本文件规定了陀螺仪的术语和定义、额定值、性能参数及测量方法。 陀螺仪主要用于消费电子、工业和航空航天等。陀螺仪广泛采用MEMS和半导体激光器技术。

ICS 31.080.99
CCSL59
中华人民共和国国家标准國
GB/T42597—2023/IEC62047-20:2014微机电系统（MEMS)技术
陀螺仪
Micro-electromechanical systems technology-Gyroscopes(IEC 62047-20:2014,Semiconductor devices—Micro-electromechanical devices-Part 20 :Gyroscopes,IDT)
2023-05-23发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-09-01实施
GB/T42597—2023/IEC62047-20:2014前言
规范性引用文件
术语和定义
基本评级和特征
陀螺仪的分类
绝对最大额定值
正常工作额定值
性能参数Www.bzxZ.net
测量方法
标度因数
交叉轴灵敏度
输出噪声
分辨率
附录A（资料性）陀螺仪特性测量值的准确度参考文献
GB/T42597—2023/IEC62047-20：2014本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则厂第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件等同采用IEC62047-20：2014《半导体器件微机电器件第20部分：陀螺仪》。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：为与现有标准协调，将标准名称改为《微机电系统（MEMS)技术陀螺仪》；a)
纠正了IEC62047-20：2014原文中的错误：更正了图18中宽带噪声范围的标注；b)
纠正了IEC62047-20：2014原文中的错误：更正了公式（20）和公式（21）的运算符号。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国微机电技术标准化技术委员会（SAC/TC336)提出并归口。本文件起草单位：苏州市质量和标准化院、中机生产力促进中心有限公司、工业和信息化部电子第五研究所、东南大学、苏州市标准化协会、北京航天控制仪器研究所、华东光电集成器件研究所、四川富生电器有限责任公司、中国合格评定国家认可中心、北京微元时代科技有限公司本文件主要起草人：沈俊杰、李根梓、顾枫、张硕、董显山、周再发、来萍、邢朝洋、王晓臣、张运昌、王志远、闻桂珍。
1范围
GB/T42597—2023/IEC62047-20:2014微机电系统（MEMS）技术陀螺仪本文件规定了陀螺仪的术语和定义、额定值、性能参数及测量方法。陀螺仪主要用于消费电子、工业和航空航天等。陀螺仪广泛采用MEMS和半导体激光器技术。2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
rotatingtable
速率转台ratetable
测量过程中装载陀螺仪的旋转装置。3.2
地球自转速率
earthrate
由于地球的自转而在惯性空间中产生的角速率。注：根据国际地球自转和参考系统服务（IERS)的规定，地球在惯性空间中的角速率由恒星日定义，为23小时56分钟4.098903691秒。因此，地球在惯性空间中的角速率约为15.04°/h。有关定义的详细信息，请参阅IERS网站（http：//www.iers.org)。
标度因数
scale factor
陀螺仪输出电压或输出数字信号与加载角速率的比值，单位为V/[（)/s)或bit/[（)/s]基本评级和特征
陀螺仪的分类
表1为按应用领域分类的陀螺仪的用途。表1陀螺仪的分类
