光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)與零偏測(cè)試及評(píng)價(jià)方法研究

張 龍，葉 松，周樹(shù)道，王曉蕾，劉 鳳

（解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，江蘇 南京 211101）

光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)與零偏測(cè)試及評(píng)價(jià)方法研究

張 龍，葉 松，周樹(shù)道，王曉蕾，劉 鳳

（解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，江蘇 南京 211101）

為對(duì)艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用背景下不同型號(hào)干涉型光纖陀螺（IFOG）的性能優(yōu)劣做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，在[-35°/s，35°/s]角速度范圍和100Hz數(shù)據(jù)采樣頻率下，對(duì)兩種型號(hào)的IFOG進(jìn)行標(biāo)度因數(shù)和零偏測(cè)試，并對(duì)其參數(shù)測(cè)試和性能評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究。結(jié)果表明：在[-35°/s，35°/s]角速度范圍內(nèi)，B-215型IFOG的標(biāo)度因數(shù)非線性度（剔除±20°/s奇異角速度點(diǎn)）優(yōu)于KVH-13型，且兩種IFOG在該范圍內(nèi)的標(biāo)度因數(shù)非線性度均大于其在全量程范圍內(nèi)的標(biāo)度因數(shù)非線性度；在100Hz采樣頻率下，KVH-13型IFOG的零偏穩(wěn)定性?xún)?yōu)于B-215型，且B-215型IFOG在該頻率下的零偏穩(wěn)定性?xún)?yōu)于其在2000Hz下的零偏穩(wěn)定性。該測(cè)試方法可得出在特定測(cè)量范圍和采樣頻率下IFOG的性能參數(shù)，有助于提高不同型號(hào)IFOG產(chǎn)品的可比性，為實(shí)際應(yīng)用中IFOG的選型提供依據(jù)。

干涉型光纖陀螺；標(biāo)度因數(shù)；標(biāo)度因數(shù)非線性度；零偏；零偏穩(wěn)定性；可比性

0 引 言

光纖陀螺（fiber optic gyroscope，F(xiàn)OG）是一種基于Sagnac效應(yīng)的角速度傳感器，其概念最早于1976年由美國(guó)猶他大學(xué)的V.Vali和R.W.Shorthill提出[1]。到目前為止，光纖陀螺憑借轉(zhuǎn)速分辨率高、零點(diǎn)穩(wěn)定性好、可靠性高、預(yù)熱時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)中[2-4]。

在描述光纖陀螺特性的眾多參數(shù)中，標(biāo)度因數(shù)和零偏是影響光纖陀螺測(cè)量精度的重要指標(biāo)。標(biāo)度因數(shù)受光源功率、光纖損耗等因素的影響，大且穩(wěn)定的標(biāo)度因數(shù)是光纖陀螺提高精度的必要條件[5]。零偏不僅受地球自轉(zhuǎn)、溫度等多種因素的影響，還受到Shupe效應(yīng)、Faraday效應(yīng)和Kerr效應(yīng)等[6-7]造成的附加相位誤差的影響。差的零偏穩(wěn)定性會(huì)增大光纖陀螺在輸入角速率較小時(shí)的測(cè)量誤差。

為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，國(guó)內(nèi)外已對(duì)光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)和零偏特性進(jìn)行了深入的研究。A.M. Kurbatov[8]提出通過(guò)提高轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)的幅值穩(wěn)定性和偏置調(diào)制深度的方法改善光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)和零偏特性；該方法原理復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較高，在工程應(yīng)用中尚未得到推廣。孫亮等[9]采用多項(xiàng)式回歸分析的方法建立了與角速率相關(guān)的標(biāo)度因數(shù)非線性和零偏穩(wěn)定性綜合補(bǔ)償模型；該模型是基于光纖陀螺在全量程內(nèi)的特性得出的，雖簡(jiǎn)單易行，但補(bǔ)償精度尚有待提高。那永林等[10]重點(diǎn)對(duì)小速率下標(biāo)度因數(shù)的測(cè)試誤差和影響因素進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)各輸入角速度進(jìn)行整圈采樣的方法減小了標(biāo)度因數(shù)的測(cè)試誤差，而對(duì)其他角速度范圍內(nèi)光纖陀螺的參數(shù)測(cè)試和性能評(píng)價(jià)方法未做具體分析。

