Індекс рубрикатора НБУВ: Ж108.1-53

Рубрики:

Вимірювання швидкостей та прискорень

Шифр НБУВ: Ж43601 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

An improved electrical equivalent circuit for a capacitive MEMS accelerometer, incorporating temperature, pressure and squeezed film effects is reported. The circuit model corresponds to a single degree of freedom (SDOF) vibrating system, including dominant micro physical mechanisms. Static, transient and frequency response analysis are carried out at temperature and pressure ranges of 100 K to 400 K and 30 to 3000 Pa respectively. The effect of these parameters on the resonance frequency, peak displacement and settling time of the accelerometer are determined. Simulations are performed using PSpice' circuit simulator.

Розроблено схему перетворення сигналів акселерометра ємнісного типу. Описано принцип роботи схеми й її основні елементи. Розроблено математичну модель перетворення сигналу. Наведено результати перетворення та зроблено висновки щодо наведеної схеми.

Описаны результаты исследования воздействия акустического шума на поведение осевого навигационного акселерометра, который входит в качестве чувствительного элемента в состав бортовых приборов ракет и самолетов с реактивными двигателями. Получены полные аналитические выражения для переходной характеристики акселерометра. Анализ полученных выражений показал, что акустический шум приводит к появлению на выходе акселерометра дополнительного затухающего гармонического сигнала с амплитудой, зависящей от частоты шума. Основное влияние акустическое воздействие оказывает на длительность переходного процесса. Численные расчеты на ЭВМ подтвердили правильность полученных выводов.

Описаны результаты работ, проводимых на кафедре приборов и систем ориентации и навигации НТУУ "КПИ", по исследованию скалярного способа калибровки блока гироскопов и акселерометров, который позволяет определять нулевые сигналы, погрешности масштабных коэффициентов и углов неортогональностей датчиков, не предъявляя жестких требований к угловой выставке испытательного оборудования. Однако при этом, как показано в работе, на точность скалярной калибровки влияют ошибки задания углов поворотов испытательного оборудования. Для решения проблемы сингулярности, возникающей при работе с матричными вычислениями, предложено перейти при расчетах от углов Эйлера-Крылова к кватернионам. Численное моделирование на ЭВМ подтвердило правильность предложенного способа.

Розглянуто класифікацію, конструкцію та принцип роботи мікромеханічних осьових і маятникових акселерометрів. Наведено основні технічні характеристики й особливості конструкції та монтажу акселерометрів фірм Analog Devices, Motorola, STMicroelectronics та VTI Texhnologies. Запропоновано методи експериментального дослідження акселерометрів, випробувань і калібрування одно- та двовісних акселерометрів.

Рассмотрены классификация, конструкция и принцип работы микромеханических осевых и маятниковых акселометров. Приведены основные технические характеристики и особенности конструкции и монтажа акселометров фирм Analog Devices, Motorola, STMicroelectronics и VTI Texhnologies. Предложены методы экспериментального исследования акселерометров, испытаний и калибровки одно- и двухосевых акселерометров.

Рассмотрены основные особенности скалярного метода калибровки блока гироскопов и акселерометров, который позволяет определять нулевые сигналы, погрешности масштабных коэффициентов и углы неортогональностей датчиков, не предъявляя жестких требований к угловой выставке испытательного оборудования и выставке датчиков на испытательном оборудовании. Однако, необходимо иметь достаточно высокую точность измерения нормированных выходных сигналов датчиков - алгоритм нормально работает при числе цифр не менее восьми после запятой в выходных сигналах акселерометров.

Дисертацію присвячено дослідженню динаміки і похибок мікромеханічних вібраційних гіроскопів. Складено математичні моделі, які описують рух чутливих елементів на обертовій основі й основні похибки камертонних, карданових і одномасових мікромеханічних вібраційних гіроскопів. Для одномасових гіроскопів досліджено вплив поступальних і кутових вібрацій, змін температури, похибок виготовлення на точність вимірювання кутової швидкості, і проведено аналіз перехідних процесів в амплітудах вихідних коливань чутливого елемента. Отримані математичні моделі дозволяють розраховувати основні характеристики перерахованих мікромеханічних гіроскопів.

Розроблено нові алгоритми для автоматичної компенсації похибок гіроскопічного гравіметра.

Викладено основні фундаментальні теоретичні положення щодо вимірювань прискорення та аномалій сили тяжіння (СТ). Розглянуто питання практичного застосування інформації щодо прискорення СТ та гравітаційних аномалій, нові напрями у даній галузі, існуючі та нові типи приладів для вимірювання прискорення СТ гравіметрів. Описано засоби та методи підвищення точності попередньої наземної виставки (ПНВ) гравіметрів. Доведено, що точність вимірювань гравітаційного прискорення залежить від точності ПНВ осі чутливості гравіметра.

Висвітлено теорію та принципи побудови системи ударо- та віброзахисту гіроскопічного вимірювача вектора кутових швидкостей. Розроблено математичну модель системи ударо- та віброзахисту з демпфером сухого тертя, в якій враховано вплив параметрів системи на ефективність захисту вимірювача кутових швидкостей від ударів і вібрацій. Наведено характеристику демпфера сухого тертя (пружної вигнутої пластини) шляхом моделювання її на ЕОМ методом скінченних елементів. Проаналізовано вібраційний взаємовплив динамічно настроювальних гіроскопів через систему віброзахисту. Розглянуто рівняння руху платформи та гіроскопів. Наведено результати експериментальних досліджень системи ударо- та віброзахисту.

