Recepție WRC pentru publicare în ebs spbget „leti”. Portalul de știri și analitice „timpul electronicii” Instituție de învățământ de învățământ superior

Dragi cititori! Echipa bibliotecii vă urează un Crăciun Fericit și un An Nou fericit! Vă dorim din suflet fericire, iubire, sănătate, succes și bucurie vouă și familiilor voastre!
Fie ca anul care vine să vă aducă bunăstare, înțelegere reciprocă, armonie și bună dispoziție.
Mult succes, prosperitate și împlinirea celor mai prețuite dorințe în noul an!

Testați accesul la EBS Ibooks.ru

Dragi cititori! Până la 31.12.2019, universitatea noastră a primit acces de testare la ELS Ibooks.ru, unde puteți citi orice carte în modul de citire full-text. Accesul este posibil de pe toate calculatoarele din rețeaua universității. Este necesară înregistrarea pentru acces la distanță.

„Genrikh Osipovich Graftio - la 150 de ani de la nașterea sa”

Dragi cititori! Secțiunea „Expoziții virtuale” conține o nouă expoziție virtuală „Heinrich Osipovich Graftio”. Anul 2019 marchează 150 de ani de la nașterea lui Genrikh Osipovich, unul dintre fondatorii industriei hidroenergetice din țara noastră. Un om de știință-encicloped, un inginer talentat și un organizator remarcabil, Genrikh Osipovich a adus o contribuție imensă la dezvoltarea industriei energetice interne.

Expoziția a fost pregătită de personalul Departamentului de Literatură Științifică a Bibliotecii. Expoziția prezintă lucrările lui Genrikh Osipovich din Fondul de istorie LETI și publicații despre el.

Puteți viziona expoziția

Testați accesul la cărțile IPR ale Sistemului electronic de bibliotecă

Dragi cititori! În perioada 08.11.2019 - 31.12.2019, universitatea noastră a primit acces gratuit la testare la cea mai mare bază de date cu text integral din Rusia - Sistemul de biblioteci electronice IPR BOOKS. ELS IPR BOOKS conține peste 130.000 de publicații, dintre care peste 50.000 sunt publicații educaționale și științifice unice. Pe platformă, aveți acces la cărți actualizate care nu pot fi găsite în domeniul public pe Internet.

Accesul este posibil de pe toate calculatoarele din rețeaua universității.

Pentru a obține acces la distanță, trebuie să contactați departamentul de resurse electronice (camera 1247) administratorului VChZ Polina Yuryevna Skleimova sau prin e-mail [email protected] cu subiectul „Înregistrarea în IPRbooks”.

Dispozitivele concepute pentru a măsura accelerațiile liniare ale aeronavelor și accelerațiile unghiulare ale elementelor rotative ale unităților lor se numesc accelerometre.

Semnalele accelerometrului sunt utilizate în sistemele de navigație inerțiale pentru a calcula viteze și poziții, în sistemele de control al zborului și al motorului și în indicatoarele vizuale ale instrumentelor. Indicatorii vizuali de accelerație sunt necesari pentru ca un pilot de pe o aeronave manevrabilă să controleze supraîncărcările care apar atunci când aeronava este controlată.

Accelerometrele sunt clasificate în funcție de diverse criterii, în special, în funcție de domeniile de aplicare, tipul de suspensie a elementelor senzoriale, metoda de captare a semnalului, numărul de componente de accelerație măsurate, tipul de semnal de ieșire etc.

Cerințele pentru accelerometre în ceea ce privește precizia măsurării sunt determinate de aplicație. Astfel, erorile accelerometrelor din sistemele inerțiale nu trebuie să depășească 0,001%. Accelerometrele utilizate în sistemele de control au erori de 0,001-1,0%. Erorile accelerometrelor utilizate ca instrumente vizuale sunt de 1–3%.

Principiul de funcționare al accelerometrului este următorul.

Fig.1 Schema accelerometrului.

1 - masa inerțială; 2 - primăvară; 3 - amortizor; 4 - scara; 5 – carcasă dispozitiv; 6 - axa de sensibilitate a accelerometrului

Masa inerțială 1 asociată cu corpul dispozitivului 5 cu arcul 2 si amortizorul 3 , se poate deplasa pe 6 axe numită axa de sensibilitate. Deplasarea în masă față de corpul dispozitivului, măsurată pe o scară de 4 , proporțională cu accelerația măsurată direcționată de-a lungul axei de sensibilitate.

