JJF 1535-2015 微机电(MEMS)陀螺仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1535—2015

微机电(MEMS)陀螺仪校准规范

CalibrationSpecificationforMEMSGyroscopes

2015-06-15发布2015-09-15实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1535—2015

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语

3……………………(1)

陀螺仪

3.1MEMS……………………(1)

零偏重复性B

3.2r……………………(1)

零偏稳定性B

3.3s……………………(1)

零偏温度灵敏度B

3.4t………………(1)

零偏加速度灵敏度B

3.5a……………(1)

角度随机游走系数

3.6…………………(2)

带宽B

3.7w……………(2)

概述

4……………………(2)

计量特性

5………………(2)

校准条件

6………………(3)

校准环境条件

6.1………………………(3)

校准用设备

6.2…………(3)

校准项目和校准方法

7…………………(4)

校准项目

7.1……………(4)

校准方法

7.2……………(5)

校准结果表达

8…………(11)

复校时间间隔

9…………(12)

附录微机电陀螺仪主要参数不确定度评定示例

A(MEMS)……(13)

附录校准证书内页格式

B……………(16)

Ⅰ

JJF1535—2015

引言

陀螺仪按照特定的类型大部分都有专用的校准规范或测试方法陀螺仪作

,MEMS

为一种新型传感器广泛应用于国民经济各领域依据陀螺仪校准的实际情况

,。MEMS,

参照TM科里奥利原理振动陀螺仪的标准技术规范格式指

IEEEStd1431—2004《IEEE

南和试验方法

》(IEEEStandardSpecificationFormatGuideandTestProcedureforCo-

编写本规范

riolisVibratoryGyros)。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1535—2015

微机电(MEMS)陀螺仪校准规范

1范围

本规范规定了微机电陀螺仪以下简称陀螺仪的校准项目和

(MEMS)(MEMS)

校准方法适用于单敏感轴陀螺仪多敏感轴陀螺仪可以参照执行

,MEMS,MEMS。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

优先数和优先数系

GB321—2005

惯性技术术语

GJB585A—1998

光纤陀螺仪测试方法

GJB2425A—2004

TM科里奥利原理振动陀螺仪的标准技术规范格式指

IEEEStd1431—2004IEEE

南和试验方法

(IEEEStandardSpecificationFormatGuideandTestProcedureforCori-

olisVibratoryGyros)

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改单适用于本规范

,()。

3术语

确立的以及下列术语定义和符号适用于本

GJB585A—1998、GJB2425A—2004、

规范

。

陀螺仪

3.1MEMSMEMSgyroscopes

微电子与微机械相结合的基于高频振动的质量被基座带动旋转时存在哥氏效应原理

的微型化速率陀螺仪

。

零偏重复性B

3.2rbiasrepeatability

在同样的条件下及规定的时间间隔内多个工作周期的陀螺仪零偏之间的

,MEMS

一致程度重复性一般包括逐日和逐次重复性用零偏的标准偏差或零偏变化量表

。。

示

,°/h,°/s。

零偏稳定性B

3.3sbiasstability

一个工作周期内陀螺仪的零偏稳定程度用零偏的标准偏差或零偏的最大

MEMS。

变化量表示

,°/h,°/s。

零偏温度灵敏度B

3.4tbiastemperaturesensitivity

相对于室温零偏由温度变化引起的零偏变化量与温度变化量之比一般用绝对值

,,

的最大值表示

,(°/h)/℃,(°/s)/℃。

零偏加速度灵敏度B或Bg

3.5agbias-sensitivity

由加速度引起的陀螺仪零偏变化程度一般利用重力加速度进行测量

MEMS。,

gg

(°/h)/,(°/s)/。

1

JJF1535—2015

角度随机游走系数

3.6anglerandomwalkcoefficient,ARW

由白噪声产生的随时间累积的陀螺仪输出误差系数方差法数据处

MEMS,Allan

理得到的陀螺仪输出噪声特性参数之一1/2

MEMS,°/h。

带宽B

3.7wbandwidth

陀螺仪频率特性校准中规定在测得的幅频特性中幅值降低所对应的

MEMS,3dB

频率范围

,Hz。

4概述

陀螺仪一般由驱动结构敏感质量检测结构和转换线路等构成工作原

MEMS、、;

理为驱动结构在激励力作用下产生高频振动当有外界角速率输入时产生哥氏加速

,,

度敏感质量块在哥氏加速度产生的惯性力作用下产生一定位移该位移与输入角速率

,,

相关其物理模型可简化为式和式

,(1)(2):

2χχ

MddDddKχF

dt2+dt+dd=d(1)

dd

2χχχ

MdsDdsKχMΩdd

st2+st+ss=2st(2)

ddd

式中

:

MM分别为驱动结构质量和敏感结构质量

d、s———,kg;

DD分别为驱动模态和检测模态的阻尼系数

d、s———,N·S/m;

KK分别为驱动模态和检测模态的支撑刚度

d、s———,N/m;

χ敏感质量块在驱动作用下产生的相对位移

d———,m;

χ敏感质量块在哥氏加速度作用下产生的相对位移

s———,m;

Ω输入角速率

———,rad/s。

将式式进行拉普拉斯变换得到陀螺的传递函数为式

(1)、(2)MEMS(3):

Fs

Hsd1

()=Ms(2ξωω2)s2ξωω2(3)

d+2dd+d+2ss+s

式中

:

s为变换的复变量

———Laplace;

KK

ωdωs分别为驱动模态和检测模态的固有角频率

dM、sM———,;

=d=srad

DD

ξdξs分别为驱动模态和检测模态的阻尼比

d=Mω、s=Mω———。

2dd2ss

5计量特性

陀螺仪的主要计量特性如表所示

MEMS1。

2

JJF1535—2015

表1MEMS陀螺仪的主要计量特性

序号计量特性名称单位

标度因数

1mV/(°/s)

标度因数非线性度

2

标度因数不对称度

3

标度因数重复性

4

标度因数温度灵敏度

51/℃

阈值

6°/h,°/s

分辨力

7°/h,°/s

零偏

8°/h,°/s

准备时间

9s

零偏稳定性

10°/h,°/s

零偏重复性

11°/h,°/s

零偏加速度敏感度gg

12(°/h)/,(°/s)/

角度随机游走系数

13°/h,°/s

零偏温度灵敏度

14(°/h)/℃,(°/s)/℃

带宽

15Hz

6校准条件

校准环境条件

6.1

校准温度校准过程中温度波动量不超过

1):(20±5)℃,2℃。

相对湿度

2):≤85%。

周围无强电磁场无腐蚀性气体或液体无强震源

3),,。

校准用设备

6.2

校准用标准装置及配套设备如表所示

2。

表2校准用标准装置及推荐技术指标

序号校准用标准装置及配套设备技术指标用途

速率精度及平稳度标度因数

速率转台:

速率标度因数非线性度

0.05%(>10°/s)

标度因数不对称度

电压表频率计分辨率位半

():标度因数重复性

速率转台6

1标度因数温度灵敏度

温度偏差

:±2℃阈值

温箱温度波动度

:1℃分辨力

温度均匀度

:2℃零偏温度灵敏度

3

JJF1535—2015

表2(续)

序号校准用标准装置及配套设备技术指标用途

角位置精度

双轴位置台:±3″

角位置测量重复性

:±3″

双轴位置台零偏加速度灵敏度

2

电压表