作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心器件，光纖陀螺被廣泛應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。盡管產(chǎn)品化的FOG均提供相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，但大多數(shù)參數(shù)是在全量程和固有采樣頻率下測(cè)得的。由此獲得的測(cè)試結(jié)果不足以作為評(píng)價(jià)FOG產(chǎn)品性能優(yōu)劣的指標(biāo)。為進(jìn)一步提高FOG產(chǎn)品性能參數(shù)的可比性，本文提出FOG產(chǎn)品的性能測(cè)試和比較應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇合適的動(dòng)態(tài)測(cè)試角速度范圍和數(shù)據(jù)采樣頻率，并以艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)為例，選取[-35°/s，35°/s]角速度范圍和100 Hz數(shù)據(jù)采樣頻率下，對(duì)兩種干涉型光纖陀螺（interferometric fiber optic gyroscope，IFOG）進(jìn)行標(biāo)度因數(shù)和零偏測(cè)試。著重對(duì)標(biāo)度因數(shù)非線性度和零偏穩(wěn)定性的測(cè)試方法和結(jié)果的可比性進(jìn)行了討論，以期為實(shí)際應(yīng)用中IFOG的選型提供依據(jù)。

1 測(cè)試方法

1.1 標(biāo)度因數(shù)測(cè)試

標(biāo)度因數(shù)是指光纖陀螺輸出量與輸入角速率的比值，用其在全量程內(nèi)輸入輸出擬合直線的斜率表示。擬合值與實(shí)際值之間的偏差又引出了標(biāo)度因數(shù)非線性度、標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性、標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱(chēng)度等參數(shù)[11-12]。本文選取B-215型和KVH-13型IFOG進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，其中B-215型為數(shù)字式閉環(huán)IFOG，最高采樣頻率為2 000 Hz；KVH-13型為數(shù)字式開(kāi)環(huán)IFOG，最高采樣頻率為100Hz。

測(cè)試目的是獲取兩種IFOG的標(biāo)度因數(shù)、標(biāo)度因數(shù)非線性度、標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱(chēng)度和標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性參數(shù)。測(cè)試方法[13]為：將光纖陀螺通過(guò)安裝夾具固定在三軸模擬臺(tái)上，調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸和IFOG的輸入基準(zhǔn)軸，使其平行于地垂線。俯視轉(zhuǎn)臺(tái)，規(guī)定轉(zhuǎn)臺(tái)以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)為正向，反之為負(fù)向。在[-35°/s，35°/s]角速度范圍內(nèi)選取如下角速度點(diǎn)：

正向角速度：0°/s，0.5°/s，0.8°/s，1°/s，2°/s，5°/s，8°/s，10°/s，15°/s，18°/s，19°/s，20°/s，21°/s，22°/s，25°/s，28°/s，30°/s，35°/s；

反向角速度：-35°/s，-30°/s，-28°/s，-25°/s，-22°/s，-21°/s，-20°/s，-19°/s，-18°/s，-15°/s，-10°/s，-8°/s，-5°/s，-2°/s，-1°/s，-0.8°/s，-0.5°/s，0°/s。

B-215型每0.5 ms輸出一個(gè)數(shù)據(jù)，KVH-13型每10ms輸出一個(gè)數(shù)據(jù)。通過(guò)測(cè)試軟件對(duì)B-215型IFOG 10ms內(nèi)的20個(gè)輸出值進(jìn)行平滑處理[14]。在每個(gè)角速度下，分別記錄兩種IFOG旋轉(zhuǎn)一周的輸出值。測(cè)試開(kāi)始和結(jié)束時(shí)，分別測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)IFOG輸出量的平均值，并將該值從IFOG在各個(gè)角速度下的輸出平均值中扣除，得出各輸入角速度下IFOG的真實(shí)輸出值。