主要用于消费类产品，对零偏不作要求内容
主要用于工业用途，对零偏设定适当的取值范围主要用于航空航天用途，可检测地球转速GB/T42597-—2023/IEC62047-20:20144.2
绝对最大额定值
表2描述了陀螺仪的绝对最大额定值除非另有说明，应在说明书中描述下列项目。项目超出极限有可能导致器件永久损坏表2
绝对最大
额定值
存储温度范围
工作温度范围
存储湿度范围
工作状态下的
机械冲击
非工作状态下
的机械冲击
工作状态下的
机械振动
非工作状态下
的机械振动
角速率范围
角加速度范围
最大供电电压
最大供电电流
必做，空白
选做。
最小值
绝对最大额定值
典型值
最大值
应规定回流焊接的吸湿管理水平（湿度示例，请参见IPC/JEDECJ-STD020C中表5-1\湿气敏感性等级”中规定的水平）。这些描述不应提供给不采用回流焊接工艺和/或气密封装工艺的器件
在适当的工作状态下不会对器件造成永久性损坏的机械冲击的最大限制值。应规定加速度、时间和波形在适当的非工作状态下不会对器件造成永久性损坏的机械冲击的最大限制值。应规定加速度、时间和波形在适当的工作状态下不会对器件造成永久性损坏的机械振动加速度和频率的最大限制值
在适当的非工作状态下不会对器件造成永久性损坏的机械振动加速度和频率的最大限制值
在适当的工作状态下不会对器件造成永久性损坏的角速率的最大限制值
在适当的运行状态下不会对器件造成永久性损坏的角加速度的最大极限值
不会对器件造成永久性损坏的供电电压的最大限制值
不会对器件造成永久性损坏的供电电流的最大限制值。该限值应仅适用于恒流驱动类型的器件
4.3正常工作额定值
表3描述了陀螺仪的正常工作额定值GB/T425972023/IEC62047-20：2014除非另有说明，否则说明书中宜描述以下项目。建议在这些条件下，在应用装置的操作过程中，保持规定的特性处于稳定状态。
正常工作
额定值
工作温度
工作湿度
供电电压
工作电流
启动电流
电源纹波要求
其他环境条件
过载恢复时间
注：V
必做，空白
性能参数
选做。
表4描述了陀螺仪的性能参数。
标度因数
初始标度
因数变化
标度因数随
温度的变化
或标度因数
的温度系数
标度因数的
比例误差
最小值
正常工作额定值
典型值
最大值
性能参数
最小值
典型值
最大值
其他环境条件（例如电磁环境条件，气压）的参数推荐范围（最小值至最大值）
在最大额定值的测量范围内.过载恢复时间的最大值
可保证性能的角速率测量范围
V/L()/sJ
bit/[()/s]
标称标度因数也称为标准灵敏度在规定温度下，标准灵敏度变化的最小值和最大值
在规定温度变化下标准灵敏度
的最小值和最大值
电力不稳定引起的供电电压波
动，导致灵敏度误差的最大值
GB/T42597—2023/IEC62047-20:2014项目
线性度
标度因数
稳定性
标度因数
对称性
交叉轴
灵敏度
标称零偏
初始零偏
零偏随温度
变化或零偏
温度系数
零偏比例
零偏重复性
（多次开关）
零偏滞回
零偏线加速度
灵敏度
上电后零偏
带内噪声
宽带噪声
角度随机游走
零偏不稳定性
4性能参数（续）
最小值
典型值
最大值
(°)/s
(°)/s
[()/h]/Hz
规定的输人电压下，灵敏度稳定性的典型值
灵敏度不对称的典型值，定义为规定输入电压下正向输入和反
向输人时灵敏度的比值，见
交叉轴灵敏度的最大值（见
施加合适的输人电压下，零偏电压或位值的典型值
在规定温度下，零偏的最小值和最大值
规定温度变化范围内，零偏的最小值和最大值
电力不稳定引起的供电电压波
动，导致零偏误差的最大值。数字输出情况无需说明
多次通电、断电，零偏波动的最小值和最大值
在规定温度变化下，零偏滞回的最大值
在规定恒定加速度值下，零偏变化的最大值与g的比值[（/s)/g]施加电源导通状态时，零偏漂移的最大值
稳定状态下，带内输出噪声，用RMS描述
稳态运行时，宽带输出噪声，用RMS描述
由噪声引起的陀螺仪输出变
化.用RMS描述
