北航实验报告封面(共8篇)
北航实验报告封面(共8篇) 北航惯性导航综合实验报告
实验一
陀螺仪关键参数测试与分析实验 加速度计关键参数测试和分析实验
2013年5月12日
实验一 陀螺仪关键参数测试与分析实验
一、 实验目的
通过速率转盘上的测试实验，增强动手能力和对惯性测试设备的感性理解；通过对陀螺仪测试数据的分析，对陀螺仪漂移等参数的物理意义有了清晰的认识，为陀螺仪的误差建模和补偿在实际工程中的应用奠定了基础。
二、 实验内容
陀螺仪标度因数试验、零偏差试验、零偏差重复试验、零漂移试验试验、陀螺仪标度因数与零偏差建模、误差补偿试验采用单轴速率转盘。 三、 由实验系统组成
单轴速率转台、MEMS 陀螺仪(或光纤陀螺仪)、稳压电源、数据采集系统和分析系统。 四、 实验原理
1. 陀螺仪原理
陀螺仪是角速率传感器，用来测量载体相对惯性空间的角速度，通常输出与角速率对应的电压信号。也有的陀螺输出频率信号(如激光陀螺)和数字信号(把模拟电压数字化)。以电压表示的陀螺输出信号可表示为：
UG???UG?0??kG??kGfG(a)?kG?G
(1-1)
式中fG(a)陀螺输出误差项与比力有关，反映了陀螺输出受比力的影响，本实验不考虑此误差。因此，类型(1-1)简化为
UG???UG?0??kG??kG?G
(1-2)
由(1-2)式得陀螺输出值对应的角速度测量值：
?测量?
UG?UG(0)
(1-3) ??G
kG
对于数字输出的陀螺仪，传感器内部已经利用标度因数对陀螺仪模拟输出进行了量化，直接输出角速度值，即：
?测量0真值G
(1-4)
?0是陀螺仪的零偏差，物理意义是当输入角速度为零时，陀螺仪的输出值是对的
应角速度
UG(0)?kG?0 (1-5)
?受陀螺仪标度因数的测量精度kG、随机漂移?G、陀螺输出信号UG的检测精
度和UG(0)影响kG和UG(0)有规律性，可以通过建模和补偿来消除，G通过信号滤波法可以抵抗随机特性。因此，准确标记kG和
UG(0)是准确测量角速的基础。 五、 陀螺仪测试实验步骤 1) 零偏测试实验标度因数
a. 连接电源，预热一段时间；
b. 陀螺工作稳定后，测量陀螺输出并保存数据；
c. 转盘正转，测试陀螺仪输出，停止转盘反转，测试陀螺仪输出，停止转盘。测试陀螺仪输出，并分别保存数据；
d. 改变转台输入角率的重复步骤c，正负角速率的速率档不少于5 (按军标要求11) 个)；
e. 转速结束后，当转台静止时，采集陀螺仪输出数据并保存。 f.根据最小二乘法公式
1
?ijFj??Mj?1
M
2
ij
M
???F
ij
j?1M
j?12
MM
j
KG?
?1?
???ij??M?j?1j?1?
(1-6)
1FG0?
MKG
F??j
Mj?1
M
??
j?1
M
ij
(1-7)
计算陀螺标度因数和零偏差。 2) 零漂测试(零偏稳定性)
陀螺仪数据静止采集，陀螺仪零偏稳定性由测试数计算。军标通常的测试时间是1 小时，收集的数据为1 秒、10 不同时间的平滑度，如秒和100秒。本实验可收集10个数据 分钟左右，并分别进行1 秒、10 秒及100 秒平滑。
按如下公式
2?1?1n
Bs?Fi?F??KG?n?1i?1??
??
1/2
(1-8)
计算陀螺仪零偏稳定性，并进行比较。 3) 零偏重复性测试
a. 200/s向下正转，转速稳定后，采集陀螺输出数据并保存。
b. 转台某角速度-200/s倒转，转速稳定后，采集陀螺输出数据并保存。
c. 陀螺零偏计算；
d. 关闭陀螺电源，重新启动，重复步骤a、b； e. 重复步骤d 进行3-5 次，陀螺零偏5-7 个； f. 按下5-7个陀螺零偏(1-9)
2??1QBr??B?B (1-9) 0?0i?
?Q?1i?1?
??
1/2
求均方差，得零偏重复性指标。
六、 实验结果
1. 数据处理
删除原始数据后，绘图如下
2. 计算陀螺标度因数和零偏差
根据陀螺在10°/s，20°/s，40°/s，60°/s ，80°/s角速下正反转的输出分别得到正下陀螺的标度因数和零偏差，以及反下陀螺的标度因数和零偏差，然后得到平均值。 KG= 0.9901 FG0= 0.0358
3. 采集数据的零偏稳定性为1 秒、10 不同时间的平，如秒和100秒
滑，如下图所示。
第二章:北航计软实验报告实验1
实验报告
班
学
姓
成