建立IFOG輸入輸出關(guān)系的線性模型[12]：

式中：wij——第j個(gè)輸入角速度；

K——標(biāo)度因數(shù)；

F0——擬合零位；

νj——擬合誤差。

對(duì)選取的M個(gè)輸入角速度及其輸出值進(jìn)行最小二乘擬合，IFOG的標(biāo)度因數(shù)K和擬合零位F0可由下式求得：

IFOG在第j個(gè)輸入角速度時(shí)的非線性偏差由下式給出，其中Fm為輸入角速度最大時(shí)IFOG的輸出值：

由下式可計(jì)算出IFOG標(biāo)度因數(shù)非線性度Km：

設(shè)K（+）為正向輸入角速度時(shí)IFOG的標(biāo)度因數(shù)，K（-）為負(fù)向輸入角速度時(shí)IFOG的標(biāo)度因數(shù)，為標(biāo)度因數(shù)平均值，則標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱(chēng)度Ka為

根據(jù)上述測(cè)試方法，對(duì)兩種型號(hào)的IFOG分別進(jìn)行7次標(biāo)度因數(shù)測(cè)試，相鄰兩次測(cè)試之間IFOG及其測(cè)試設(shè)備需關(guān)機(jī)并恢復(fù)至室溫。利用下式計(jì)算IFOG的標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性度Kr[12]：

式中：Ki——第i次測(cè)試的標(biāo)度因數(shù)；

Q——測(cè)試次數(shù)。

1.2 零偏測(cè)試

零偏是指光纖陀螺在輸入角速度為零時(shí)輸出量平均值的等效輸入角速度。零偏穩(wěn)定性指輸入角速度為零時(shí)，光纖陀螺的輸出量圍繞其均值的離散程度，表示為規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸出量的標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的等效角速度。零偏重復(fù)性是指光纖陀螺在相同測(cè)試條件下重復(fù)進(jìn)行Q次測(cè)量所得零偏的一致程度，用各次測(cè)量所得零偏的標(biāo)準(zhǔn)差表示。

測(cè)試的目的是獲取兩種IFOG的零偏、零偏穩(wěn)定性和零偏重復(fù)性參數(shù)。測(cè)試方法[12]為：光纖陀螺的安裝方式同標(biāo)度因數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)；盡量避免地球自轉(zhuǎn)的影響，記錄兩種IFOG在輸入角速度為零時(shí)的輸出值，測(cè)試時(shí)間為6min。KVH-13型以最高采樣頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，每10ms輸出一個(gè)數(shù)據(jù)。B-215型每0.5 ms輸出一個(gè)數(shù)據(jù)，取時(shí)間步長(zhǎng)10 ms，對(duì)該時(shí)間段內(nèi)的20個(gè)輸出值進(jìn)行平滑處理。

設(shè)IFOG靜態(tài)輸出值的平均值為Fˉ，標(biāo)度因數(shù)為K，則零偏B0可表示為

進(jìn)而由下式求得IFOG的零偏穩(wěn)定性Bs，式中n表示采樣次數(shù)：

按上述方法重復(fù)進(jìn)行7次零偏測(cè)試，相鄰兩次測(cè)試之間IFOG及其測(cè)試設(shè)備需關(guān)機(jī)并恢復(fù)至室溫。

表1 B-215型IFOG標(biāo)度因數(shù)測(cè)試結(jié)果

表2 KVH-13型IFOG標(biāo)度因數(shù)測(cè)試結(jié)果

由下式計(jì)算光纖陀螺的零偏重復(fù)性Br：

式中：Q′——重復(fù)測(cè)量次數(shù)；

B0i——第i次測(cè)試的零偏；

2 測(cè)試結(jié)果

2.1 標(biāo)度因數(shù)測(cè)試結(jié)果

兩只IFOG標(biāo)度因數(shù)測(cè)試結(jié)果分別如表1和表2所示。對(duì)各角速度下的標(biāo)度因數(shù)非線性度進(jìn)行計(jì)算，得如到圖1和圖2所示的標(biāo)度因數(shù)非線性曲線。

