光纖陀螺尋北實(shí)驗(yàn)研究性報(bào)告書(shū)-資料下載頁(yè)
2025-07-03 18:58本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】慣性技術(shù)的發(fā)展與陀螺儀的發(fā)展密切相關(guān)。陀螺儀作為一種對(duì)慣性空間角運(yùn)動(dòng)的。由于20世紀(jì)70年代在對(duì)電信應(yīng)用的低損耗光纖，固態(tài)半導(dǎo)體光源和探測(cè)器。加薩格奈克效應(yīng)已成為可能，在此背景下出現(xiàn)干涉式光纖陀螺。螺的出現(xiàn)為我們的這個(gè)實(shí)驗(yàn)增加了使用的設(shè)備和支持。大，因此本文將就光纖陀螺實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行定性和定量的分析。比于旋轉(zhuǎn)速率的相位差R??。
【正文】 做準(zhǔn)備： x2 y2 x2y2 以上表格中為平均值，單位等同上。 求得 （負(fù)線性相關(guān)） 進(jìn)一步求得θ ==176。 又ω ==（176。 /h） 得緯度為 47+θ=176。 相對(duì)誤差分別變?yōu)?% % 書(shū)籍上的相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)表如下： 17 這里面自由度對(duì)應(yīng)為 7，即 n2=5，我們所求的相關(guān)系數(shù)為 ，絕對(duì)值高于，因此，若量未知量之間的 ,線性關(guān)系是存在的，則所求的的回歸方程有99%的臵信度是可用的。 可見(jiàn)，雖然我們刪掉了幾個(gè)數(shù)據(jù)，但是處理的結(jié)果是準(zhǔn)確性變高了。這是我們通過(guò)繪圖觀察后得到的科學(xué)處理方法。 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案 、實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn) “慣性測(cè)量單元（ IMU）是位臵姿態(tài)系統(tǒng)（ POS）的核心部分 ,IMU 的精度很大程度上決定著 POS 精度。由于高精度光纖陀螺（ FOG）的光纖線圈對(duì)磁場(chǎng)敏感 ,基于高精度 FOG 的 IMU 精度會(huì)受磁場(chǎng)影響而降低?！? —— 摘自《科學(xué)網(wǎng)》 以上是我從網(wǎng)上摘抄曾經(jīng)看到的有關(guān)磁場(chǎng)影響儀器精度的描述。具體影響見(jiàn)右圖，該圖中表明了陀螺輸出和方位角的關(guān)系，并且原始數(shù)據(jù)和擬合曲線的差可以清楚地表現(xiàn)出來(lái)。地磁場(chǎng)存在于地球的各處，我們的實(shí)驗(yàn)總是處在地球種種因素的影響中， 18 即便我們沒(méi)有察覺(jué)，它也總是存在的，那么怎么減弱甚至消除地磁場(chǎng)的影響呢？為了弄清楚其原理與解決辦法，我通過(guò)圖書(shū)館等途徑找到一些資料，并且整理后得到如下的答案： 采用 FOG 磁屏蔽法 , 如用磁屏蔽材料的骨架和外殼、在 FOG 外罩上噴涂防磁材料和利用鍍膜技 術(shù)在陀螺外罩鍍防磁膜等 , 可有效地減小地磁場(chǎng)對(duì) FOG 的影響 。 同時(shí)還可在 FOG 尋北儀工作環(huán)境中 , 首先測(cè)定 FOG 輸出隨方位的變化規(guī)律 , 然后在粗尋北的基礎(chǔ)上補(bǔ)償?shù)卮艌?chǎng)對(duì) FOG 的影響 , 再進(jìn)行精尋北。這樣基本上可以消除由地磁場(chǎng)產(chǎn)生的多位臵尋北誤差。原理圖大致如 下圖 ： 從圖中看出，在圓形區(qū)域以內(nèi)的部分沒(méi)有磁感線，即沒(méi)有磁場(chǎng)分布，達(dá)到了消除地磁場(chǎng)影響的目的。但是這種改進(jìn)方案在減小誤差的同時(shí)也必然增加實(shí)驗(yàn)的難度和實(shí)驗(yàn)室的成本，而且要實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的要求也必然更加苛刻。 光纖陀螺的水平和豎直分度盤沒(méi)有固定的位臵，即使想要在某個(gè)位臵進(jìn)行測(cè)量，固定該位臵也是不很精確。而測(cè)量軟件對(duì)于微小的擾動(dòng)很敏感，潛在誤差因素很明顯。因此為了解決這個(gè)問(wèn)題，我想了一種比較可能的方案。對(duì)于豎直分度盤，由于存在搖動(dòng)的手柄，傳力特性應(yīng)該相對(duì)比較好一些，如果在內(nèi)部插入傳動(dòng)的齒輪，對(duì)于運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生影響，又可以達(dá)到輕易固定位臵的目的。而水平分度盤表面積很大，穩(wěn)定性較好，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)相對(duì)比較困難，裝臵齒輪明顯沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性，運(yùn)動(dòng)也會(huì)受到影響，因此我們的方案是在水平分度盤的上方加一個(gè)螺旋豎桿，想要固定的時(shí)候就旋緊，想 要運(yùn)動(dòng)就再旋松。 