Научно-технологические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов

• Автор: Лунин, Борис Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.03, 05.11.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 361 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Современное состояние и проблемы развитии ВТГ

1.1. Проблемы повышения точности ВТГ

1.2. Конструкция ВТГ и ее влияние на характеристики

1.3. Себестоимость ВТГ и пути ее снижения

Выводы к главе 1

Глава 2. Разработка методов исследования характеристик

высокодобротных резонаторов ВТГ

2.1. Разработка метода измерения внутреннего трения

2.2. Разработка методов измерения частотных характеристик полусферических резонаторов
2.3. Измерение прецессии стоячей волны в резонаторе в
составе ВТГ
Выводы к главе 2
Глава 3. Разработка методов уменьшения внутреннего трения
в материале резонатора
3.1. Особенности структуры и диссипативные процессы
в кварцевом стекле
3.2. Уменьшение внутреннего трения в резонаторах из кварцевого стекла
3.2.1. Уменьшение внутреннего трения в поверхностном слое
3.2.2. Уменьшение влияния адсорбции атмосферной воды на характеристики резонатора
3.2.3. Уменьшение внутреннего трения в структуре кварцевого стекла
3.3. Уменьшение внутреннего трения в металлических резонаторах
Выводы к главе 3
Глава 4. Разработка метода балансировки полусферических
резонаторов
4.1. Определение параметров массового дисбаланса полусферических резонаторов
4.2. Удаление неуравновешенной массы
4.3. Уменьшение расщепления собственных частот резонатора
4.4. Уменьшение 153й гармоник массового дефекта резонатора
Выводы к главе 4
Глава 5. Разработка методов уменьшения влияния металлического
покрытия резонатора на характеристики ВТГ
5.1. Влияние металлического покрытия на характеристики полусферического резонатора ВТГ
5.2. Влияние условий формирования тонких пленок на их струкгуру и свойства
5.3. Разработка метода нанесения равмерного металлического покрытия с малой диссипацией
5.3.1. Разработка метода металлизации полусферического резонатора
5.3.2. Уменьшение внутреннего трения в металлическом покрытии
5.4. Уменьшение внутреннего трения, связанного с адсорбцией
атмосферной воды на металлическом покрытии
Выводы к главе 5
Глава 6. Разработка полусферических резонаторов ВТГ
6.1. Разработка резонатора ВТГ инклинометра забойной телеметрической системы
6.2. Разработка резонатора ВТГ, работающего на колебаниях
с высоким номером моды
6.3. Разработка резонатора ВТГ с плоским блоком электродов
Выводы к главе 6
Общие выводы
Список литературы


О.ОЗЗэш 4(0 + 0. ВТГ, если, конечно, К0 и К стабильны. N*0. В-амплитуда систематического дрейфа. Однако значительно больший по величине случайный дрейф связан с другими причинами, к которым следует прежде всего отнести слишком большую величину остаточного расщепления собственных частот наряду с ненулевой эллиптичностью колебаний. Этот вид дрейфа описывается в (1. Например, при Асо = 2/Т-0. С*1 и q/aяN/E= 0. Случайный дрейф стоячей волны может быть связан и с нелинейностью колебаний. Данный эффект описывается в (1. Как было теоретически показано В. Ф.Журавлевым рост амплитуды колебаний приводят к снижению их частоты и возникновению расщепления собственных частот, которое приводит к дрейфу стоячей волны при Ц&О. Подтверждение этого эффекта дано на рис. В табл. В расчете принято #2=0. Этот расчет показывает, что для ВТГ с диаметром резонатора - мм этот дрейф мал, но с уменьшением диаметра резонатора он быстро возрастает, что делает проблематичным создание ВТГ авиационной точности с диаметром резонатора менее мм. Следует учитывать, что уменьшение диаметра резонатора влечет за собой и уменьшение размеров емкостных электродов, приводящее к ухудшению соотношения сигнал/шум в измерительном тракте. Рис. Таблица 2. КГ4 3. Это в свою очередь вынуждает увеличивать амплитуду колебаний, что ведет к возрастанию нелинейности колебаний и к дрейфу. Еще один вид дрейфа стоячей волны, учитываемый моделью (1. Обычно он мал. Оценим его по величине, принимая отношение д/а = *4, // « 0. Согласно (1. Но при низкой добротности резонатора влияние системы возбуждения может оказаться достаточно сильным и эту зависимость необходимо принимать во внимание при определении технических требований к электронной управляющей схеме ВТГ. Несмотря на высокую величину дрейфа РПКБ использовало эти ВТГ в бесплатформенной инерциальной системе БИНС-ТВГ, интегрированной со спутниковой навигационной системой СРБ/ГЛОНАСС []. Для компенсации систематического дрейфа используется сложная математическая модель, включающая параметр, что позволяет достичь точности БИНС около 0. ВТГ не позволяет реализовать его потенциальную точность. Значительно лучшие результаты показали опытные образцы ВТГ типа ШЮ6А, разработанные и изготовленные НПО электромеханики в рамках Временного научно-технического коллектива «Волна» при непосредственном участии автора диссертации. Два экземпляра BIT этого типа (№0 и №3) исследованы на специально разработанном им стенде СВТГ (краткое описание стенда приведено в главе 2). На рис. Рис. Экспериментально полученная зависимость# = /(#) имела вид, близкий к синусоидальному, что согласуется с (1. А + Вь іп 4(6» - /? Этот эксперимент проводился дважды - в нормальном и перевернутом положении резонатора. Значения коэффициентов А, В, /? Таблица 3. Положение ВТГ А, град/ч В, град/ч ? Нормальное(Т) -3. Перевернутое (1) 3. Видно, что и у этого прибора амплитуда скорости систематического дрейфа достаточно высока, что также связано с большой разницей во временах затухания (Т|=0 с; т2=8 с) и недостаточно высокой добротностью (~5. Снижение амплитуды скорости систематического дрейфа до нескольких град/ч возможно при увеличении добротности резонатора до -і- миллионов и уменьшения разнодобротности до уровня 1ч-5 процентов. Прецессия стоячей волны (рис. Земли на широте измерения (°), которая при одном положении резонатора входит в (1. А;, а при другом - со знаком минус At. Разница между ІА|| и | At I связана с наличием малой постоянной скорости дрейфа, равной 0. А| + Ат)=0. Q3=i—1—! К=0. Истинное значение этой угловой скорости для данной точки измерения составляет . Ошибка в 4. Случайный дрейф ВТГ ШЮ-6А оценивается по поведению прибора вблизи устойчивой точки. На рис. Эволюция стоячей волны измерялась в течение 1 часа, при этом напряжения на электродах коррекции были неизменны. Точность отсчета угла составляла 0. Видно, что стоячая волна совершала колебательные движения вблизи угла . Рис. Такое поведение стоячей волны целиком связано с дрейфом, описываемом вторым слагаемым в (1.