光纤陀螺性能评价指标
1 光纤陀螺主要性能评价参数 ....................................................................................................... 1
1.1光纤陀螺输出信号的特点 ................................................................................................. 1
1.2 零偏.................................................................................................................................... 2
1.3 零漂.................................................................................................................................... 2 2 光纤陀螺其他性能评价参数 ....................................................................................................... 3
1 光纤陀螺主要性能评价参数
1.1光纤陀螺输出信号的特点
光纤陀螺作为敏感角速度的传感器，其输出信号除了包括作用在光纤陀螺的
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[4]外加角速度信息外，还包括地球自转角速度信息和各种噪声。因此光纤陀螺在外加角速度的作用下，其输出的数学模型为
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(1) ,,,,,,,,()()(sinsincoscoscos)()ttnt,，，，0iic
(1)式中，为陀螺输出信号;为作用在光纤陀螺的外加角速度;为地,()t,()t,0iic球自转角速度;、、分别为当地地理纬度，光纤陀螺敏感轴与当地水平面,,,
的夹角和敏感轴在水平面内的投影与地理北向的夹角;为陀螺漂移。其中陀nt()
螺漂移主要由常值漂移和随机漂移组成。
即
(2) ntAfttt()sin(2)()(),，，，，,,,,,d0
(2)式巾，为常值漂移;为周期分量;为零均值的高斯白噪,Aftsin(2),,，,()td0
声;为有色噪声。常值漂移短时间内可以用陀螺的零偏代替。所谓零偏，是,()t
0指光纤陀螺的角速度输入为零时陀螺的输出量，单位为。随机漂移项由周(/)h
期分量、白噪声和有色噪声组成，整体在测量过程中由零漂体现。光纤陀螺的静态特性中零漂是一个很重要的性能指标，直接反映了陀螺的精度高低。零漂是指陀螺输出量同绕其均值的离散程度，以规定时间内输出量的标准偏差对应的角速
小孩胃疼0率表示，单位也为。 (/)h
1.2 零偏
在输入角速率为零时(即陀螺静止，这种静态情况下长时间稳态输出是一个平稳的随机过程)陀螺仪的输出量。以规定时间内(较长时间)测得的输出量平均值相等的等效输入角速率表示。理想状态下为地球自转角速度分量。
光纤陀螺的零偏计算公式可表示为:
1B,,F0K (3)
汉代舞蹈00式中: B0一零偏，/h或/s
00一光纤陀螺输出量的平均值，/h或/s F
工伤是指K一标度因数
1.3 零漂
零漂也叫零偏稳定性，是指静态情况下光纤陀螺的输出量围绕其均值的离散程度，以规定时间内输出量的标准偏方差相应的(标准方差除以标度因数)等效输入角速率表示。它可以分为长期零漂和短期零漂，长期零漂的测试时间一般以小时为单位，短期零漂在30分钟以下。首先对测试数据进行10s或100s平滑后，零偏稳定性计算公式可表示为:
1n2211，，,,,，，BFF,si,,,1Kni,，，1 (4)
00式中:Bs一零偏稳定性，/h或/s
00Fi一第i次测试光纤陀螺的输出量，/h或/s
n一采样次数。 描写竹子的作文
此方法即在一组采样间隔为1s的光纤陀螺测试样本的基础上，按照某个固定的时间步长T(即10s或100s)将数据分为多个数据段，这些数据段的均值组成了一个新的样本，该样本的标准差反映了光纤陀螺的精度。此计算方法简单便捷，通过对数据样本分段求平均值的方式平滑了样本中存在的短期噪声(如白噪声、
量化噪声等)，因此反映出了光纤陀螺漂移趋势，也就是零偏稳定性。
零漂数据中包括角随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、速率漂移斜坡、量化噪声5个噪声项，由于这5个噪声源的形成机理各不相同，因此陀螺的5个噪声源在统计上独立:
?角随机游走(ARW——Angle Random Walk)
引起角随机游走的噪声源有:光源噪声、光电探测器噪声、电子噪声以及数字系统产生的噪声。
?零偏不稳定性(BI——Bias Instability)
我的身体我的心引起零偏不稳定性的噪声源有:光纤陀螺中的放电组件、电路噪声、环境噪声以及其他可能产生随机闪烁的器件。
?速率随机游走(RRW——Rate Random Walk)
引起速率随机游走的噪声源尚有待研究。
?速率漂移斜坡(RR——Rate Ramp)
速率斜坡本质上是一种确定性误差、而不是随机过程。它在陀螺仪零漂数据中出现。可能是由于光纤陀螺的光强在长时间内有非常傲慢而单调的变化，也可能由于平台保持非常小的加速度，进而表现为光纤陀螺的真实输入。 ?量化噪声(QN——Quantiztion Noi)
量化噪声是由传感器输出信号的离散化或量化性质造成的，量化噪声代表了传感器的最低分辨率水平。
2 光纤陀螺其他性能评价参数
光纤陀螺的性能评价参数还包括以下几个:
?最大输入角速率(Maximum Input Angular Rate)
对大可测量角速率和灵敏度阈值反映了光纤陀螺的测量范围，两者相除的结果是光纤陀螺的动态范围。光纤陀螺的动态范围和信号检测方法是紧密相关的。
0对开环系统，位相检测一般为;对于闭环系统，位相检测科大于。 15/hr,2,?温度效应(Temperature effect)
温度效应包括零偏温度灵敏度、零偏温度速率灵敏度等。实用的光纤陀螺需要承担比较恶劣的环境条件，其中温度是最关键的环境因素之一，也是制约光纤陀螺应用的主要因素。温度对光纤陀螺系统的影响是多方面的，从光纤、调制器到光源、探测器，无一不受其影响。在中、高精度的光纤陀螺系统中，要检测的
,,76位相变化在量级;弱温度影响控制不好，所产生的附加转动噪声的位10~10关于郑州
相变化远大于该量级。目前，已有一系列的方法来消除和补偿温度的影响，使光
0纤陀螺的工作温度范围在。 ,，40~80C
?灵敏度，阈值(Sensitivity, Threshold)
灵敏度也就是阈值，反映了光纤陀螺能敏感的最小角速率。一般对于中、高
0精度光纤陀螺，其灵敏度在左右，比地球自转角速率低两个量级(地球0.1/hr
0自转速率为)。 15/hr
?零偏重复性(Bias Repeatability)
零偏重复性是指在同样条件下及规定时间间隔内，重复测量陀螺零偏之间的一致程度，以各次测试得到的零偏的标准方差表示。
?标度因素(Scale Factor)
标度因素是输入量与输入角速率的比值，是反映陀螺灵敏度的量，它是用某一特定直线的斜率表示的。该直线是根据整个输入角速率范围内测得的输入输出
Y 为输出数据，用最小二乘法拟合求得。设标度因数为K，有Y=KΩ+Ω0, 其中信号,Ω为输入角速度, Ω0/K 就是零偏。
标度因素=(陀螺输出-零偏)/被测角速率
?标度因数重复性(Scale Factor Repeatability)
标度因数重复性是指在同样条件下及规定时间间隔内，重复测量陀螺标度因数之间的一致程度，以各次测试得到的标度因数的标准方差表示。 ?标度因数非线性度(Scale Factor Nonlinearity)