Освещены теория и принципы построения системы ударо- и виброзащиты гироскопического измерителя вектора угловых скоростей. Разработана математичекая модель системы ударо- и виброзащиты с демпфером сухого трения, в которой учтено влияние параметров системы на эффективность защиты измерителя угловых скоростей от ударов и вибраций. Приведена характеристика демпфера сухого трения (пружинящей изогнутой пластины) путем ее моделирования на ЭОМ методом конечных элементов. Проанализировано взаимное вибрационное влияние динамически настраеваемых гироскопов один на другого через систему виброзащиты. Рассмотрены уравнения движения платформы и гироскопов. Изложены результаты экспериментальных исследований системы ударо- и виброзащиты.

Оцінено можливості застосування трьох принципів бездротового приймання - передавання інформації в пасивних акустоелектронних датчиках кутової швидкості малих маневрених об'єктів та їх можливі чутливості до вимірюваної величини. Запропоновано два варіанти його побудови.

Розроблено й обгрунтовано метод вимірювання частот обертання роторних систем (РС) за віброметричними параметрами, за яких частота обертання вимірюється з застосуванням акселерометрів шляхом утворення взаємо-кореляційної функції між двома зміщеними у часі вимірювальних систем (ВС). Відзначено, що використання такого методу дозволяє одночасно з вимірюванням частот обертання здійснювати автоматичний контроль вібраційних параметрів РС, що сприяє підвищенню вірогідності автоматичного контролю. Розроблено модель системи автоматичного контролю параметрів РС, яка передбачає застосування запропонованого адаптивного алгоритму автоматичного контролю параметрів РС, який дозволяє мінімізувати похибку несинхронності обертання РС і підвищити точність синхронізації у 1,5 - 2 рази у порівнянні з відомими інформаційно-вимірювальними системами. Створено та досліджено методи автоматичного контролю параметрів РС з використанням функцій чутливості, струму статора та ЛДЗ ВС, які базуються на комплексному використанні електромеханічних і віброметричних параметрів та дозволяють одержувати достовірну інформацію про стан цих параметрів, з урахуванням яких здійснюється ремонт РС. Розвинуто математичні моделі для оцінювання метрологічних характеристик ВК вібрації, які враховують його нелінійні властивості, що дало змогу визначити діапазон роботи ВК та розробити їх з наперед заданими нормованими метрологічними характеристиками.

Одержано аналітичні вирази для дослідження основних статичних метрологічних характеристик засобу вимірювання кутової швидкості, що дозволяють синтезувати цей тип засобів вимірювання із наперед заданими нормованими метрологічними характеристиками. Побудовано та проаналізовано характеристики зміни одержаних аналітичних виразів основних статичних метрологічних характеристик.

Розроблено взірцевий вимірювальний канал кутової швидкості та здійснено його метрологічну атестацію на базі теорії невизначеності вимірювань. Запропоновано методику оцінювання невизначеності вимірювань за допомогою розроблених вимірювальних каналів під час автоматизованої перевірки тахометричних перетворювачів у випадку статичних і динамічних вимірювань частот обертання.

Розглянуто можливість підвищення відношення сигнал/шум у лазерному вимірювачі швидкості за рахунок підвищення ступеня фазового узгодження "елементарних" доплерівських сигналів.

Получена математическая модель MEMS-акселерометра, которая позволяет проводить моделирование систем измерения параметров движения с учетом его динамических свойств. С использованием полученной модели проведены теоретические исследования. Получены коэффициенты передаточной функции MEMS-акселерометра LIS352AX.

Розроблено метод вимірювання прискорення, за якого результатна частотна характеристика інтегрального акселерометра зміщується по частотній осі. Вдосконалено метод керування сигналом від ємнісного мікроакселерометра зустрічно-стрижневої конструкції, який відрізняється від існуючих тим, що сигнали від верхніх і нижніх фіксованих пластин конденсаторів мікроакселерометра подаються на вхід різницевого підсилювача постійного струму, що дає змогу опрацьовувати вхідні напруги нижче сотень мікровольт і вимірювати васокочастотні мікровібрації. Вдосконалено модель для схемотехнічного рівня проектування ємнісного мікродавача зустрічно-стрижневої конструкції, яка відрізняється від існуючих наявністю параметрів, що враховують вплив жорсткості балок і демпфірування повітря, чим забезпечується підвищення точності вихідних параметрів на 7 - 10 % та універсальності макромоделі.

Одержано математичну модель похибок мікромеханічних датчиків кутової швидкості на базі коріолісового вібраційного гіроскопа (КВГ) та наведено методику їх ідентифікації. Досліджено похибки нульового сигналу КВГ від зміни температурних полів та поступального переносного прискорення для їх подальшої алгоритмічної компенсації. Розглянуто нелінійність коефіцієнта передачі гіроскопа.

Рассмотрены причины возникновения погрешностей в показаниях преобразователя наклона. Предложена методика определения индивидуальных электрических параметров и перекосов осей чувствительности акселерометров.