Elementul sensibil al accelerometrului este masa inerțială.

Pentru masa inerțială
accelerometru, acționează următoarele forțe:

- forta de inertie

,

Unde – deplasarea masei în raport cu corpul dispozitivului;

– mișcarea corpului dispozitivului față de un punct fix în spațiu.

- forță proporțională cu viteza de mișcare a masei și creată de amortizor:

,

Unde
- factorul de amortizare.

- forta de pozitie creata de elasticitatea arcului:

,

Unde este coeficientul de elasticitate.

Suma acestor forțe este egală cu zero, adică.

,

,

Unde
- frecventa naturala;

;

este coeficientul relativ de atenuare.

Elementele principale ale accelerometrelor sunt suspensiile de masă inerțiale, senzorii de semnal de deplasare a masei, dispozitivele de cuplu (putere) care asigură intrarea semnalelor de feedback, amplificatoare de semnal și dispozitive de corectare (amortizoare).

Pentru ca accelerometrul să răspundă doar la componenta de accelerație pentru care este destinat, masa sa inerțială trebuie să aibă o suspensie specială care să îndeplinească următoarele cerințe: 1) frecare minimă în axele suspensiei; 2) absența legăturilor încrucișate între axele de măsurare; 3) asigurarea unei relații liniare între abaterile masei inerțiale și accelerația măsurată.

Umerașele pe suporturi simple creează frecare semnificativă, ceea ce reduce sensibilitatea accelerometrului. Pentru reducerea frecării, elementul sensibil este montat pe o pârghie sau plasat într-un lichid cu o greutate specifică egală cu greutatea specifică a elementului sensibil (Fig. 2-4). Suspensiile pe arcuri și membranele elastice ondulate sunt lipsite de frecare, dar dezavantajul lor este că atunci când masa deviază, dispozitivul începe să răspundă la componentele de accelerație perpendiculare pe axa de sensibilitate. Prin urmare, astfel de suspensii sunt utilizate în accelerometrele cu forță compensată, când practic nu există abateri de masă.

Orez. 2. Schema unui accelerometru cu o singură componentă:

1 - masa inerțială; 2 - corp; 3 - lichid; 4 - tija de ghidare; 5 - amplificator; 6 – senzor inductiv de deplasare;

7 - antrenare electromagnetică

Pe diagrama din fig. 2, masa inerțială 1 este suspendată pe ghidajul 4. Pentru a reduce frecarea asupra masei de ghidare 1, plasată în lichidul 3, aceasta are flotabilitate neutră, ceea ce elimină presiunea puternică asupra ghidajului. Semnalele din schema luată în considerare, proporționale cu mișcarea masei inerțiale, sunt măsurate de un senzor inductiv 6. După amplificare în amplificatorul 5, semnalul este alimentat la unitatea electromagnetică (de putere) 7. Semnalul de ieșire al accelerometrul este o cădere de tensiune asupra rezistentei incluse în serie în circuitul de înfășurare al unității de putere. Amortizarea în dispozitiv se obține datorită rezistenței în timpul mișcării masei inerțiale în fluid. În accelerometrele de tipul luat în considerare, se poate obține o frecvență naturală mare și o zonă moartă mică (realizată prin reducerea forțelor de frecare prin cântărirea masei inerțiale în lichid). Pentru a menține constanta caracteristicilor accelerometrului, este necesar să se mențină constantă temperatura lichidului, care se realizează prin termostatare.

Orez. 3. Schema unui accelerometru cu pendul plutitor:

1 - masa inerțială; 2 - lichid; 3 - corp; 4 – motor cuplu;

5 - amplificator; 6 - senzor de semnal

Pe fig. 3 prezintă o diagramă a unui accelerometru cu pendul plutitor. Flotitorul (masa inerțială) este proiectat astfel încât greutatea sa Q să fie apropiată de forța de ridicare F. Pendulul necesar al plutitorului este asigurat de deplasarea centrului de greutate față de centrul de deplasare cu valoarea L. 4. Frecarea redusă în suporturi, care sunt suspensii, este asigurată de presiunea scăzută, deoarece greutatea flotorului Q este practic echilibrată de forța de ridicare F. Amortizarea se realizează prin faptul că masa se deplasează în lichid. Pentru a menține constanta caracteristicilor dispozitivului, este necesară reglarea temperaturii lichidului. Fluidele de siliciu sunt utilizate în accelerometrele cu plutitor.