19 、測(cè)量方法改進(jìn) 測(cè)量過(guò)程中除了要在四位臵法中進(jìn)行多次的測(cè)量，利用全位臵法測(cè)量的時(shí)候，每個(gè)點(diǎn)也要進(jìn)行多次測(cè)量，選取其中相對(duì)比較接近的數(shù)值進(jìn)行記錄，然后求平均值作為某點(diǎn)的測(cè)量值。 測(cè)量Δ 時(shí)利用數(shù)字示波器顯示盡可能多的周期，測(cè)得一個(gè)相對(duì)比較長(zhǎng)的時(shí)間，那樣每個(gè)周期內(nèi)的測(cè)量誤差就會(huì)被均分，相對(duì)會(huì)減小很多，光纖環(huán)的長(zhǎng)度計(jì)算值也會(huì)更加精確。 實(shí)驗(yàn)外界環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)會(huì)有很大的影響，因此實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該準(zhǔn)確掌握實(shí)驗(yàn)的原理與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行盡可能快，減少試驗(yàn)中不確 定因素引起的誤差。 實(shí)驗(yàn)反思 實(shí)驗(yàn)之前對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理我仔細(xì)研究了好幾遍，說(shuō)實(shí)話，現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理我還不是很清楚，但是實(shí)驗(yàn)的過(guò)程卻是熟記于心，而且它們都很符合我主觀的認(rèn)識(shí)，因此做實(shí)驗(yàn)時(shí)候，并沒(méi)有遇到很大的困難。測(cè)量數(shù)據(jù)給我?guī)?lái)了很大的苦惱，因?yàn)閿?shù)據(jù)總是不停跳動(dòng)，可能就是下一次測(cè)得的數(shù)據(jù)就是十分不符合常理的。之所以選擇光纖陀螺尋北作為這次研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主題，主要也是因?yàn)槲蚁刖驮搶?shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的種種問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的分析，為此，我通過(guò)圖書(shū)館，網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查找相關(guān)方面的資料，并進(jìn)行了一一地整合，相信實(shí)驗(yàn)過(guò)后我自己 查找資料的能力會(huì)得到很大地提升。當(dāng)然，通過(guò)查找資料，我還知道了一些實(shí)驗(yàn)之外的事情。陀螺尋北儀是一種精密慣性測(cè)量?jī)x器，在軍工產(chǎn)業(yè)與航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，常用于慣性制導(dǎo)，根據(jù)陀螺類型，可以分為幾種，有以二自由度陀螺作為地球自轉(zhuǎn)敏感器的尋北儀（如懸掛擺式陀螺尋北儀）還有以單軸速率陀螺作為敏感器的尋 20 北儀（如捷聯(lián)式陀螺尋北儀） …… 這次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)會(huì)了做事用百分之百的熱情對(duì)待，學(xué)會(huì)了自己分析解決問(wèn)題，學(xué)會(huì)了自己查閱資料，同時(shí)讓我懂得了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中細(xì)心的重要性，謹(jǐn)小慎微才能測(cè)出誤差較小的數(shù)據(jù)，給自己處理數(shù)據(jù)的過(guò)程帶來(lái)了不 小的便利，總之這次研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告給我?guī)?lái)的收獲很大。 參考文獻(xiàn) [1] 李朝榮等 《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（修訂版）》北京航空航天大學(xué)出版社 .20xx 年 9月 . [2]劉揚(yáng)等 《測(cè)量數(shù)據(jù)處理及誤差理論》 原子能出版社 1997年 5月 [3] 王立冬等 《光纖陀螺尋北儀多位臵尋北誤差分析》 20xx年 2月 [4] 吳金明 《光纖陀螺尋北儀參數(shù)誤差分析與補(bǔ)償方法研究》 20xx年 11月 [5]黃勇等 《光纖陀螺尋北儀四位臵轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其控制》 20xx年 8月
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