【文章內(nèi)容簡介】 將數(shù)字階 梯波與調(diào)制方波進行數(shù)字疊加的方案，這樣歸一化的信號輸出為： 0( ) [ 1 c os( ) ]R R m sPP? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? （ 9） 經(jīng)過一定計算后可以得知，光功率相應為： 0( ) ( ) s in ( )2RR RsPP P? ? ? ?? ? ? ? ????? ? ? 光纖陀螺尋北儀的原理 光纖陀螺尋北儀原理如右圖所示。地球以恒定的自轉(zhuǎn)角速度 0(15( )/ )e h? 繞地軸旋轉(zhuǎn)。對于地球上緯度為 ? 的某點，在該點地球自轉(zhuǎn)的角速率可以分解為兩個分量，水平分量，沿地球經(jīng)線指向地理北極，大小為 1 cosee? ?? ? ；垂直分量，沿地球垂線垂直向上，大小為 2 sinee? ?? ? 。可以得知，利用慣性技術測量角速度在各方向的分量即可以獲得地球上被測點的北向信息，這就是陀螺尋北儀 7 的基本原理。由實驗軟件給出的零偏讀數(shù)： 39。 0c o s c o s te? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? （ 11） 其中， e? 是地球自轉(zhuǎn)角速度； ? 是當?shù)氐木暥龋?? 是陀螺儀與地理北極所成的夾角； E0是陀螺常值漂移誤差； ()t? 是采樣時刻的陀螺時漂； ()T? 是采樣時刻的陀螺溫漂。為了保證是實驗的精度，我們采用了多位臵法來消除 的影響。 儀器介紹 本實驗主要使用的儀器有光纖陀螺儀、二自由度轉(zhuǎn)臺、水平臺直流穩(wěn)壓電源、示波器、計算機等等，實驗后處理數(shù)據(jù)的方法有多位臵法與四位臵法，本實驗報告為節(jié)省出篇幅就不在這里贅述，具體見基礎物理實驗教材。 數(shù)據(jù)處理 、實驗前準備 啟動實驗軟件，進入采樣界面。 2. 校正光纖陀螺標定因數(shù) ① 北京地區(qū)緯度文獻值： j =? ② 將陀螺調(diào)至水平，此時陀螺軸鉛垂向上，記錄陀螺的零偏輸出 A0 ③ 將陀螺轉(zhuǎn) 180 ?調(diào)至向下水平，此時陀螺軸鉛垂向下，記錄陀螺的零偏輸出A180 ④ 計算 B1=2?15?/h?sinj， B2=| A0|+|A180 | ⑤ 調(diào)整標度因數(shù)使 B1=B2 ：設當前陀螺標定因數(shù)為 Kd，則可得標定因數(shù)計算 8 值 Kx為： dx KBBK 12＝ 按計算值修定后重新校對，若 A0≈ A180 即滿足要求。 、實驗數(shù)據(jù)處理 、陀螺校訂 初始時， = ，陀螺儀鉛垂向上和鉛垂向下時， = ，，標定 Kx=。 標定之后， =， . 兩者絕對值近似相等，標定結束！ 、尋找地理北極 θ 1 2 3 4 5 平均 90176。 10 180176。 270176。 360176。 以上表格為 excel 計算值，其中ω的單位是（176。 /h） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)直接觀察出： 由已知的計算公式得： 9 θ==176。 ω==（176。 /h） 而在實際測量過程中： θ=114176。 ω=（176。 /h） 相對誤差分別為： 、確定地軸北極 利用多位臵法找地軸北極 ： 在θ =47176。左右ω出現(xiàn)最大值，為 以 47176。為中心，每隔 10176。測量一次相應的ω值，左右兩邊各測量十次，此時測得的原始數(shù)據(jù)列表表示如下： 次數(shù) 1 2 3 4 5 次數(shù) 6 7 8 9 10 下面用一元線性回歸方程求解地軸北極： 向左右兩邊的度數(shù)調(diào)節(jié)為自主調(diào)節(jié)，可以認為數(shù)據(jù)精度高于測量的角速度值，因此分別以 和為， 為 ,由一元線性回歸方程 y=bx+a知， =2ω =2ω 10 數(shù)據(jù)初步處理如下： 對應角度 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 x1 0 x2 1 y1 y2 由以上數(shù)據(jù)，進一步列出一元線性回歸計算所要用到的數(shù)據(jù)： x1 y1 x1y1 x2 y2 x2y2 （以上各值均為平均值， y 與 xy 單位均為 ） 求得： （線性相關性強） （負線性相關） 以下為 excel 表格畫出的散點圖： （由圖中可以看出兩者的正負相關性，但是圖 2 的線性關系并不是很明顯，在下面的誤差分析將會進一步討論） ∵ =2ω =2ω ∴ 兩式相除得：θ ==176。 11 又ω ==（176。 /h） 最后求得緯度值為 =176。ω =（176。 /h） 計算相對誤差 緯度與角速度最大值的理論值分別為 176。、 15（176。 /h） 相對誤差 、光纖長度和陀螺輸出 實驗中測得 5 =→ 又有 n= c= m/s L= =1404m （由于采用了 3 倍頻技術，因此實際周期需在讀數(shù)上 3） 用數(shù)字示波器測得當前數(shù)據(jù)為： n =86ms n =48v = 可以求得 n=36752 每個臺