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.

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.

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 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.

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

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.

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.

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.

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.

Досліджено вплив конструктивних особливостей анкерів на вихідні параметри ємнісних конструкцій інтегральних акселерометрів.

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.

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

Показана необходимость измерения скорости подвижного объекта. Приведен краткий обзор и анализ существующих технических средств, пригодных для решения проблемы. Рассмотрены технические решения конструкций элементов измерителя начальной скорости подвижного объекта, структурная схема устройства измерения начальной скорости подвижного объекта. Результаты проделанной работы могут быть использованы для проектирования рассматриваемого устройства.

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.

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.

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.