圖1 B-215型IFOG標(biāo)度因數(shù)非線性度曲線

圖2 KVH-13型IFOG標(biāo)度因數(shù)非線性度曲線

由圖1可知，B-215型IFOG的標(biāo)度因數(shù)非線性度總體表現(xiàn)良好，僅在±20°/s時(shí)產(chǎn)生大幅跳變，而KVH-13型IFOG在動(dòng)態(tài)測(cè)試角速度范圍的兩個(gè)端點(diǎn)處表現(xiàn)出較大的標(biāo)度因數(shù)非線性特性。研究表明，這種現(xiàn)象與兩者的工作方式有關(guān)：對(duì)于閉環(huán)工作方式的B-215型IFOG而言，由于制造過(guò)程中存在的瑕疵，導(dǎo)致某些工作點(diǎn)上相位跟蹤計(jì)算出現(xiàn)較大誤差，因而產(chǎn)生標(biāo)度因數(shù)非線性度的跳變現(xiàn)象。而KVH-13型IFOG的標(biāo)度因數(shù)非線性曲線基本反映了其開(kāi)環(huán)工作方式的特點(diǎn)，即其輸出量與輸入角速度的線性關(guān)系隨著動(dòng)態(tài)范圍的增大而變差[15]。

在艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)中，需要對(duì)IFOG在[-35°/s，35°/s]角速度范圍內(nèi)的總體測(cè)量特性做出評(píng)價(jià)，而不應(yīng)該僅憑±20°/s上的非線性突變就否定了B-215型IFOG的總體測(cè)量特性。為更客觀地比較兩只陀螺的標(biāo)度因數(shù)非線性特性，在去除±20°/s角速度點(diǎn)的前提下，重新對(duì)B-215型IFOG的7組標(biāo)度因數(shù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，任取其中一組的標(biāo)度因數(shù)非線性曲線如圖3所示。7組測(cè)試中最大的標(biāo)度因數(shù)非線性度明顯小于未扣除±20°/s時(shí)最大的標(biāo)度因數(shù)非線性度Knmax（898.7566×10-6）。且該曲線的幅值波動(dòng)范圍較KVH-13型IFOG的標(biāo)度因數(shù)非線性曲線更小、更平穩(wěn)。要進(jìn)一步提高B-215型IFOG的測(cè)量精度，對(duì)產(chǎn)生標(biāo)度因數(shù)跳變的角速度區(qū)間做深入研究尤為重要，相關(guān)討論將另文闡述。

2.2 零偏測(cè)試結(jié)果

兩只IFOG的零偏測(cè)試結(jié)果如表3和表4所示。

由于兩只IFOG的最大采樣頻率不同，為了便于比較，在B-215型IFOG以2000Hz采樣的基礎(chǔ)上，取時(shí)間步長(zhǎng)為10ms，進(jìn)行10ms內(nèi)20個(gè)數(shù)據(jù)的平滑處理。圖4給出B-215型IFOG以2000Hz頻率采樣時(shí)的靜態(tài)測(cè)試輸出曲線，圖5為以10ms時(shí)間步長(zhǎng)平滑后的靜態(tài)輸出曲線。圖6為KVH-13型IFOG以100Hz頻率采樣時(shí)的靜態(tài)輸出曲線。

表3 B-215型IFOG零偏測(cè)試結(jié)果

表4 KVH-13型IFOG零偏測(cè)試結(jié)果

圖3 B-215型IFOG去除±20°/s后的標(biāo)度因數(shù)非線性度曲線

圖4 B-215型IFOG靜態(tài)測(cè)試輸出（2000Hz采樣頻率）

圖5 B-215型IFOG靜態(tài)測(cè)試輸出（10ms數(shù)據(jù)平滑）

圖6 KVH-13型IFOG靜態(tài)測(cè)試輸出（100Hz采樣頻率）

在艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)中，光纖陀螺數(shù)據(jù)更新率的要求一般是100～500Hz。對(duì)于B-215型IFOG而言，其2000Hz的采樣頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了實(shí)際需求。與此同時(shí)，過(guò)高的采樣頻率反而會(huì)加大IFOG的零偏幅值和零偏不穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)更新率，選擇合適的時(shí)間步長(zhǎng)，對(duì)IFOG的靜態(tài)輸出進(jìn)行平滑處理，并根據(jù)平滑處理后的結(jié)果評(píng)價(jià)FOG產(chǎn)品的零偏特性。比較圖4和圖5可知，B-215型IFOG經(jīng)10 ms步長(zhǎng)平滑處理后的靜態(tài)輸出曲線的幅值明顯小于未經(jīng)平滑的曲線。