Accelerațiile măsurate de accelerometrele utilizate în sistemele inerțiale servesc la obținerea vitezei de zbor și a distanței parcurse. Pentru a obține viteza, accelerația este integrată o dată, iar pentru a obține calea, este integrată de două ori. Există o anumită clasă de accelerometre în care semnalul de ieșire este proporțional nu cu accelerația, ci cu una sau de două ori integrala accelerației.

Fig.4 Schema accelerometrului integrator

1-plutitor inerțial; 2-motor de antrenare; 3-canale de bypass hidraulic; 4-senzor capacitiv; 5 cilindri umplut cu lichid siliconic; Sistem de incalzire cu 6 relee; 7-termostat; 8-element de incalzire; 9-cilindru exterior; 10-lichid

Schema accelerometrului integrator de tip plutitor este prezentată în fig. 4. Un flotor 1 sub formă de cilindru este plasat într-o cameră cilindrică umplută cu lichid 10, densitatea materialului flotorului fiind mai mică decât densitatea lichidului. Camera este antrenată de motorul 2 la o viteză constantă. Sub acțiunea forțelor centrifuge care decurg din rotația lichidului, plutitorul este așezat de-a lungul axei de simetrie, de-a lungul căreia se poate mișca. Integrarea accelerometrelor cu designul prezentat în fig. 4 are o sensibilitate de ordinul 10 -5 g și o eroare de cel mult 0,01%.

Suspensiile electromagnetice și criogenice sunt promițătoare.

Pentru a converti deplasările în semnale electrice, accelerometrele folosesc convertoare potențiometrice, inductive, capacitive, fotoelectrice și string. Principalele cerințe pentru convertoare sunt următoarele: 1) rezoluție înaltă; 2) dependența liniară a ieșirii de intrare; 3) nici un răspuns al traductorului la elementul sensibil. Aceste cerințe nu sunt îndeplinite de senzorii potențiometrici, deci nu sunt utilizați în instrumentele de precizie.

Ca dispozitive de cuplu (putere) în accelerometre pentru introducerea semnalelor de feedback, sunt utilizate motoare de cuplu (motoare electrice care funcționează în mod frânat) și dispozitive electromagnetice.

Pentru a obține accelerometre cu caracteristicile de frecvență necesare, în circuitele de feedback sunt utilizate filtre corective și amortizoare speciale. Instrumentele cu suspensie de fluid utilizează vâscozitatea fluidului în sine pentru amortizare.

Erori la accelerometru

Accelerometrele se caracterizează prin erori metodologice și instrumentale.

Erorile metodologice ale accelerometrelor pot fi împărțite în două grupe: 1) erori care decurg din faptul că accelerometrele măsoară doar accelerațiile din forțele active, în timp ce aceste dispozitive nu răspund la accelerațiile cauzate de forțele gravitaționale; 2) erori care decurg din necoincidența axei de sensibilitate cu direcția de acțiune a accelerației măsurate.

Deci, de exemplu, dacă axa de sensibilitate și direcția de accelerație nu coincid cu 1°, eroarea de măsurare a mărimii accelerației este de 0,02%. Această eroare este mică în sine și prezintă puțin interes. O importanță mai mare este unghiul dintre direcțiile indicate, deoarece determină nepotrivirea dintre axele instrumentale și adevărate ale sistemului de coordonate. În plus, în sistemele de navigație inerțială, nepotrivirea axelor de sensibilitate cu direcția accelerațiilor măsurate duce la apariția unor legături încrucișate între accelerometre, în urma cărora accelerometrul măsoară nu numai „propriul” ci și „ acceleraţii străine.

Erorile instrumentale ale accelerometrelor sunt determinate de: 1) pragul de sensibilitate (datorită frecării în suspensii) - semnalul minim de intrare la care apare un semnal de ieșire; 2) încălcarea relației liniare dintre semnalele de intrare și de ieșire; 3) histerezis în caracteristicile elementelor elastice și a altor elemente; 4) dependența de temperatură a parametrilor și caracteristicilor accelerometrului.

