طرق اختبار العديد من المؤشرات الرئيسية لجيروسكوب الألياف الضوئية | استقرار الانحياز الصفري، وعدم الخطية في عامل المقياس، وتحليل RWC

استكشف أساليب الاختبار الشاملة للمؤشرات الرئيسية لجيروسكوب الألياف الضوئية، بما في ذلك استقرار الانحياز الصفري، وعدم الخطية في عامل المقياس، ومعامل المشي العشوائي. تعرّف على الإجراءات والصيغ ومتطلبات المعدات خطوة بخطوة لتطبيقات الملاحة الدقيقة والتحكم في الوضع.

يعتمد الجيروسكوب الليفي البصري على تأثير ساغنا، ويُستخدم على نطاق واسع لقياس السرعة الزاوية في الملاحة والتحكم في الوضع. تشمل المؤشرات الرئيسية عادةً استقرار الانحياز الصفري، ومعامل القياس، والمشي العشوائي، وعرض النطاق الترددي، والضوضاء، وخصائص درجة الحرارة، وما إلى ذلك. من خلال قياس هذه المؤشرات، يمكن تقييم أداء الجيروسكوبات الليفية البصرية بشكل شامل، ويمكن تحسين تصميم النظام وخوارزميات التعويض بناءً على هذه البيانات.

1.اختبار السلسلة بدون تحيز

1.1تحيز

التعريف: متوسط ​​سرعة الدوران المكافئة الناتجة عن جيروسكوب الألياف البصرية عندما لا يكون هناك مدخل سرعة دوران.

معدات الاختبار: جهاز مرجعي أفقي، جهاز تسجيل قياسات خرج الجيروسكوب الليفي البصري.

طريقة الاختبار: ثبّت الجيروسكوب الليفي البصري على مرجع أفقي، مع توجيه محور الإدخال (IRA) في اتجاه الشرق والغرب. سجّل بيانات الإخراج لمدة ساعة واحدة على الأقل بعد التشغيل، بتردد أخذ عينات يفي بمعيار نايكويست (≥ ضعف أعلى تردد للإشارة).

صيغة الحساب:

حيث K هو عامل القياس، هي متوسط ​​قيمة الناتج.

1.2استقرار الانحياز

التعريف: درجة تشتت مخرجات الانحياز الصفري حول المتوسط ​​تعكس الاستقرار على المدى القصير.

طريقة الاختبار: نفس طريقة اختبار التحيز، ولكنها تتطلب تسجيل البيانات على المدى الطويل (ساعة واحدة على الأقل).

صيغة الحساب:

أين:استقرار الانحياز الصفري، مقاسًا بالدرجات في الساعة (° ⁄ h)

: خرج السعة أحادي الجانب لجيروسكوب الألياف البصرية

في ذلك الوقت .

1.3قابلية تكرار الانحياز

التعريف: إجراء اختبارات طاقة متعددة لضمان اتساق الانحياز الصفري.

طريقة الاختبار: كرر اختبار الانحياز الصفري لأكثر من 6 مرات، مع إيقاف تشغيل الطاقة والتبريد إلى درجة حرارة الغرفة على فترات بين كل اختبار.

صيغة الحساب:

لكل بيانات اختبار، قم بمعالجتها وفقًا للصيغة (1)، واحسب الانحياز الصفري، ثم احسب قابلية تكرار الانحياز الصفري لاختبارات Q وفقًا للصيغة التالية.

أين،: انحياز صفري للاختبار رقم i؛

: تحيز صفري

1.4حساسية درجة الحرارة للتحيز

التعريف: انحراف الانحياز الصفري الناتج عن تغيرات درجة الحرارة.

طريقة الاختبار: اضبط نقاط حرارة مختلفة (تغطي نطاق درجة حرارة التشغيل) داخل صندوق التحكم في درجة الحرارة، وحافظ على درجة حرارة ثابتة لمدة 30 دقيقة عند كل نقطة. قِس انحراف الصفر عند كل نقطة حرارة، واحسب الانحراف عن انحراف الصفر عند درجة حرارة الغرفة.

صيغة الحساب:

تُعالج بيانات الاختبار وفقًا للمعادلة (1)، ويُحسب انحياز الصفر لجيروسكوب الألياف الضوئية عند درجة حرارة الغرفة وعند كل نقطة درجة حرارة اختبار على حدة. تُحسب حساسية درجة حرارة انحياز الصفر لجيروسكوب الألياف الضوئية وفقًا للمعادلة التالية:

              درجة حرارة الاختبار رقم i.درجة حرارة الغرفة

2.اختبار سلسلة عامل المقياس

2.1عامل المقياس

التعريف: علاقة تناسب خطية بين إشارة الخرج والسرعة الزاوية المدخلة

معدات الاختبار: قرص دوار عالي الدقة (خطأ)<(ثلث مؤشر الجيروسكوب المختبر)

طريقة الاختبار: اختر 11 نقطة سرعة زاوية على الأقل (بما في ذلك أقصى سرعة زاوية مُدخلة) بشكل منتظم في الاتجاهين الأمامي والخلفي. سجّل متوسط ​​خرج كل نقطة، ثمّ ارسم خطًا مستقيمًا باستخدام طريقة المربعات الصغرى.

