慣性器件測試與標(biāo)定課件

慣性器件測試與標(biāo)定慣性器件屬于精密和超精密儀器，它對評價其性能和標(biāo)定其誤差系數(shù)的試驗設(shè)備提出了很高的要求。測試設(shè)備不僅要滿足對慣性器件的測試及性能評價工作，還要滿足進(jìn)行振動、沖擊等專門性實驗和誤差系數(shù)精確標(biāo)定的綜合性實驗。

慣性測試設(shè)備的特點：（1）給慣性儀器提供精確的比力輸入或精確的角速度輸入（2）精密性（3）可靠性（4）多用性12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.1慣性器件對測試設(shè)備的要求

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.2位置轉(zhuǎn)臺

（1）單軸：（可稱為分度頭或分度盤）轉(zhuǎn)臺分類：位置轉(zhuǎn)臺、速率轉(zhuǎn)臺、仿真轉(zhuǎn)臺等

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.2位置轉(zhuǎn)臺

（1）雙軸：12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.3速率轉(zhuǎn)臺

速率轉(zhuǎn)臺又叫角速度轉(zhuǎn)臺。它主要用于陀螺儀速率實驗，此外，它還可作為標(biāo)準(zhǔn)角速率源使用。有單軸、雙軸、三軸速率轉(zhuǎn)臺。

12.1.3.1單軸速率轉(zhuǎn)臺

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.3速率轉(zhuǎn)臺12.1.3.1單軸速率轉(zhuǎn)臺

臺體由工作臺、主軸系統(tǒng)、拖動系統(tǒng)和速率測量系統(tǒng)等部分組成

工作臺工作臺用于安裝被測試的陀螺儀或其它元件。它與主軸系統(tǒng)相固連，可以與轉(zhuǎn)臺主軸一起相對殼體轉(zhuǎn)動。工作臺的材料采用鑄鐵、不銹鋼、硬鋁鍛件或鋁鑄件。其直徑國外一般在250~610mm之間，國內(nèi)一般在250~320mm之間（以320mm居多）。12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.3速率轉(zhuǎn)臺12.1.3.1單軸速率轉(zhuǎn)臺

臺體由工作臺、主軸系統(tǒng)、拖動系統(tǒng)和速率測量系統(tǒng)等部分組成

主軸系統(tǒng)

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.3速率轉(zhuǎn)臺12.1.3.1單軸速率轉(zhuǎn)臺

拖動系統(tǒng)

拖動系統(tǒng)是速率轉(zhuǎn)臺的驅(qū)動源。有拖動電機(jī)、帶減速器的拖動系統(tǒng)和力矩電機(jī)直接拖動3種形式。托動電機(jī)－低精度、調(diào)速范圍小由精度較高的變頻電源供電，通過改變電源的頻率得所需的速率。這種拖動系統(tǒng)的調(diào)速范圍小，只能達(dá)到幾比一到十幾比一。

帶減速器的拖動系統(tǒng)－低精度、調(diào)速范圍較寬帶有減速器的拖動系統(tǒng)的調(diào)速范圍是電調(diào)速與機(jī)械調(diào)速的組合?？梢赃_(dá)到幾十比一至幾千比一。力矩電機(jī)直接拖動－高精度、調(diào)速范圍寬

把力矩電機(jī)直接與轉(zhuǎn)臺主軸相連，由力矩電機(jī)直接拖動主軸旋轉(zhuǎn)。

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.3速率轉(zhuǎn)臺12.1.3.1單軸速率轉(zhuǎn)臺

速率測量系統(tǒng)

速率轉(zhuǎn)臺速率的測量通常是通過角度和時間測量而得到的。由于采用晶體控制計數(shù)器測量時間的精度很高，因此常用定角計時的辦法測量速率。工作臺上的游標(biāo)刻度，工作臺的外側(cè)面上刻有刻線，考慮到對工作臺整轉(zhuǎn)直接讀數(shù)，這種游標(biāo)刻度的精度為3~15〞。轉(zhuǎn)軸式讀數(shù)裝置，圓感應(yīng)同步器、圓光柵、角編碼器是典型的轉(zhuǎn)軸式讀數(shù)裝置。這些裝置在速率轉(zhuǎn)臺中應(yīng)用得比較普遍，其測角精度為l～5″。12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.3速率轉(zhuǎn)臺

12.1.3.2三軸速率轉(zhuǎn)臺

三軸速率轉(zhuǎn)臺由機(jī)械臺體與測控系統(tǒng)兩大部分組成，一般具有速率、位置和仿真功能。臺體通常具有三軸聯(lián)動仿真，包括位置試驗、速率試驗和仿真試驗等，并具有機(jī)械限位和故障（超速、過載）自動斷電保護(hù)裝置。12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.4環(huán)境模擬設(shè)備及其它測試設(shè)備12.1.4.1線振動臺

線振動臺是提供振動加速度的一種環(huán)境模擬設(shè)備。它用于測定陀螺儀和加速度計在線振動條件下的性能。

機(jī)械線振動臺原理圖12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.4環(huán)境模擬設(shè)備及其它測試設(shè)備12.1.4.1線振動臺