Pentru a reduce erorile instrumentale, se iau măsuri de reducere a frecării în suspensii, a elementelor de termostat și de îmbunătățire a caracteristicilor de sensibilitate ale accelerometrului. În cele mai bune modele de accelerometre pentru sisteme inerțiale, erorile instrumentale sunt aduse până la 0,002%.

Bloc senzor de accelerație liniară BDLU - 0,5 este proiectat să măsoare accelerațiile liniare în raport cu sistemul de coordonate normal și să emită un semnal electric proporțional cu accelerațiile liniare către sistemul de zbor la bord (BPK) și alte sisteme la bord.

Din punct de vedere structural, accelerometrul de tip BDLU este format din principalele unități:

– Senzorul de accelerație liniară de tip DLUV-42 este un accelerometru cu o singură axă și este proiectat să măsoare accelerația liniară care acționează de-a lungul axei de sensibilitate și să emită un semnal electric, a cărui valoare a tensiunii este proporțională cu accelerația liniară care acționează de-a lungul axei de măsurare și semnul corespunde direcției de acțiune a accelerației liniare.

– unitate de alimentare tip MUBP-1-1;

– Amplificator de feedback tip BU-44-2-11.

Aspectul BDLU este prezentat în Fig. 5

Fig.5 Aspectul BDLU

Schema unui accelerometru cu o singură axă este prezentată în Fig. 6. (tip DLUV-42)

Orez. 6. Schema unui accelerometru uniaxial cu feedback de forță:

1 – înfășurare senzor; 2 - înfăşurare de excitaţie; 3 – axa de sensibilitate a accelerometrului; 4 – magnet permanent; 5 - restaurare serpuit, cotit; 6 - Amplificator AC; 7 – demodulator; 8 - lanț defazator; 9 - amplificator DC; 10 – generator circuit de excitație; 11 - rezistenta de iesire; 12 – semnal de accelerație măsurat.

Un accelerometru este un dispozitiv de feedback al forței în care forța inerțială care acționează asupra elementului senzor este echilibrată (proporțional cu accelerația) de forța electromagnetică generată de curentul dintr-o bobină plasată într-un câmp magnetic.

Elementul sensibil al accelerometrului DLUV este pendulul 4, care este un magnet permanent.

Sub acțiunea accelerațiilor liniare direcționate de-a lungul axei sensibile a senzorului, apare un moment de inerție care deviază elementul senzitiv (pendul) de la poziția de echilibru zero în direcția opusă acțiunii acestei forțe.

Momentul de inerție al pendulului este:

,

Unde
este masa pendulului; – braț de dezechilibru al pendulului; este accelerația liniară efectivă.

În același timp, orice abatere de la poziția zero creează 1 fem în bobina senzorului montată pe ea, care este proporțională cu mărimea forței care acționează și, prin urmare, cu accelerația. Semnalul de la senzor este alimentat la intrarea detector-amplificatorului sensibil la amplitudine BU-44-2-11 (7, 8, 10), unde este transformat într-o tensiune de curent continuu cu o anumită polaritate și este alimentat prin amplificatorul de curent continuu UPT-9 la înfășurările bobinei de recuperare 5, care se află pe suspensia elastică a elementului sensibil.

Câmpul magnetic al bobinei de recuperare 5 interacționează cu câmpul magnetului permanent 4, care este elementul sensibil la pendul al senzorului, și apare o forță electromagnetică care echilibrează momentul de inerție al pendulului și tinde să-l readucă la zero. poziţie.

Cuplul electromagnetic generat de curentul care curge prin înfășurările bobinei de recuperare este

,

Unde
- coeficientul de transfer al circuitului de feedback al puterii;

este curentul care circulă prin bobină.

Introducerea feedback-ului de forță în accelerometru este echivalentă cu o rigiditate suplimentară, care este mult mai mare decât rigiditatea elementului elastic.

Dacă câștigul amplificatorului 9 este suficient de mare, atunci forța electromagnetică de restabilire echilibrează forța proporțională cu accelerația, iar elementul de detectare va lua poziția de echilibru zero, iar egalitatea va avea loc:

sau
,

De aici relația

.

Astfel, în circuitul bobinei de recuperare 5 circulă un curent care este direct proporțional cu accelerația liniară a curentului (suprasarcină).

