3、定陀螺仪在系统中使用的时间内连续、正常工作的性能，同时还要研究陀螺仪对使用环境和工作条件变化的反应，也就是陀螺仪的可靠性，还有陀螺仪的精度。主要目的：是建立陀螺仪和惯导系统的数学模型或误差模型并确定其参数一般陀螺仪的性能参数都是指经过调整补偿之后的实际试验数据。而通常提到的陀螺仪的漂移率，都是指没有规律或无法补偿的随机漂移率。机械转子陀螺仪的测试方法主要有双轴翻滚试验、离心机试验、线性振动试验和角振动试验，力反馈双轴翻滚实验常用于确定在1g重力环境中陀螺仪静态误差模型的系数。在特殊情况下，用精密线振动台和带反转

4、机构的离心机完成陀螺仪参数的测试。离心机实验可以分离出与比力和比力平方敏感的漂移系数，而线振动台可以对比力平方敏感的漂移系数进行标定。加速度计的测试目的主要是通过测试加速度计的静态特性、动态特性等来是建立加速度计和惯导系统的数学模型或误差模型并确定其参数加速度计的测试通常包括启动准备时间、阈值、分辨率、测量范围、交叉耦合系数、偏值、标度因数、非线性系数、带宽、磁敏感系数、重复性以及稳定性等等项目。重力场±1g0试验主要测试加速度计在输入地球重力时的静态特性，完成加速度计标度因数和偏值的标定测试；线振动试验主要测

5、试加速度计动态响应特性及与加速度平方成比例的系数。离心机试验可用于准确测定加速度计的非线性参数。陀螺仪与加速度计测试的意义首先就是可以剔除不合格产品，避免故障仪表进入总装备。其次是现代惯性系统对陀螺仪和加速度计的精度提出了更高的要求，同时也对可靠性、可操作性、可维护性、体积、重量、成本的要求越来越高。提高硬件的性能是有限的，并且需要花费大量的成本；若通过测试建立惯性仪表和惯导系统的数学模型或误差模型并确定其参数，再用软件的方法，在一定范围内对惯性器件的误差进行建模和补偿，即可有效提高惯导系统的精度，也减少了硬件

6、成本。常用的惯性测试设备惯性器件的测试需要专门的测试设备，为了精确测试惯性仪表的精度，其测试设备的自身精度必须比被测件更高，一般来说，测试设备的精度要高一个数量级，或者说测试设备的误差应该是被测仪表误差的10%。并且要求测试设备具有高的分辨率、重复性和稳定性。惯性测试设备是用来产生精密的角度、角速度、比力以及其他的诸如温度、湿度、气压等环境基准和条件的设备。这些设备为各种各样的加速度计、陀螺仪及由它们组成的惯性测量单元提供精密的输入量，然后根据它们的输出将惯性仪表的误差模型系数辨识出来，以在系统应用中加以补偿或

7、衡量惯性仪表的精度水平。精度测试设备分类根据测试对象的静、动态特性和测试基准的差异，惯性器件及系统的精度测试设备可分为：重力场测试设备：包括位置、速率及伺服功能的装置和转台。高过载测试设备：离心机和低频线振动台动态测试设备：线振动台和角振动台多面体与端齿盘这些设备利用重力场作为标准激励，主要用于对惯性器件及系统进行静态特性测试。1）.多面体：是一类最简单、最方便使用的能够提供精密空间坐标位置的测试装置，多面体的角精度可达1”。功能：对惯性器件及系统进行确定角度的多位置测试。2）.端齿盘：是利用齿数、齿形、直径均

8、相同的一对端面齿盘，在不同位置齿合而进行圆周分度的器具。功能：主用于角度精密测量，也可作为惯性器件及系统多位置测试的位置给定装置。常用的是360齿盘和391齿盘。位置转台位置转台：是惯性器件及系统进行静态误差测试的最基本的测试设备，通常有单轴、双轴、三轴位置转台，一般还常配有温度、湿度控制箱。为陀螺提供相对于地球的各种精确位置典型参数如下：回转精度：0.5〞~1〞轴间及轴与台面不垂直度