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许多陀螺仪的应用中会发生常规性抗振件机械短期滥用事件，这些滥用虽然不致于损伤陀螺仪，但会产生较大误差。下面列举几个例子。 有些陀螺仪可以承受速率过载而不会表现异常。下图显示了Silicon Sensing CRG20陀螺仪对超出额定范围大约70%的速率输入的响应。左边的曲线显示的是旋转速率从0°/s变为500°/s再保持不变时CRS20的响应情况。右边的曲线则显示的是输入速率从500°/s降为0°/s时该器件的响应情况。当输入速率超出额定测量范围时，输出在轨到轨之间紊乱地摆动。 Silicon Sensing CRG-20对500°/s速率输入的响应有些陀螺仪在经受哪怕只有数百g的冲击时，也会表现出“锁定”的倾向。例如，下图显示的是VTI SCR1100-D04在经受250 g 0.5 ms冲击时的响应情况(产生冲击的方法是让一个5 mm钢球从40 cm的高度落在陀螺仪旁边的PCB上)。陀螺仪未因冲击而损坏，但它不再响应速率输入，需要关断再上电以重新启动。这并非罕见现象，多种陀螺仪都存在类似的行为。检查拟用的陀螺仪是否能承受应用中的冲击是明智的。 VTI SCR1100-D04对250g、0.5ms冲击的响应显然，此类误差将大得惊人。因此，必须仔细找出给定应用中可能存在哪些滥用情况，并且验证陀螺仪是否能经受得住。 如上所述，多数陀螺仪应用中都存在运动或振动情况。利用上文所示的数据手册所列规格(如果没有规定振动校正特性，则使用保守的估计值)，下表列出了几家陀螺仪在不同应用中的典型误差预算，显示值是指多种陀螺仪(未经补偿)在不同振动情况下的估计误差(°/s)。 而从下表表则可以看出，增加g敏感度补偿方案后，虽然抗振性能提高了半个数量级(绝非易事)，但振动敏感度仍然是一个远大于零偏稳定性的误差表。下表显示值是采用g敏感度补偿的多种陀螺仪(g敏感度改善5倍)在不同振动情况下的估计误差(°/s)。 为了计算给定应用中振动引起的误差，需要了解加速度的预计幅度，以及此种加速度可能发生的频率。对上述两个表格里面的数据的测试条件和典型应用说明如下： · 跑步通常产生2 g的峰值，约占4%的时间。 · 直升机的振动相当稳定。多数直升机规格为0.4 g宽频振动和100%占空比。 · 汹涌水面上的船只(尤其是小船)倾斜度可达±30°(产生±0.5 g振动)。占空比可以假设为20%。 · 对于平土机和前端装载机等施工设备，只要其刀片或铲斗撞击到石头，就会产生高g (50 g)而短暂的冲击。占空比典型值为1%。 计算振动引起的误差时，必须考虑g敏感度和g2敏感度。以直升机应用为例，计算如下： 如果通过加速度计补偿g敏感度，则仅g敏感度降低，降幅为补偿系数。 在误差预算中，零偏稳定性是最小的分量之一，因此选择陀螺仪时，更为合理的做法是考虑将最大误差源最小化。在大多数应用中，振动敏感度是最大的误差源。然而，有时用户可能仍然希望获得比所选陀螺仪更低的噪声或更好的零偏稳定性。幸运的是，我们有办法来解决这一问题，那就是求平均值。 不同于设计相关的环境或振动误差，多数陀螺仪的零偏稳定性误差具有噪声特性。也就是说，不同器件的零偏稳定性是不相关的。因此，我们可以通过求取多个器件的平均值来改善零偏稳定性性能。如果对n个器件求平均值，则期望的改善幅度为√n。宽带噪声也可以通过类似的求平均值方法予以改善。 长久以来，零偏稳定性被视为陀螺仪规格的绝对标准，但在实际应用中，振动敏感度常常是限制性能的更严重因素。根据抗振能力选择陀螺仪是合理的，因为其它参数可以轻松地通过校准或对多个传感器求平均值来改善。 关于自动驾驶的技术文章，可以参考前文，下面是链接： |
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