1、微型陀螺试验数据分析1、高低温试验1.1 陀螺仪零漂分析温度对陀螺仪的零漂有很大的影响，因此选取不同温度下的陀螺仪的静态输出值，可以研究温度对陀螺仪的零漂的影响。利用高低温实验数据中不同温度下的静态输出实验数据，来研究温度对陀螺仪的零漂的影响，选取温度分别为-40，-20，0，30，50，65时陀螺仪的静态输出的平均值，用 MATLAB 画图得到的结果如图 1 所示: 图 1其中横坐标代表温度（V） ，纵坐标代表陀螺仪的输出值（V）即零漂值。分析以上图形可得随着温度的逐渐升高，陀螺仪的零漂逐渐增加，零漂值的变化率逐渐增大。因此，此陀螺仪不适合在高温环境下工作，环境温度越高陀螺仪的零漂越大，陀螺
2、仪输出的测量数据的误差越大。1.2 不同温度下的比例因子误差分析比例因子误差是与转速成正比的，因此研究在一定温度、不同转速下的陀螺仪的输出可以得到该温度下的比例因子；研究不同温度下的比例因子可以得到比例因子的温度特性。利用高低温实验中温度分别为 65和-40的不同转速下的陀螺仪的输出数据来研究陀螺仪的比例因子，同时将高温 65和低温-40下的比例因子与常温下的比例因子进行比较，得到比例因子的温度特性。（1）选取温度为 65时不同转速下的陀螺仪的输出数据的平均值，运用 MATLAB 画图并利用直线进行拟合得到的结果如图 2 所示：图 2其中 y 轴表示温度为 65、不同转速下陀螺仪的输出的平均值
3、(V)，x 轴表示陀螺仪的输入转速(/s)。其中拟合得到的直线为: ,由此可得温度为 6507.418.165xy时的比例因子为 165.18(/s/V)。（2）选取温度为-40时不同转速下的陀螺仪的输出的平均值，运用 MATLAB 画图并利用直线进行拟合得到的结果如图 3 所示：图 3其中 y 轴表示温度为-40、不同转速下陀螺仪的输出的平均值(V)，x 轴表示陀螺仪的输入转速(/s)。拟合得到的直线为： ，由此可以得到温度为-406.418.167y时陀螺仪的的比例因子为 167.18 (/s/V)。（3）常温下的比例因子选取常温条件、不同转速下的陀螺仪的输出的平均值画图并利用直线进行拟合
4、得到的结果如图 4 所示：图 4图中 x 轴表示陀螺仪输入转速(/s)，y 轴表示陀螺仪输出的电压(V)。拟合得到的直线方程为：，由此可以得到常温条件下的比例3.4170.167xy因子为 167.07(/s/V)。综合低温-40、常温、高温 65下得到的直线绘成三维图形，得到如图 5 所示结果。图 5图中 x 轴表示输入转速(/s)，y 轴表示温度（v） ，z 轴表示陀螺仪输出的电压值（v） ，三条曲线中蓝色曲线代表温度为-40，绿色曲线代表温度为常温，红色曲线代表温度为 65，图中各曲线中间部位的明显的拐点主要是由于温度的控制不稳定所造成的，综上所述，65时比例因子为 165.18(/s/
5、V)，-40时比例因子为 167.18(/s/V)，常温下的比例因子为 167.07(/s/V)。在某一温度范围内比例因子的最大变化值除以温度范围，即为温度灵敏度。从-40到 65比例因子的最大变化值为 2.00(/s/V)，温度范围为 105，因此比例因子的温度灵敏度为 0.01905（/s/V/）。从-40到 65，稳态工作温度变化带来的陀螺比例因子变化不超过 -40下测量到的值的 1.1963153%，即 11963.153ppm。由此可知此陀螺仪的比例因子对温度有很高的敏感性，温度对于比例因子的影响很大，因此在对此陀螺进行误差补偿时必须考虑温度对比例因子的影响。此外，从图中可以看出，陀
6、螺仪比例因子的线性度很好，即随着陀螺仪输入转速的增加，输出电压的增加值与转速的增加成一定的比例。2 常温实验2.1 逐次稳定性试验（x 轴方向上）常温下陀螺仪的逐次稳定性实验共进行了三次，三次得到的结果如图 6 所示：（a）（b）(c)图 6其中 x 轴表示时间（s） ，y 轴表示陀螺仪输出变化（V） 。三次试验中得到的实验数据的均值和方差如表 1 所示。实验数据 均值 方差Stability_x1.txt 2.5004 2.5790e-06Stability_x2.txt 2.5005 2.5365e-06Stability_x3.txt 2.5005 2.5912e-06表 1综上分析可知
7、常温下，三次试验中所得到的方差相对于方差最大值的变化率分别为 0.4708%、2.1110%。对于稳定值以 2.5000 作为一个标准，三次试验得到的相对于稳定值的变化率分别为 0.016%、0.020%和 0.020%。2.2 漂移试验（x 轴方向上）利用常温下陀螺仪在 x 轴方向上的输出值来观察陀螺仪的漂移特性，并利用多项式进行拟合可以得到如图 7 所示的结果：图 7图中 y 轴表示陀螺仪的输出电压（V） ，x 轴表示时间（s） ，拟合得到的直线的表达式为，利用上述直线进行拟合后得=2.4891007 +2.5001到的漂移速率为 2.4891e-007(v/s)，按照常温下的比例因子计算得到漂移速率为 8.9824 (/h)/ 。h3、实验总结1）综上分析可知该陀螺仪的零漂的温度特性不是很好，随着温度的升高，陀螺仪的零漂逐渐增加且变化率逐渐增大，当温度达到 65时陀螺仪的零漂迅速增加，因此该陀螺仪不适合工作在高温环境中。2）从比例因子的温度敏感性的计算结果可知温度对于比例因子的影响很大，因此在进行误差补偿时必须考虑比