Prin conectarea unei rezistențe de sarcină în serie cu bobina
, obținem tensiunea de ieșire proporțională cu accelerația liniară curentă:

. (1)

Dacă în ultimii ani cele mai interesante știri tehnologice interne au fost legate în principal de software, atunci în 2019 s-au întâmplat o mulțime de lucruri interesante în domeniul hardware-ului. Mai mult, statul s-a ocupat cu hotărâre de substituirea importurilor, și nu doar de software.

Agențiile guvernamentale în 2019 au ruinat de fapt platformele T: compania este în agonie, „80% dintre angajați demisionează”, site-ul este oprit

La fluxul inepuizabil de probleme ale companiei „T-Platforms”, al cărei fondator și CEO este în custodie, s-a adăugat o disponibilizare masivă. Organizația nu are suficienți bani nu doar pentru salarii, ci, poate, chiar și pentru susținerea site-ului corporativ, scrie CNews.

Rostec vrea să creeze cipuri rusești pentru Bluetooth, Wi-Fi, NFC și Internetul lucrurilor

Rostec își propune să dezvolte cipuri pentru tehnologiile wireless Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, NFC, LPWAN, NB-IoT și Thread în Rusia. Ar trebui să apară și sisteme proprii pe cip pentru Internetul lucrurilor și stațiile de bază LPWAN. Investiția totală în dezvoltarea Internetului lucrurilor în Rusia până în 2030 se va ridica la peste 200 de miliarde de ruble.

Kaspersky lucrează la primul cip din Rusia pentru a accelera inteligența artificială

Kaspersky Lab a semnat un acord de cooperare strategică cu dezvoltatorul primului procesor neuromorf din Rusia pentru accelerarea hardware a sistemelor de inteligență artificială. Cipul va permite procesarea locală a unor cantități mari de date și va permite rețelelor neuronale să se reinstruiască în acest proces.

Rusia are nevoie de „Mir”, de preferință toate: în Rusia li se va cere să preinstaleze Mir Pay pe smartphone-uri în loc de Apple Pay și Google Pay

Izvestia relatează că Serviciul Federal Antimonopol (FAS) are în vedere să facă din serviciul Mir Pay o aplicație obligatorie pentru preinstalare pe electronicele vândute în Rusia. Judecând după tendințele din ultimul an, o astfel de inițiativă ar trebui aprobată de autoritățile țării.

Eșecul lansării a aproape jumătate dintre sateliții din Roscosmos a fost explicat de sancțiunile aplicate microcircuitelor rezistente la radiații și de indisponibilitatea OneWeb.

Roscosmos nu a finalizat 45 de lansări, în principal din cauza indisponibilității OneWeb și a navei spațiale a Ministerului Apărării, a declarat Dmitri Rogozin, CEO al corporației ruse, comentând declarația viceprim-ministrului Iuri Borisov conform căreia programele de lansare spațială ale Rusiei au fost finalizate anul acesta. „puțin mai mult de 50 la sută”. Este raportat de TASS.

Introducere

Capitolul 1. Analiza caracteristicilor calitative ale accelerometrelor de precizie și studiul modalităților de îmbunătățire a preciziei.

1.1. Analiza accelerometrelor moderne de precizie și selectarea obiectului de studiu. unsprezece

1.2. Tehnologia de proiectare și asamblare a accelerometrului 18

1.3. Principalii parametri care determină precizia accelerometrului și nivelul de implementare a acestora 24

1.4. Enunțarea problemei de cercetare. 31

capitolul 2 Dezvoltarea unui model matematic pentru evaluarea parametrilor statici ai preciziei accelerometrului . 33

2.1. Modelul cu semnal zero al accelerometrului AK-6. 35

2.2. Evaluarea gradului de influență a parametrilor primari de proiectare și tehnologia asupra valorii și stabilității „zero” și „bază” accelerometrelor. 48

2.3. Constatări 51

Capitolul 3. Analiza proceselor fizice care determină erorile dominante ale accelerometrului și dezvoltarea modalităților de reducere a erorii. 53

3.1. Investigarea influenței fixării elementului sensibil în corpul accelerometrului asupra stabilității poziției axei de sensibilitate a dispozitivului. 54

