常見的陀螺儀性能指標與解釋
零偏
零偏,又稱為零位漂移或零位偏移或零偏穩定性,也可簡稱零漂或漂移率,英文中稱為drift 或bias drift。零偏應理解為陀螺儀的輸出信號圍繞其均值的起伏或波動,習慣上用標准差(σ)或均方根(RMS )表示,一般折算為等效輸入角速率(°/ h) 。在角速度輸入為零時,陀螺儀的輸出是一條復合白噪聲信號緩慢變化的曲線,曲線的峰-峰值就是零偏值(drift ),如圖2-6所示。在整個性能指標集中,零偏是評價陀螺儀性能優劣的最重要指標。
分辨率
陀螺儀中的分辨率是用白噪聲定義的,如圖2-6 中所示,可以用角隨機游走來表示,可以簡化為一定帶寬下測得的零偏穩定性與監測帶寬的平方根之比,其單位為 °ℎ−1 °。角度隨機游走表征了長時間累積的角度誤差。角隨機游動系數反映了陀螺在此處鍵入公式。的研制水平,也反映了陀螺可檢測的最小角速率能力,並間接反映了與光子、電子的散粒噪聲效應所限定的檢測極限的距離。據此可推算出采用現有方案和元器件構成的陀螺是否還有提高性能的潛力。
標度因子
標度因子是陀螺儀輸出量與輸入角速率變化的比值,通常用某一特定的直線斜率表示,該斜率是根據整個正(或負) 輸入角速率范圍內測得的輸入/輸出數據,通過最小二乘法擬合求出的直線斜率。對應於正輸入和負輸入有不同的刻度因子稱為刻度因子不對稱,其表明輸入輸出之間的斜率關系在零輸入點不連續。一般用刻度因子穩定性來衡量刻度因子存在的誤差特性,它是指陀螺在不同輸入角速率情況下能夠通過標稱刻度因子獲得精確輸出的能力。非線性往往與刻度因子相關,是指由實際輸入輸出關系確定的實際刻度因子與標稱刻度因子相比存在的非線性特征,有時還會采用線性度,其指陀螺輸入輸出曲線與標稱直線的偏離程度,通常以滿量程輸出的百分比表示。
動態范圍
陀螺在正、反方向能檢測到的輸入角速率的最大值表示了陀螺的測量范圍。該最大值除以閥值即為陀螺的動態范圍,該值越大表示陀螺敏感速率的能力越強。
帶寬
帶寬是指陀螺能夠精確測量輸入角速度的頻率范圍,這個頻段范圍越大表明陀螺的動態響應能力越強。對於開環模式工作的陀螺,帶寬定義為響應相位從0到滯后90度對應的頻段,也可等同定義為振幅響應比為0.5 即3dB 點對應的頻段。對於閉環模式工作的陀螺,帶寬定義為控制及解調電路的帶寬,一般指解調電路中使用的低通濾波器的截至頻率。電路帶寬實際上是反映該電路對輸入信號的響應速度,帶寬越寬,響應速度越快,允許通過的信號頻率越高,若頻率為某一值的正弦波信號通過電路時其能量被消耗一半,則這個頻率便是此電路的帶寬。
微型慣導系統MicroStrain 產品3DM-GX4系列:
1. 3DM-GX4-45™ 輔助慣性導航GPS/INS
陀螺儀穩定性:10°/hr
陀螺儀量程:±75, 150, 300*, 900°/sec
加速度量程:±5*, 16
接口:USB or RS232
溫度傳感器量程:-40 °C to 85 °C
重量:20 grams
尺寸:44.2 x 24 x 11.3 mm 2. 3DM-GX4-25™航姿參考系統(AHRS)
陀螺儀穩定性:10°/hr
陀螺儀量程:±75, 150, 300*, 900°/sec
加速度量程:±5*, 16
接口:USB or RS232 溫度傳感器量程:-40℃ to 85℃
重量:16.5 grams
尺寸:
36 x 24.4 x 11.1 mm
3. 3DM-GX4-15™ 慣性測試單元IMU
陀螺儀穩定性:10°/hr
陀螺儀量程:±75, 150, 300*, 900°/sec 加速度量程:±5*, 16
接口:USB or RS232
溫度傳感器量程:-40 °C to 85 °C 重量:16.5 grams
尺寸:36 x 24.4 x 11.1 mm