為了解IFOG在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的零偏特性，實(shí)驗(yàn)中對(duì)兩只IFOG進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)27 h的靜態(tài)測(cè)試（二者均以最高頻率采樣，對(duì)B-215型IFOG的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行10ms數(shù)據(jù)平滑處理），測(cè)試結(jié)果如圖7所示。由圖可知，KVH-13型IFOG在輸出曲線的初始階段出現(xiàn)上升趨勢(shì)。經(jīng)分析，該現(xiàn)象主要是因陀螺開(kāi)機(jī)后其內(nèi)部快速升溫導(dǎo)致的，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償[16]。而B(niǎo)-215型IFOG在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中零偏的幅值波動(dòng)較大，其零偏穩(wěn)定性較KVH-13型更差。

圖7 兩種IFOG 27h靜態(tài)測(cè)試輸出

2.3 性能比較

在測(cè)試過(guò)程中，兩只IFOG均以各自的最高采樣頻率進(jìn)行采樣，B-215型IFOG的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行10 ms平滑處理。在[-35°/s，35°/s]的動(dòng)態(tài)測(cè)試范圍內(nèi)，兩只IFOG的基本性能指標(biāo)如表5所示。由表可知，B-215型IFOG在標(biāo)度因數(shù)重復(fù)性、零偏和零偏重復(fù)性方面明顯優(yōu)于KVH-13型；若剔除B-215型在-20°/s和20°/s兩測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，則其標(biāo)度因數(shù)非線性也明顯優(yōu)于KVH-13型IFOG；在標(biāo)度因數(shù)不對(duì)稱(chēng)度和零偏穩(wěn)定性方面B-215型IFOG比KVH-13型IFOG略差。

表5 B-215、KVH-13型IFOG的基本性能比較1）

3 IFOG的可比性討論

作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中必不可少的器件，光纖陀螺已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種不同的場(chǎng)合。盡管產(chǎn)品化的IFOG均具有明確的技術(shù)指標(biāo)，但是部分參數(shù)僅僅反映了IFOG在全量程上的測(cè)量特性。實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于不同的精度要求和測(cè)量范圍，傳統(tǒng)的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)原則難以對(duì)IFOG產(chǎn)品的性能優(yōu)劣做出客觀評(píng)價(jià)。

本文以IFOG在艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用為背景，對(duì)IFOG的測(cè)試和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了分析。研究表明，IFOG的零偏穩(wěn)定性與靜態(tài)測(cè)試輸出數(shù)據(jù)的采樣頻率有關(guān)，當(dāng)選用IFOG最大采樣頻率獲得的輸出值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，所得零偏穩(wěn)定性明顯偏大，以此為依據(jù)對(duì)IFOG的零偏穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)是不合理的。為得到特定應(yīng)用場(chǎng)合下IFOG零偏穩(wěn)定性的真實(shí)情況，需根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新頻率要求，選擇合適的時(shí)間步長(zhǎng)，并對(duì)該時(shí)間段內(nèi)IFOG的輸出值進(jìn)行平滑處理，以此作為求解IFOG零偏穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)來(lái)源。在艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)中，所要求的數(shù)據(jù)更新頻率為100～500Hz。在滿足該要求的前提下，選擇時(shí)間步長(zhǎng)為10ms，對(duì)B-215型IFOG的靜態(tài)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，由此獲得的兩種IFOG的零偏穩(wěn)定性具有較高的可比性。