3.2. Analiza lucrărilor părților și unităților SE cu schimbări de temperatură. 61

3.3. Studiu experimental al cauzelor instabilității semnalului zero și a bazei accelerometrului în timpul producției și funcționării. 67

3.5. Constatări 77

capitolul 4 Dezvoltarea de metode și instrumente de evaluare a caracteristicilor de calitate ale accelerometrelor în timpul testării acestora . 79

4.1. Analiza procesului tehnologic existent de calibrare a accelerometrelor. 80

4.2. Dezvoltarea unei metode de calibrare a unui sistem bloc de accelerometre pentru sisteme de navigație inerțială de înaltă precizie. 83

4.3. Metoda scalară pentru calibrarea accelerometrelor. 85

4.3.1. Analiza factorilor constructivi și tehnologici care cauzează principalele erori ale triadei de accelerometre și dezvoltarea unui model de eroare. 85

4.3.2. Derivarea ecuațiilor de conectare a triadei de accelerometre. 89

4.4. Modalități de îmbunătățire a preciziei estimării parametrilor triadei de accelerometre. 93

4.5. Concluzii. 97

Capitolul 5. Determinarea cerințelor pentru echipamentele tehnologice și verificarea experimentală a adecvării determinării parametrilor prin metoda de calibrare propusă. 98

5.1. Factori primari de luat în considerare la modelarea procesului de calibrare. 98

5.2. Descrierea algoritmului de modelare a tehnicii propuse. 101

5.3. Modelarea matematică a procesului de calibrare a triadei de accelerometre. 109

5.4. Analiza rezultatelor modelării matematice 111

5.5. Verificarea și analiza experimentală a preciziei determinării parametrilor instrumentului folosind baza și scalarul

metode de calibrare. 137

5.6. Analiza influenței componentei pătratice a erorii asupra rezultatelor măsurătorilor de control într-o gamă largă de modificări de accelerație. 141

5.7. Concluzii. 151

Principalele rezultate ale lucrării. 152

Bibliografie.

Introducere în muncă

Dezvoltarea instrumentației aviatice este indisolubil legată de crearea de noi tipuri de aeronave (LA) cu viteză mare și raza de zbor și care necesită un nivel din ce în ce mai ridicat de automatizare a proceselor de control al zborului.

Printre numeroasele sisteme informaționale care asigură formarea de date cu privire la parametrii actuali ai mișcării aeronavei, sistemele de navigație inerțială (INS) ocupă un loc aparte. Fiind autonom, i.e. complet rezistente la zgomot, oferă informațiile necesare tuturor sistemelor de control al mișcării aeronavei.

Trebuie menționat că sistemele de navigație prin satelit existente, în prezent, pentru utilizare în echipamentele de bord sunt considerate mijloace suplimentare și corective. Limitarea utilizării navigației prin satelit este asociată în primul rând cu problemele de constanță a recepției semnalului, frecvența scăzută a actualizărilor de informații, dificultăți în determinarea mișcării unghiulare a aeronavei în raport cu centrul de masă etc. Cu toate acestea, precizia ridicată a determinarea coordonatelor curente creează premise pentru utilizarea unor astfel de sisteme pentru corectarea derivelor elementelor de detectare inerțiale pentru a îmbunătăți acuratețea integrală a INS.

Recent, a fost posibilă creșterea semnificativă a vitezei și fiabilității dispozitivelor de calcul de bord, datorită cărora s-au răspândit sistemele de navigație inerțială strapdown (fără cardan) (SINS), în care sistemul de referință fizic este înlocuit cu unul matematic.

Deținând o serie de avantaje în comparație cu platforma INS, care includ o simplificare semnificativă a designului, rezultând o scădere a parametrilor de greutate și dimensiune, o creștere

PLATFORMĂ SISTEME DE NAVIGAȚIE INERTIALĂ

SISTEME DE NAVIGAȚIE INERTIALĂ NEPLATFORMĂ

fizic 3-edru

3-edru matematic

Zero instabilitate și

baza accelerometrului de la

lansare la lansare

Instabilitate în deriva giroscopului la pornire

Dinamic

gama giroscopului

^h

o "a o s

Inversarea blocului Ch.E. la orice unghi în jurul oricăreia dintre cele 3 axe.