صيغة الحساب:

يترك ليكن متوسط ​​خرج الجيروسكوب الليفي البصري عند سرعة الدوران المدخلة j، وطريقة حساب عامل القياس هي كما يلي:

النموذج الخطي لتحديد علاقة المدخلات والمخرجات للألياف البصرية

الجيروسكوب كالتالي:

باستخدام طريقة المربعات الصغرى لحساب قيمة K،

حيث ∅ هي سرعة دوران القرص الدوار، مقاسة بالدرجات

في الثانية (° ⁄ s)

2.2اللاخطية في عامل المقياس

التعريف: إخراج أقصى انحراف بالنسبة للخط المُطابق.

صيغة الحساب:

وفقًا للطريقة المذكورة أعلاه، فإن علاقة الإدخال والإخراج للألياف البصرية

يتم تمثيل الجيروسكوب برسم خط مستقيم كما يلي:

احسب الانحراف غير الخطي نقطة بنقطة لخصائص خرج

الجيروسكوب الليفي البصري وفقًا للصيغة التالية:

احسب معامل الخطية وفقًا للصيغة التالية، و

قم بإنشاء منحنى الانحراف غير الخطي لمخرج الجيروسكوب الليفي البصري (

يمثل المحور الأفقي السرعة الزاوية المدخلة، ويمثل المحور الرأسي

يمثل الانحراف غير الخطي)

2.3حساسية عامل المقياس لدرجة الحرارة

طريقة الاختبار: اختبار عامل القياس عند نقاط درجة حرارة مختلفة وحساب الانحراف الناتج عن تغيرات درجة الحرارة.

صيغة الحساب:

تُعالج بيانات الاختبار وفقًا لطريقة حساب معامل القياس، ويُحسب معامل قياس الجيروسكوب الليفي البصري عند درجة حرارة الغرفة وعند كل نقطة درجة حرارة اختبار على حدة. تُحسب حساسية معامل القياس لدرجة الحرارة وفقًا للصيغة التالية:

3.معامل المشي العشوائي (RWC)

التعريف: خطأ السرعة الزاوية التكاملية الناتج عن مخرجات الضوضاء البيضاء.

طريقة الاختبار: أخذ عينات عالية التردد لفترة قصيرة (عشرات الثواني)، وتحليل تباين ألان.

صيغة حساب تباين ألان:

أ)توجد بيانات عينة أولية n لقيم خرج جيروسكوب الألياف الضوئية تم الحصول عليها في فترة أخذ العينات الأولية وفقًا لصيغة حساب انحياز الصفر للجيروسكوب، يتم حساب السرعة الزاوية الناتجة لكل قيمة خرج لجيروسكوب الألياف الضوئية للحصول على بيانات العينة الأولية للسرعة الزاوية الناتجة، كما هو موضح في الصيغة التالية:

ب)بالنسبة للبيانات المستمرة المكونة من n عينة أولية، يتم تجميع k من البيانات المستمرة معًا، ويتم ضبط طول المصفوفة الزمني على ، حيث τ يساوي 2 ، احسب متوسط ​​قيمة بيانات المصفوفة لكل طول زمني.

ج)أوجد متوسط ​​الفرق بين مصفوفتين متجاورتين:

د)احسب تباين مجموعة من المتغيرات العشوائية:

 …… (17)

كرر العملية المذكورة أعلاه بقيم مختلفة لـوالحصول على المنحنى في نظام الإحداثيات اللوغاريتمي المزدوج، والذي يُسمى منحنى تباين ألان. باستخدام نموذج تباين ألان الموضح أدناه، يتم الحصول على المعاملات من خلال مطابقة المربعات الصغرى، ثم يتم حساب معامل المشي العشوائي RWC.

خاتمة:

يُعد اختبار المؤشرات الرئيسية لجيروسكوب الألياف الضوئية جسراً يربط بين البحث والتطوير والتطبيقات العملية. فمن خلال التحقق الكمي من الأداء، وضمان الموثوقية، والامتثال للمعايير، يضمن هذا الاختبار "الدقة والاستقرار وسهولة الاستخدام" في المجالات العسكرية والمدنية عالية الدقة، مع إرساء الأساس للابتكار التكنولوجي وتحسين التكاليف.