先进导航技术第七讲惯性器件与系统的测试技术
先进导航技术 第七讲 惯性器件与系统的测试技术
一、概述1、验收试验：在器件或系统验收时对技术规范中某些关键性能参数的测试项目（如陀螺随机漂移、系统静止导航实验等）；2、误差系数测定试验：对一些影响系统性能的重要参数通过精确测定与软件补偿提高其一致性（如陀螺、加速度计的比例系数、轴不对准角等）；3、建模与参数测定试验：如随加速度、温度变化的误差特性建模和随机误差特性的建模
一、概述 1、验收试验：在器件或系统验收时对技术规范中某些关 键性能参数的测试项目（如陀螺随机漂移、系统静止 导航实验等）； 2、误差系数测定试验：对一些影响系统性能的重要参数， 通过精确测定与软件补偿提高其一致性（如陀螺、加 速度计的比例系数、轴不对准角等）； 3、建模与参数测定试验：如随加速度、温度变化的误差 特性建模和随机误差特性的建模
一、概述（续）4、环境试验：振动、冲击、高低温试验定型还包括电源拉偏、电磁兼容、潮湿、霉菌、低气压、炮震、运输、可靠性试验等项目）；5、标定试验：在使用过程中对一些因磨损、气体泄漏润滑状态改变、老化等因素引起的关键参数变化在外场或维修车间进行的周期性参数标定（如加速度计零位及比例系数、陀螺漂移等）；6、试车/试飞：一种真实的综合性考核
一、概述（续） 4、环境试验：振动、冲击、高低温试验 （定型还包括电源拉偏、电磁兼容、潮湿、霉菌、低气 压、炮震、运输、可靠性试验等项目）； 5、标定试验：在使用过程中对一些因磨损、气体泄漏、 润滑状态改变、老化等因素引起的关键参数变化在外 场或维修车间进行的周期性参数标定（如加速度计零 位及比例系数、陀螺漂移等）； 6、试车/试飞：一种真实的综合性考核
二、加速度计标定试验1、比例系数（scale factor）和零位（bias）标定一般用土1g输入下的双位置标定：ki(g + △a) = N+k(-g+△a)=NN+-Ng(N++ N)k, =Aa2gN+-N-对无温控的系统要在宽温度范围内进行标定。补偿后k应达到3×10-5，△a应达到3×10-5g；V/F的比例系数和零位也要标定（标定时需高性能基准电源，热敏电阻的位置很关键）
二、 加速度计标定试验 1、比例系数（scale factor）和零位（bias）标定 ◼ 对无温控的系统要在宽温度范围内进行标定。补 偿后k1应达到3 10-5 ，△a应达到3 10-5g ; ◼ V/F的比例系数和零位也要标定（标定时需高性 能基准电源，热敏电阻的位置很关键）。 ◼ 一般用1g输入下的双位置标定： + − + − + − − + − + = − = − + = + = N N g N N a g N N k k g a N k g a N ( ) , 2 ( ) ( ) 1 1 1
二、加速度计标定试验（续）2、不对准角标定如图：Ox称为输入轴oy称为输出轴oz称为摆轴（绕y轴）摆轴与安装面的不平行度α输出轴与安装面的不平行度β（绕z轴）在重力场下用翻滚法可以测出α和β，需用分度头和专用夹具
◼ 如图：ox称为输入轴 oy称为输出轴 oz称为摆轴 ◼ 摆轴与安装面的不平行度 （绕y轴） ◼ 输出轴与安装面的不平行度β （绕z轴） 在重力场下用翻滚法可以测出 和β ，需用分度 头和专用夹具。 二、加速度计标定试验（续） y x z a 2、不对准角标定