線振動臺是提供振動加速度的一種環(huán)境模擬設(shè)備。它用于測定陀螺儀和加速度計在線振動條件下的性能。

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.4環(huán)境模擬設(shè)備及其它測試設(shè)備12.1.4.2離心機(jī)離心機(jī)是連續(xù)提供恒定的大于1g加速度的一種環(huán)境模擬設(shè)備。它用于測定陀螺儀和加速度計在大加速度條件下的性能。

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.4環(huán)境模擬設(shè)備及其它測試設(shè)備12.1.4.3角振動臺角振動臺是提供振動角速度和振動角加速度的一種環(huán)境模擬設(shè)備。它用于測定陀螺儀和加速度計在角振動條件下的性能。

12.1慣性器件的測試設(shè)備簡介12.1.5測試壞境問題溫度與溫度振動與沖擊基座運動噪聲控制磁屏蔽與射頻屏蔽12.2慣性器件的主要性能指標(biāo)及測試標(biāo)定12.2.1陀螺及加速度計的主要性能指標(biāo)

速率陀螺是角速率傳感器，通常是輸出與角速率對應(yīng)的電壓信號。也有的陀螺輸出頻率信號，如激光陀螺。以電壓表示的陀螺輸出為：

加速度計的輸出也對應(yīng)一定的電壓，表示為：12.2慣性器件的主要性能指標(biāo)及測試標(biāo)定1、陀螺的主要性能指標(biāo)（1）零偏當(dāng)輸入角速率為零時，陀螺儀的輸出量。（2）零漂（零偏穩(wěn)定性）輸入角速率為零時，衡量陀螺儀輸出量圍繞其均值的離散程度。以規(guī)定時間內(nèi)測得的輸出量的標(biāo)準(zhǔn)偏差相應(yīng)的等效輸入角速率表示，也稱為零漂。（3）零偏重復(fù)性在同樣條件及規(guī)定間隔時間內(nèi)，重復(fù)測量陀螺儀零偏之間的一致程度。（4）零偏溫度靈敏度相對于室溫零偏，由溫度變化引起陀螺儀零偏變化量與溫度變化量之比。12.2慣性器件的主要性能指標(biāo)及測試標(biāo)定1、陀螺的主要性能指標(biāo)（5）標(biāo)度因數(shù)陀螺儀輸出量與輸入角速率的比值。它是用某一特定直線的斜率表示。（6）非線性度在輸入角速度范圍內(nèi)，用求得標(biāo)度因數(shù)計算陀螺的誤差與輸入量之比的最大值。（7）標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性在同樣的條件下及規(guī)定間隔時間內(nèi)，重復(fù)測量陀螺儀標(biāo)度因數(shù)之間的一致程度。以各次測試所得標(biāo)度因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差與其平均值之比表示。（8）標(biāo)度因數(shù)溫度靈敏度相對于室溫標(biāo)度因數(shù)，由溫度變化引起的微陀螺標(biāo)度因數(shù)相對變化量與溫度變化量之比，一般取最大值表示。12.2慣性器件的主要性能指標(biāo)及測試標(biāo)定1、陀螺的主要性能指標(biāo)（9）最大輸入角速率陀螺儀正、反方向輸入角速率的最大值。在此輸入角速率范圍內(nèi)，陀螺儀標(biāo)度因數(shù)非線性度滿足規(guī)定要求。（10）分辨率陀螺在規(guī)定的輸入角速率下，能敏感的最小角速度增量。由該角速率增量所產(chǎn)生的輸出增量，至少應(yīng)等于按標(biāo)度因數(shù)所期望的輸出增量的50%。2、加速度計的主要性能指標(biāo)（1）輸入軸加速度計的敏感軸，當(dāng)待測比力平行該軸時，將引起最大輸出量。（2）最大輸入比力加速度計正、反方向輸入比力的最大值。在此輸入比力范圍內(nèi)，加速度計標(biāo)度因數(shù)非線性度滿足規(guī)定要求。12.2慣性器件的主要性能指標(biāo)及測試標(biāo)定2、加速度計的主要性能指標(biāo)（3）偏置當(dāng)輸入比力為零時，加速度計的輸出量。以規(guī)定時間內(nèi)測得的輸出量平均值相應(yīng)的等效輸入比力表示。（4）偏置重復(fù)性在同樣條件及規(guī)定間隔時間內(nèi)，重復(fù)測量加速度計偏置之間的一致程度。以各次測試所得偏置的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。（5）偏置溫度靈敏度相對于室溫偏置，由溫度變化引起的加速度計偏置變化量與溫度變化量之比，一般取最大值表示。12.2慣性器件的主要性能指標(biāo)及測試標(biāo)定2、加速度計的主要性能指標(biāo)（6）標(biāo)度因數(shù)加速度計輸出量與輸入比力的比值。它是用某一特定直線的斜率表示，該直線是根據(jù)整個輸入加速度范圍內(nèi)測得的輸入輸出數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合求得。（7）非線性度在輸入比力范圍內(nèi)，加速度計輸出量相對于最小二乘法擬和的直線的最大偏差與最大輸出量之比。（8）標(biāo)度因數(shù)溫度系數(shù)相對于室溫標(biāo)度因數(shù)，由溫度變化引起的加速度計標(biāo)度因數(shù)相對變化量與溫度變化量之比，一般取最大值表示。12.2慣性器件的主要性能指標(biāo)及測試標(biāo)定2、加速度計的主要性能指標(biāo)（6）標(biāo)度因數(shù)加速度計輸出量