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 методи та засоби удосконалення п'єзоелектричних акселерометрів, а також принципи побудови конструктивних схем монолітних, багатоелементних мономорфних, біморфних, триморфних одно- і трикоординатних акселерометрів, а також підсилювачів заряду до них. Наведено методи розрахунку циліндричних монолітних акселерометрів, а також акселерометрів з біморфними чутливими елементами, закріпленими у центрі чи на твірній. Побудовано та досліджено механічну та математичну моделі багатоелементного акселерометра для отримання інформації про вплив розмірів акселерометра на його параметри. Досліджено вплив контактних явищ на чутливість акселерометрів, параметрів вимірювальних ланцюгів на характеристики акселерометрів. Для розв'язання даних задач використано методи лінійної теорії електропружності. Для побудови приблизних рішень використано методи теорії коливань для систем із зосередженими параметрами, методи теорії автоматичного керування і математичної статистики.

Запропоновано теорію датчика кутової швидкості на базі динамічно настроюваного гіроскопа з аналого-цифровими контурами зворотного зв'язку в каналах вимірювання кутової швидкості та керування електроприводом обертання ротора гіроскопа. Синтезовано аналого-цифрові контури зворотного зв'язку в каналах вимірювання кутової швидкості, які забезпечують належну якість перехідних та сталих процесів вимірювання, зменшення взаємозв'язків між цими каналами у разі дії випадкових впливів. Розроблено електронний пристрій керування електроприводом обертання ротора гіроскопа, що забезпечує виконання динамічної настройки засобами цифрової електронної техніки замість механічної, надає можливість для спрощення конструкції та технології виготовлення гіроскопа, а також забезпечує високу стабільність кутової швидкості обертання ротора гіроскопа.

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

Описаны конструкции пьезомагнитных датчиков тахометров, имеющие низкий уровень вибрационных помех.

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.

Розроблено модель акселерометра ємнісного типу. Наведено результати моделювання у вигляді залежностей ємності, максимального зміщення та напруження конструкції від прискорення та розподілу напружень конструкції інтегрального пристрою для матеріалів Si, SiO2, Si3N4. Зроблено висновки щодо використання матеріалів для проектування та виготовлення мікроакселерометрів.

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.

Розроблено та досліджено інформаційно-вимірювальну систему (ІВС) контролю параметрів тахометричних перетворювачів (ТП), яка дозволяє перевіряти дані параметри з підвищеною методичною та інструментальною складовими достовірності. Запропоновано перевірку ТП здійснювати не тільки за статичного, а також за динамічного режимів. Це дозволяє контролювати параметри ТП, а саме: момент опору, момент інерції, кутове прискорення, стабільність зміни цих параметрів у часі. Проаналізовано стабільність роботи ІВС контролю параметрів ТП з різними типами електродвигунів, асинхронним, синхронним, постійного струму. За результатами моделювання перевагу було надано вибору двигуну постійного струму, який має найменшу похибку відтворення кутової швидкості за динамічного режиму. Запропоновано структурно-алгоритмічний підхід до побудови ІВС контролю параметрів ТП. Наведено рекомендації щодо інженерного проектування вимірювального каналу кутової швидкості, з нормованою похибкою вимірювання та широким діапазоном вимірювання кутової швидкості. За цього похибка вимірювання залишається стабільною майже на всьому діапазоні вимірювання. З використанням розроблених методів створено апаратні, алгоритмічні та програмні засоби, яких використано у розробленій ІВС контролю параметрів ТП. Проведено експериментальні дослідження, які підтверджують одержані теоретичні результати.

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.

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.

Наведено відомості про особливості використання кадрового режиму роботи для вимірювання швидкості руху мікрооб'єкта у телевізійному оптичному сканувальному мікроскопі. Розглянуто питання методики визначення швидкості руху мікрооб'єкта. Запропоновано алгоритми роботи мікроскопа, які дозволяють визначати швидкість руху мікрооб'єкта для різних діапазонів вимірюваної швидкості.

Досліджено параметри функціонування мікроакселерометра ємнісного типу. Побудовано математичну модель та розраховано його вихідні параметри. Запропоновано схему аналізу вихідних параметрів пристрою.

Розроблено VHDL-AMS модель для ємнісного акселерометра пластинчастої конструкції для схемотехнічного рівня проектування та наведено результати аналізу цієї моделі.

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.

Розроблено VHDL-AMS модель для ємнісного акселерометра зустрічно-стрижневої конструкції для схемотехнічного рівня проектування та наведено результати аналізу цієї моделі.

Розроблено математичну модель методичних вібраційних похибок маятникового компенсаційного акселерометра з пружним підвісом чутливого елемента, які виникають за найбільш загальних умов просторового коливального руху основи. Одержано аналітичні формули для обчислення цих похибок і виконано їх розрахунок для навігаційного акселерометра типу АК-6.

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.

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

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.