二、加速度计标定试验（续)3、离心机试验基本模型：k+ka.+k,aa.+k,.a.a离心机能提供高于1g的环境①好测，而动态半径R难测，可用光学法测输入轴不水平产生什么效果；注意力反馈放大器增益的影响
二、加速度计标定试验（续） ◼ 基本模型: ◼ 离心机能提供高于1g 的环境； ◼ 好测，而动态半径R难测，可用光学法测； ◼ 输入轴不水平产生什么效果； ◼ 注意力反馈放大器增益的影响。 0 1 2 2 x xx x x xy x y k k a k a a k a a + + + + 3、离心机试验
三、陀螺误差系数的测定1、陀螺漂移（1）一次启动随机漂移大体可分三段：瞬变、15-182-3婴德德慢爬（趋势）、稳态（如图）对趋势项的建模与补偿十分关键一次启动的常值漂移是指对准期间与导航期间的漂移差；进入稳态后的随机漂移常用一阶马氏过程描述光学陀螺趋势项较小，但需考虑RW
三、陀螺误差系数的测定 1、陀螺漂移 （1）一次启动随机漂移 大体可分三段：瞬变、 慢爬(趋势)、稳态(如图) ◼ 对趋势项的建模与补偿十分关键； ◼ 一次启动的常值漂移是指对准期间与导航期间的 漂移差； ◼ 进入稳态后的随机漂移常用一阶马氏过程描述； ◼ 光学陀螺趋势项较小，但需考虑RW
三、陀螺误差系数的测定（续）（2）陀螺漂移的温度建模有温控时，在工作点附近的温度灵敏度应小于0.01°/h/℃，不再软件补偿无温控时，要在全温度范围内进行陀螺漂移的温度建模和补偿，这是保证系统精度的关键；建模的关键是保证测量数据的单值性和重复性
三、陀螺误差系数的测定（续） （2）陀螺漂移的温度建模 ◼ 有温控时，在工作点附近的温度灵敏度应小于 0.01°/h/℃，不再软件补偿； ◼ 无温控时，要在全温度范围内进行陀螺漂移的温 度建模和补偿，这是保证系统精度的关键； ◼ 建模的关键是保证测量数据的单值性和重复性
三、陀螺误差系数的测定（续）（3）姿态/航向效应漂移随载体姿态/航向变化引起的漂移，在挠性陀螺乎台惯导系统中比较突出，与平台微振动关系密切：应通过改善陀螺平衡、提高系统增益以及良好的减震设计来减小这项漂移（控制在0.05°/h之内）；可通过软件补偿来进一步改善（方位可用十二位置法测定，每个位置不少于5分钟）。此项也是周期性标定的内容（3月～6月一次）
三、陀螺误差系数的测定（续） （3）姿态/航向效应漂移 ◼ 随载体姿态/航向变化引起的漂移，在挠性陀螺平台 惯导系统中比较突出，与平台微振动关系密切； ◼ 应通过改善陀螺平衡、提高系统增益以及良好的减震 设计来减小这项漂移（控制在 0.05°/h之内）； ◼ 可通过软件补偿来进一步改善（方位可用十二位置法 测定，每个位置不少于5分钟）。此项也是周期性标 定的内容（3月~ 6月一次）
三、陀螺误差系数的测定（续)(4)影响陀螺漂移的其它因素与加速度成比例的漂移可在重力场通过翻滚试验测定。与加速度乘积成比例的漂移一般与非等弹性效应有关，必要时可在火箭撬和带反转平台的离心机上测定；与陀螺气体阻尼力矩有关的漂移（气体压强、盖子效应），是一项关键的调试试验；与外界磁场有关的漂移
（4）影响陀螺漂移的其它因素 三、陀螺误差系数的测定（续） ◼ 与加速度成比例的漂移可在重力场通过翻滚试验 测定。与加速度乘积成比例的漂移一般与非等弹 性效应有关，必要时可在火箭撬和带反转平台的 离心机上测定； ◼ 与陀螺气体阻尼力矩有关的漂移（气体压强、盖 子效应），是一项关键的调试试验； ◼ 与外界磁场有关的漂移