Датчик угловой скорости (ДУС) измеряет проекцию вектора угловой скорости основания на входную ось прибора [9].

2.1.2. Обычно ДУС характеризуются следующим набором параметров и характеристик [9]:

- назначение и область применения;

- конструктивная схема;

- форма представления выходной информации: в аналоговом виде (постоянное напряжение или постоянный ток) или в цифровом коде;

- количество измерительных осей (одна, две или три);

- масса;

- габариты;

- режимы работы;

- напряжение (или напряжения) питания и потребляемый ток (токи) в указанных режимах работы;

- время готовности – интервал времени от момента подачи питания до момента, когда его точностные характеристики достигают требуемого уровня;

- предельное значение измеряемой угловой скорости – максимальное значение угловой скорости, при которой требуемая точность измерения сохраняется;

- выходная характеристика – статическая зависимость выходного сигнала от измеряемой компоненты угловой скорости основания, для измерения которого ДУС предназначен (статическая зависимость определяется при фиксированных входных воздействиях на интервалах времени, существенно превышающих собственные постоянные времени ДУС). В нашем случае выходная характеристика ДУС линейна;

- крутизна выходной характеристики (масштабный коэффициент) – угловой коэффициент линейной части выходной характеристики при ее линеаризации тем или иным способом в заданном диапазоне изменения входной величины;

- смещение нуля – значение аргумента выходной характеристики, при котором ее график пересекает ось абсцисс;

- стабильность смещения нуля в данном запуске и стабильность смещения нуля (воспроизводимость) от запуска к запуску;

- постоянная погрешность в данном запуске – постоянная составляющая погрешности для данного запуска (пуска, включения), полученная осреднением на характерном времени работы (характерное время работы – интервал времени, в течение которого акселерометр используется в рабочем режиме той системы, для которой он предназначен);

- воспроизводимость или повторяемость постоянной погрешности от запуска к запуску – характеристика разброса постоянной погрешности при различных запусках (называется также погрешностью от запуска к запуску);

- нелинейность выходной характеристики – отклонение выходной характеристики от линейной зависимости;

- тренд – составляющая погрешности, медленно меняющаяся на интервалах времени, соизмеримых с характерным временем работы гироскопического устройства;

- случайная погрешность – составляющая погрешности, величина которой не может быть точно предсказана для любого момента времени при известных условиях функционирования ДУС;

- частотный диапазон измеряемых угловых скоростей (полоса пропускания) – полоса частот измеряемой угловой скорости, в которой изменения выходного сигнала ДУС не превышают 3 децибела по сравнению с выходным сигналом при измерении постоянной угловой скорости;

- погрешность выставки оси (или осей) чувствительности к посадочным поверхностям на корпусе ДУС;

- влияние внешних воздействий (времени, температуры, напряжения питания, линейных ускорений, ударов, вибрации, постоянного и переменного внешнего магнитного поля и т.д.) на указанные выше характеристики;

- показатели надежности;

- цена.

2.1.3. Большинство характеристик ДУС определяют при испытаниях на скоростном поворотном стенде, создающем тестовые вращения. При использовании однокомпонентного скоростного поворотного стенда с вертикальной осью вращения ДУС придают разные ориентации относительно оси вращения. Измерения выходного сигнала ДУС соотносят с величиной угловой скорости стенда.

Рассматриваемые в дальнейшем микромеханические ДУС не «чувствуют» угловую скорость вращения Земли. Это соображение позволяет среди тестовых воздействий не учитывать скорость вращения Земли.

При наличии постоянного смещения нуля ДУС и погрешности выставки оси чувствительности ДУС относительно оси вращения скоростного поворотного стенда показания ДУС при вращении стенда в двух противоположных направлениях можно представить в следующем виде (рис. 2.1)

(2.1)

где - показания ДУС при вращении скоростного поворотного стенда в двух противоположных направлениях при номинально вертикальной ориентации оси чувствительности ДУС, мВ;

- номинальный масштабный коэффициент ДУС, мВ/(º /c);

- погрешность установки оси чувствительности ДУС относительно оси вращения скоростного поворотного стенда, б/р;

- угловая скорость вращения скоростного поворотного стенда, º ⁄ с;

- смещение нуля ДУС, º ⁄ с.

Рис. 2.1. ДУС с номинально вертикальной осью чувствительности на поворотном стенде с вертикальной осью вращения

В случае малой погрешности установки оси чувствительности ДУС относительно оси вращения скоростного поворотного стенда получим

(2.2)