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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Запропоновано алгоритм для керування стабілізацією положення двохосьової платформи з використанням біполярних крокових моторів, акселерометра та керуючого мікроконтролера.

Розроблено вдосконалену математичну модель відбиття та заломлення акустичних променів на поверхні рухомого твердого тіла. Одержано аналітичні залежності кутових і частотних параметрів відбитої та заломлених хвиль від параметрів руху тіла. Встановлено, що під час руху тіла є відхилення кутів відбиття та заломлення променів від тих, що дає закон Снеліуса, та відхилення значень частот від тих, що описуються класичним ефектом Доплера. Досліджено багатопозиційну гідроакустичну систему, що забезпечує визначення просторових координат, швидкості та напрямку руху об'єктів. Встановлено необхідність врахування виявлених ефектів під час вимірювання параметрів руху швидкісних об'єктів.

Рассмотрены вопросы разработки сенсоров, измерительных каналов и информационно-измерительных систем повышенной точности и быстродействия для научных исследований и экологического мониторинга. Проанализирована обобщенная структура измерительной микропроцессорной системы скорости и температуры потоков газа и жидкости как объекта исследований, сформулированы требования к ее основным компонентам. Уделено внимание разработке математических моделей термоанемометрических измерителей скорости с учетом методов и средств повышения их точности и метрологической надежности. Рассмотрены перспективы и варианты построения импульсных термоанемометров. Приведены результаты разработки и исследований опытных образцов микропроцессорных измерителей скорости и температуры потоков газа и жидкости, а также средств их градуировки и контроля метрологических характеристик.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Визначено вірогідність контролю кутової швидкості та моменту інерції.

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

Розглянуто проблеми створення п'єзоелектричних акселерометрів. Запропоновано і досліджено конструкцію поперечного п'езокерамічного акселерометра.