用RMS描述
启动时间
增益峰值
分辨率
5测量方法
标度因数
5.1.1目的
必做，空白
选做，n
表4性能参数（续）
最小值
典型值
不需要做。
明确陀螺仪标度因数的测量方法。5.1.2测量线路（线路图）
最大值
GB/T42597—2023/IEC62047-20：2014单位
通电后，陀螺仪达到指定输出所需的时间
频率响应特性
特定频率下，频率特性增益的最大值。用指定的频率值（Hz）
可检测的输人角速率最小变化
图1为标度因数测量线路的组成示例，图2为接线配置示例。测量线路由被测陀螺仪和下列部件组成。用于测量线路的部件应满足以下几点。温控箱：宜将陀螺仪保持在规定的环境温度。温度控制范围宜大于陀螺仪的工作温度范围。温度传感器：宜测量温控箱中的温度。能使用温控箱中预设的温度传感器。陀螺仪电源：宜提供陀螺仪所需的电压和电流。输出端纹波电压的波动范围宜满足供电状态下陀螺仪的要求。
数据采集系统：与陀螺仪输出相匹配的测量装置或测量系统。例如，陀螺仪输出模拟电压，则使用数字万用表或数据记录器。转台控制装置：控制转台的角速率输入。该转台提供不小于陀螺仪测量范围的旋转角速率，能够适应与最小分辨率对应的角速率变化。转台的测量精度见附录A。测量控制系统：用于对电源、陀螺仪、数据采集系统及转台控制装置的自动控制。手动操作时，该装置不是必需的。
滑环：宜注意滑环可能产生噪声。5
GB/T42597-2023/IEC62047-20:2014标引序号说明：
待测陀螺仪；
转台：
温控箱，将待测陀螺仪保持在规定温度值；温度传感器，用于监测箱体内的环境温度；电源，为待测陀螺仪运行供电：8
数据记录器，用于测量期间获取数据；控制器，用于设定转台的旋转条件控制系统，测量过程中用于控制测量电路；滑环。
图1测量线路示例
标引序号说明：
待测陀螺仪；
温控箱，将待测陀螺仪保持在规定温度值：温度计，用于监测箱体内的环境温度；电源，为待测陀螺仪运行供电：电源监控器：
数据记录器，用于测量期间获取数据；8
控制系统：
滑环位置（使用滑环时）：
电源电压；
电源监控信号：
待测陀螺仪输出信号；
从电源反馈位置到陀螺仪供电端的接线长度（接线长度宜尽可能短）。图2接线配置示例
5.1.3测量原理
标度因数
GB/T42597—2023/IEC62047-20：2014图1所示的测量线路中，当陀螺仪处于规定的测量温度TBASE（为规定的最低工作温度和最高工作温度之间的值，见图4)和规定的供电电压VBAsE时，施加旋转角速率a1、t2、72u+1将陀螺仪检测范围的下半部分和上半部分分成n分布，如工1工2、…、工，（最好n≥5），并测量给定输入角速率对应的陀螺仪输出值yi、y2、…y2+1，单位为V/[（)/s]或bit/[（)/s]。此外，虽然制造商能够指定n的值，但是也能依据制造商与用户之间商定的技术规范进行更改。图3给出了测量数据的示例，其中CCW和CW的缩写符号分别表示左旋转（逆时针）和右旋转（顺时针）。（图3中它被平均分为n=5，包括静止状态共有11个数据点）。通过计算这些数据点得到标度因数。但是，由于这些数据点不在图3所示的直线上，因此用最小二乘法拟合直线（这条直线以下称为最佳拟合线）。
x2n+1x/[()/s]
标引序号说明：
输人角速率对应的测量点；
最佳拟合线；
以规定间隔n进行划分；
X轴，输人角速率，单位为(°)/s；CCW时最大输入角速率；
静止状态；
CW时最大输人角速率；
Y轴，陀螺仪输出值，单位为V或bit；CCW时陀螺仪最大输出值：
静止状态下陀螺仪输出值；
CW时陀螺仪最大输出值。
图3加载角速率时的测量数据示例每个测量点处的陀螺仪输出值用“y”表示，陀螺仪的输人角速率用“”表示。通过公式（1）、公式（2)获得最佳拟合线\y=aBASEX十bBASE”的常数：(2n+1)ay;
(2n+1）
·（1）
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