Исследование точности прецизионных акселерометров и повышение их качества

• Автор: Измайлов, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ качественных характеристик прецизионных акселерометров и исследование путей повышения точности.
1.1. Анализ современных прецизионных акселерометров и
выбор объекта исследования.
1.2. Конструкция и технология сборки акселерометра
1.3. Основные параметры, определяющие точность
акселерометра, и уровень их реализации
1.4. Постановка задачи исследования.
Глава 2. Разработка математической модели по оценке
статических параметров точности акселерометра.
2.1. Модель нулевого сигнала акселерометра АК-б.
2.2. Оценка степени влияния первичных конструкторско-технологических параметров на величину и стабильность "нуля"
и "базы" акселерометров.
2.3. Выводы 51 Глава 3. Анализ физических процессов, определяющих
доминирующие погрешности акселерометра и разработка
путей уменьшения погрешности.
3.1. Исследование влияния крепления чувствительного элемента в корпусе акселерометра на стабильность положения оси
чувствительности прибора.
3.2. Анализ работы деталей и узлов ЧЭ при изменении
температуры.
3.3. Экспериментальное исследование причин нестабильности нулевого сигнала и базы акселерометра в процессе
изготовления и эксплуатации.
3.4. Рекомендации по повышения стабильности параметров
акселерометра АК-6.
3.5. Выводы
Глава 4. Разработка методов и средств оценки
характеристик качества акселерометров в процессе их
испытаний.

4.1. Анализ существующего технологического процесса
калибровки акселерометров.
4.2. Разработка методики калибровки блочной системы акселерометров для высокоточных инерциальных систем
навигации.
4.3. Скалярная методика калибровки акселерометров.
4.3.1. Анализ конструктивно-технологических факторов, обуславливающих основные погрешности триады
акселерометров и разработка модели ошибок.
4.3.2. Вывод уравнений связи триады акселерометров.
4.4. Пути повышения точности оценки параметров триады
акселерометров.
4.5. Выводы.
Глава 5. Определение требований к технологическому
оборудовании) и экспериментальная проверка адекватности определения параметров предлагаемой методикой
калибровки.
5.1. Первичные факторы, учитываемые при моделировании
процесса калибровки.
5.2. Описание алгоритма моделирования предлагаемой
методики.
5.3. Математическое моделирование процесса калибровки
триады акселерометров.
5.4. Анализ результатов математического моделирования
5.5. Экспериментальная проверка и анализ точности определения параметров приборов по базовой и скалярной
методикам калибровки.
5.6. Анализ влияния квадратичной составляющей погрешности на результаты контрольных замеров в широком диапазоне
изменения ускорения.
5.7. Выводы.
Основные результаты работы.
Список литературы.

Введение.
Развитие авиационного приборостроения неразрывно связанно с созданием летательных аппаратов (ЛА) новых типов, обладающих большой скоростью и дальностью полета и требующих все более высокого уровня автоматизации процессов управления полетом [28, 37, 48, 73, 83,94, 110].
Среди множества информационных систем, обеспечивающих формирование данных о текущих параметрах движения ЛА, особое место занимают инерциальные навигационные системы (ИНС) [61, 64, 87]. Являясь автономными, т.е. полностью помехозащищенными, они обеспечивают необходимой информацией все системы управления движением ЛА [35, 88, 103].
Следует отметить, что существующие системы спутниковой навигации, в настоящее время, для применения в бортовом оборудовании рассматриваются в качестве дополнительных и корректирующих средств. Ограничение использования спутниковой навигации в первую очередь связанно с проблемами постоянства приема сигналов, малой частотой обновления информации, сложностями в определении углового движения летательного аппарата относительно центра масс и т.д.. Однако, высокая точность определения текущих координат создает предпосылки к применению таких систем для коррекции дрейфов инерциальных чувствительных элементов с целью повышения интегральной точности ИНС [22, 34, 84, 91, 99, 108].
В последнее время удалось существенно повысить быстродействие и надежность бортовых вычислительных устройств, благодаря чему большое распространение получили бесплатформенные (бескарданные) инерциальные навигационные системы (БИНС), в которых физическая опорная система заменена математической [39, 59,67, ].
Обладая рядом преимуществ по, сравнению с платформенными ИНС, к которым можно отнести значительное упрощение конструкции, следствием чего является уменьшение массогабаритных параметров, повышение

Выходным сигналом акселерометра является падение напряжения ишх на сопротивлении Ян. Кроме рассмотренных сил на массу действует упругая сила от подвеса массы в корпусе /т и реактивная сила ДП/э. Конструктивно подвес массы и датчик положения всегда выполняют таким образом, чтобы при Д=0/т и/э также были равны 0. Выходной сигнал такого идеального акселерометра при отсутствии ускорения а очевидно равен 0. Однако, реальный акселерометр в силу неизбежных технологических погрешностей отдельных элементов и их сборки характеризуется тем, что в случае а= 0 на его выходе будет некоторый нулевой сигнал иВых о, величина которого определяется условием равновесия возмущающих сил, действующих на массу.
Необходимым условием анализа влияния первичных технологических погрешностей структурных элементов на величину и нестабильность 11выхо, а так же решение задачи рационального выбора номинальных значений и допустимых отклонений сопрягаемых параметров, является наличие математической модели, описывающей требуемые связи. Очевидными преимуществами для такой постановки задачи обладает аналитическая модель, описывающая в явном виде функциональную связь выходного параметра с первичными параметрами, величины которых могут быть непосредственно измерены и нормированы.
2.1. Модель нулевого сигнала акселерометра АК-6.
Конструктивная схема электромеханического чувствительного элемента АК-6 показана на Рис. 2.2. В качестве датчика силы использован симметричный магнитоэлектрический датчик, представляющий собой катушку с током 1, расположенную в поле постоянного магнита 2. Часть датчика положения, реагирующая на перемещение Д массы, сформирована двумя симметричными изолированными друг от друга электродами 3, расположенными на противоположных плоскостях массы 4, и плоскостями электрически связанных корпусов 5 магнитной системы датчика силы. Масса 4 соединена с жестким