由式（8）可知，IFOG的標(biāo)度因數(shù)非線性度與動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)最大輸入角速度對(duì)應(yīng)的輸出值密切相關(guān)。選取較大的動(dòng)態(tài)測(cè)試角速度范圍很可能會(huì)獲得更小的標(biāo)度因數(shù)非線性度。對(duì)于不同型號(hào)的IFOG產(chǎn)品，其量程存在較大差異，閉環(huán)工作方式的IFOG量程范圍往往大于開(kāi)環(huán)IFOG。若在陀螺儀的全量程內(nèi)對(duì)IFOG進(jìn)行標(biāo)度因數(shù)非線性度的測(cè)試，則測(cè)試結(jié)果的可比性將顯著降低。在艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)中，因更加關(guān)注在[-35°/s，35°/s]角速度范圍內(nèi)IFOG的性能，故在標(biāo)度因數(shù)測(cè)試前明確規(guī)定其動(dòng)態(tài)測(cè)試的角速度范圍十分必要，相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果才會(huì)具有更高的參考價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了對(duì)艦船航姿測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用背景下不同型號(hào)IFOG的性能優(yōu)劣做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，本文對(duì)兩種不同型號(hào)的IFOG進(jìn)行了標(biāo)度因數(shù)和零偏測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果的可比性進(jìn)行了討論。參照GJB 2426A——2004《光纖陀螺儀測(cè)試方法》[13]，選取[-35°/s，35°/s]角速度范圍和100Hz數(shù)據(jù)采樣頻率進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下：在[-35°/s，35°/s]角速度范圍內(nèi)，B-215型IFOG的標(biāo)度因數(shù)非線性度（剔除±20°/s奇異角速度點(diǎn)）優(yōu)于KVH-13型，且兩種IFOG的標(biāo)度因數(shù)非線性度均大于其在全量程范圍內(nèi)的標(biāo)度因數(shù)非線性度；在100Hz采樣頻率下，KVH-13型IFOG的零偏穩(wěn)定性?xún)?yōu)于B-215型，且B-215型IFOG在該頻率下的零偏穩(wěn)定性?xún)?yōu)于2000Hz下的零偏穩(wěn)定性。

在測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)B-215型IFOG在某些角速度點(diǎn)上會(huì)產(chǎn)生標(biāo)度因數(shù)的急劇跳變現(xiàn)象。針對(duì)該問(wèn)題，將設(shè)計(jì)更為合理的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行深入研究。本文所闡述的測(cè)試方法可得出在特定測(cè)量范圍和采樣頻率下IFOG的性能參數(shù)，有助于提高不同型號(hào)IFOG產(chǎn)品的可比性，為實(shí)際應(yīng)用中IFOG的選型提供了依據(jù)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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（編輯：莫婕）

Study on the methods for test and evaluation of FOG’s scale factor and bias

ZHANG Long，YE Song，ZHOU Shudao，WANG Xiaolei，LIU Feng
（College of Meteorology and Oceanography，PLA University of Science and Technology，Nanjing 211101，China）

In order to have an accurate evaluation on the performance of different types of interferometric fiber optic gyro（IFOG）used for the attitude and heading reference system（AHRS），the scale factor and bias test were implemented for two types of IFOG within the angular velocity range of [-35°/s，35°/s]and data sampling frequency of 100 Hz，and the methods for parameter test and performance evaluation were also researched.The results showed that the scale factor nonlinearity of B-215 type IFOG which eliminated the singularities at±20%was superior to KVH-13 type IFOG within the angular velocity range of [-35°/s，35°/s]，and the scale factor nonlinearity of the two kinds of IFOG within the range was greater than that within the whole measuring range.However，the bias stability of KVH-13 type IFOG was superior to that of B-215 type IFOG under the sampling frequency of 100Hz and the bias stability of B-215 type IFOG under the frequency was superior to its bias stability under the sampling frequency of 2 000 Hz.In conclusion，the test method can be used to obtain the performance parameters of IFOG under the specific measuring range and sampling frequency and it is conducive to improve the comparability of different types of IFOG products，which provide basis for model section of IFOG in practical application.

interferometric fiber optic gyro；scale factor；scale factor nonlinearity；bias；bias stability；comparability

A

：1674-5124（2016）12-0001-07

10.11857/j.issn.1674-5124.2016.12.001

2016-04-10；

：2016-06-05

國(guó)家自然科學(xué)基金（40976062，41406107）；江蘇省自然科學(xué)基金（BK2009062）

張 龍（1992-），男，山東濰坊市人，碩士研究生，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)闇y(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器。

葉 松（1970-），男，江蘇南京市人，副教授，博士，研究方向?yàn)楹Ｑ髢x器及測(cè)試技術(shù)。