Интегральный акселерометр компенсационного типа

• Автор: Былинкин, Сергей Федорович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Арзамас
• Количество страниц: 116 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ
1.1. Обзор конструктивных схем интегральных акселерометров
1.2. Обзор и анализ методов демпфирования подвижных узлов
интегральных акселерометров
Выводы
Глава 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО КОМПЕНСАЦИОННОГО ДАТЧИКА ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ
2.1. Математическая модель подвижного узла интегрального
акселерометра
2.2. Передаточная функция емкостного преобразователя перемещений
2.3. Передаточное соотношение корректирующего термодатчика
2.4. Передаточное соотношение преобразователя обратной связи
Выводы
Глава 3. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
3.1. Оценка погрешности статической характеристики интегрального чувствительного элемента
3.2. Оценка степени демпфирования интегрального маятника
с помощью электрического контура
3.3. Компенсация температурной погрешности электростатическо-
го притяжения емкостного преобразователя перемещений конструктивным методом

3.4. Оценка динамической погрешности от несимметричности
потоков демпфирующего газа
3.5 Оптимизация параметров катушки преобразователя обратной
связи
3.6 Оптимизация параметров упругого подвеса интегрального
маятника
Выводы
Глава 4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Описание объекта экспериментальных исследований
4.2. Методика испытаний интегральных акселерометров с помощью оптической делительной головки
4.3. Температурные испытания интегральных акселерометров
4.4 Динамические испытания интегральных акселерометров
с помощью вибростенда
4.5. Применение косвенного метода снятия АЧХ
4.6 Экспериментальные исследования материала постоянного
магнита для магнитоэлектрического преобразователя момента
Выводы
Список принятых обозначений
ЛИТЕРАТУРА
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время инерциальные навигационные системы (ИНС) устанавливаются на всех типах летательных аппаратов (самолетах, вертолетах, космических ЛА), а также на кораблях, подводных лодках и различных боеприпасах (ракетах, торпедах и т. д.). Существуют также системы подземной навигации для исследования профиля скважин при буровых работах - гироскопические и магнитные инклинометры, реализующие инерциальный принцип счисления пути и координат места.
На современном этапе развития ИНС летательных аппаратов, инклинометров и боеприпасов проявилась тенденция микроминиатюризации конструкций отдельных компонентов таких систем, в частности приборов первичной информации - датчиков линейных ускорений (ДЛУ, акселерометров), датчиков угловых скоростей (ДУС, двухстепенных гироскопов) и датчиков угловых координат (трехстепенных гироскопов), при сохранении и дальнейшем увеличении их точности, надежности, временной стабильности и снижении энергопотребления. Причем, если для гироскопических приборов эта тенденция едва прослеживается и имеет поисковый характер, то акселерометры успешно поддаются миниатюризации на протяжении последних 20-и лет как в нашей стране, так и за рубежом. Происходит это в основном благодаря интегральным технологиям, заимствованным из микроэлектроники (фото- и рентгенолитография, изотропное и анизотропное травление, ионная имплантация, эпитаксия и т. д.), а чувствительные элементы (ЧЭ) самих датчиков изготавливаются из кремния или кварца групповым способом. Сервисная электроника датчиков первичной информации увеличивает степень своей интеграции, и на данный момент обозначился переход от гибридных интегральных схем (ГИС) со многими активными и пассивными компонентами на керамической подложке к специальным большим интегральным схемам (спецБИС) на одном кремниевом кристалле, имеющем источник опорного напряжения, генератор для измерительной схемы,

Обмотка может размещаться в центре маятника или со смещением по его длине. Для обмоток прямоугольной формы, укрепленных с обеих стон маятника, полный момент инерции относительно оси г можно записать в следующем виде:
Лг =т
Ґ 2 2 ^
а:, с.,
. м_ | м

2 , „2 2 , 2 , С12 + С2 , Я] +
+ ря262с2 +

+2рс2(а2Ь2 -аЬх)
(2.9)
где р - плотность осажденного металла возвращающей обмотки.
Для маятника с обмотками из круглых витков, центр которых смещен относительно оси г на величину 1С, момент инерции равен

ч3 12,
+ пр{г2 - г2 )с2 —{г2 - г21 + 212 +

(2.10)
где Г) и г2 - внутренний и внешний радиусы обмотки круглой формы.
Передаточные функции эквивалентны дифференциальным уравнениям, т.е. также содержат исчерпывающую информацию о статических и динамических характеристиках разрабатываемых приборов. Для случая выполнения короткого подвеса ап «1С чувствительный элемент можно считать чисто маятниковым. Передаточная функция чисто маятникового ЧЭ может быть получена из формулы (2.8) при С —> со:
^мМ = ф(5)ЧМ|

^2+ку^+су
1 2 1 л
—5 + 2£м
(2.11)

где Ки = ті/Су - статический коэффициент передачи маятникового ЧЭ;