JF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2014—2022
金属振子式速率陀螺校准规范
Calibration Specification for Metal Shell Vibratory Rate Gyroscopes
2022-12-27发布
2023-06-27实施
国家市场监督管理总局发布 JJF2014—2022
金属振子式速率陀螺校准规范 Calibration Specification for Metal Shell
JJF2014—2022
VibratoryRateGyroscopes
归口单位：全国惯性技术计量技术委员会主要起草单位：北京信息科技大学
南京理工大学
参加起草单位：国防科技大学
上海航天控制技术研究所中国航天电子技术研究院772所西安建筑科技大学
本规范由全国惯性技术计量技术委员会负责解释 JJF2014—2022
本规范主要起草人：
苏中 (北京信息科技大学) 付梦印 (南京理工大学) 刘宁 (北京信息科技大学)
参加起草人：
吴学忠（国防科技大学）
赵万良（上海航天控制技术研究所）权海洋（中国航天电子技术研究院772所）
宋丽君（西安建筑科技大学） JJF2014—2022
目 录
引言
(Ⅱ) 1 （1) (1) (1) (1) (2) (3) （4) (4) (4) (5) (5) (6) (18) (19) (20) (21)
范围· 2 引用文件 3 术语· 4 概述· 4. 1 原理·. 4.2轴系定义 5计量特性…. 6校准条件： 6.1 环境条件. 6.2校准用设备· 7校准项目和校准方法 7. 1 校准项目： 7.2校准方法 8校准结果表达·· 9 复校时间间隔附录A 校准证书内页格式附录B 金属振子式速率陀螺主要参数不确定度评定示例
1 JJF2014—2022
引言
JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》、 JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列文件。
本规范编写时参考了IEEEStd1431TM一2004《科里奥利原理振动陀螺仪的IEEE 标准技术规范格式指南和试验方法》、JJF1535一2015《微机电（MEMS）陀螺仪校准规范》、JJF1537一2015《陀螺仪动态特性校准规范》和GJB2426A一2004《光纤陀螺仪测试方法》。
本规范为首次发布。
= JJF2014—2022
金属振子式速率陀螺校准规范
1范围
本规范适用于单自由度金属振子式速率陀螺。多自由度金属振子式速率陀螺可以参照执行。
2引用文件
本规范引用了下列文件： JJF1535一2015微机电（MEMS）陀螺仪校准规范 JJF1537一2015陀螺仪动态特性校准规范 GB/T321—2005优先数和优先数系 GJB585A一1998惯性技术术语 GJB2426A一2004光纤陀螺仪测试方法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（包括所有的修订单）适用于本规范。
3术语
JJF1535—2015、JJF1537—2015、GJB585A—1998、GJB2426A—2004界定的以及下列术语、定义适用于本规范。 3.1金属谐振子metalshellresonator
多曲面融合而成的轴对称合金筒形结构，是金属振子式速率陀螺的核心敏感构件，用于敏感输入角速率。 3.2金属振子式速率陀螺metalshellvibratoryrategyroscopes
利用多曲面融合的金属谐振子表面的驻波进动效应来敏感输入角速率的陀螺。 3.3固有刚性轴inherentrigidityaxis
敏感构件在固有频率下振动：振动幅值能达到极值的轴。
4概述 4.1原理
金属振子式速率陀螺的金属谐振子分布有相差45°的固有刚性轴系力轴和g轴，这两个轴系电相位相互正交，金属谐振子上的振动可沿着这两个轴系进行正交分解与合成。在这几个轴系关键点上对称均匀布有压电电极，用于对振型进行测量与控制。金属振子式速率陀螺的工作原理是敏感两个正交振动，再进行合成。金属振子式速率陀螺可等效为一个经典的哥氏振动陀螺，如图1所示。金属谐振子的p轴包括P，和力，其中 P为激励电极所在轴向，P，为反馈电极所在轴向，金属谐振子的g轴也采用这种布置方式。在每个作用轴向上，均存在阻尼力和弹性力。
1 JJF2014—2022
Pp 90°
4,
q,
135°
45°
180°
P
0°
225°
315°
270°
图1金属振子式速率陀螺等效示意图
金属振子式速率陀螺的理想物理模型为：
p"+42Kq'+(d+dp.)p+(kp+k.)+kq=fp g"-42Kp+(d+dg)q+(k+ka)q+kpp=f
(1)
式中：
p"- 一力轴上的运动速度； q" 一g轴上的运动速度；
力轴上的运动加速度； q轴上的运动加速度； p轴上的运动位移，m； q轴上的运动位移，m；
力个 9s p q 2 输人角速率，（°）/s，（°）/h； K 进动因子；
对应轴系的阻尼系数；对应轴系的弹性系数；
d、dp、dg、dg kp、kp、k、g
k、kqp 轴系间扰动系数；
对应轴系施加的外力，N。
fp、f
4.2轴系定义
金属振子式速率陀螺轴向与基准轴的关系如图2所示，其中，OX、OY与陀螺输入轴IA（即OZ）垂直，且两两正交，三个轴的正向满足右手法则。输人基准轴IRA （即o"）、o和o"是由安装确定的基准轴，这三个轴名义上分别与IA、OX、OY 平行，耳三个轴的正向满足右手法则。
2 JJF2014—2022
z'(IRA)
Z(IA)
o
+J
0
4>
x'
X 图2 基准轴与金属振子式速率陀螺轴向的关系图
计量特性金属振子式速率陀螺的主要计量特性见表1。
5
表1 金属振子式速率陀螺的主要计量特性
序号 1 标度因数 2 标度因数非线性度 3 量程 4
单位
计量特性
mV.［（）/s]-1,mV.［（）/h]-}
(°) /s，(°)/h
标度因数不对称度
5 标度因数重复性 6 标度因数温度灵敏度 7 标度因数轴向加速度敏感度 mV. 厂 ()/s]-'g-1,mV. ［（）/h]-"g-1 8 标度因数冲击前后变化量 mV. ［（°）/s]-1,mV.［（）/h]-i 9
1/℃
标度因数振动前后变化量
mV.［（)/s]-",mV.［（)/h]- () /s,() /h () /s,（()/h 1 1 (°） /s，(）/h (°)/s，（°)/h ()/s,（°)/h ［（）/s]」.℃-1,［("）/h]·℃-1
10 阈值 11 分辨率 12 输人轴失准角 13 输人轴失准角重复性 14 零偏 15 零偏稳定性 16 零偏重复性 17
零偏温度灵敏度
3