Nivelare

Calibrare Ch.E. în fiecare alergare

„În care girocompassing

Accelerometrul zero și instabilitatea bazei la pornire

Poziția axelor blocului SE este neschimbată în sistemul de coordonate selectat

^Mb~

Dinamic

intervalul accelerometrului

instabilitate

factor de scară

accelerometru

Timpul de pregătire al unității F.E.

-sl 4 ^

Legatura rigida a blocului C.E la axele obiectului OI.A).

Girocompasare matematică

instabilitate de deriva

giroscop de la lansare până la

lansa

Poziția axelor blocului SE se modifică în funcție de modificarea axelor L.A.

Instabilitatea la scară

coeficientul giroscopului

Lipsa stabilizării termice

consumul de energie

Instabilitate temp. coeficient

Orez. 1.1.1. Cerințe pentru SE de către sistemele inerțiale moderne

navigare.

fiabilitate, ciclu de viață redus, redus

consumul de energie, o creștere a cantității de informații generate, SINS crește semnificativ cerințele pentru parametrii senzorilor de informații primare. Diferența dintre cerințele platformei INS și SINS pentru giroscoape și accelerometre este prezentată în Fig. 1.1.1.

Creșterea preciziei oricărui sistem de navigație inerțial este direct legată de rezolvarea problemei creării accelerometrelor din clasa de precizie. Tendința de a înlocui sistemele de platformă cu sisteme cu strap-on complică sarcina și mai mult, deoarece înăsprește drastic cerințele pentru parametrii de precizie a accelerometrului. În primul rând, aceasta se referă la mărimea și stabilitatea semnalului său zero ("zero"), factorul de scară (MC) și poziția axei de sensibilitate ("bază") într-o gamă largă de condiții de funcționare, care este determinată prin imposibilitatea calibrării accelerometrului de fiecare dată când SINS este pornit. Rezolvarea acestei probleme este imposibilă fără o analiză mai aprofundată a cauzelor erorilor accelerometrului și a influenței parametrilor de proiectare și tehnologici asupra valorilor și stabilității „zero”, „bazelor” și factorului de scară, pe baza carora se pot elabora propuneri tehnice atat pentru imbunatatirea proiectarii cat si a tehnologiei.fabricarea accelerometrului.

Certificarea parametrilor de calitate de mai sus ai accelerometrelor este o parte integrantă a procesului tehnologic de fabricare a acestuia. Deoarece estimările obținute ale parametrilor accelerometrului sunt incluse direct în eroarea de certificare, creșterea preciziei accelerometrului implică fără ambiguitate înăsprirea cerințelor pentru precizia echipamentului de măsurare. Tehnica de certificare (calibrare) utilizată în prezent în producția de masă se bazează pe utilizarea echipamentelor, a căror eroare este proporțională cu parametrii estimați. În plus, costul acestui echipament (în primul rând optic de precizie

capete de divizare) este foarte mare, iar procesul în sine este foarte laborios, în principal din cauza imposibilității automatizării acestuia.

În conformitate cu cele de mai sus, studiul factorilor care determină eroarea accelerometrului și dezvoltarea pe baza de proiectare și recomandări tehnologice pentru a îmbunătăți acuratețea, precum și crearea unei tehnici de calibrare mai eficiente, este o urgență. sarcină.

În această lucrare, luăm în considerare problemele de aducere a parametrilor accelerometrului cu cuarț AK-6, dezvoltat la SA „Institutul de Electromecanică și Automatizare din Moscova”, la cerințele SINS moderne, în legătură cu care, un model matematic al sunt dezvoltați parametrii principali ai dispozitivului, sunt luate în considerare aspectele tehnologice ale proiectării și asamblarii acestui accelerometru, pe baza analizei ce modalități de modernizare a designului sunt propuse și se are în vedere un nou model modular de calibrare a accelerometrului.

Scopul lucrării este dezvoltarea unor soluții constructive și tehnologice care să asigure o creștere a preciziei accelerometrului, precum și crearea unei noi metode de calibrare a accelerometrului, care asigură precizia necesară în determinarea parametrilor dispozitivelor, cu condiția unei reduceri a intensitatea muncii a procesului și utilizarea unor echipamente mai puțin costisitoare.

Obiectivele cercetării.

În conformitate cu scopul lucrării, se pot formula următoarele obiective de cercetare:

identificarea parametrilor de precizie ai accelerometrelor produse în serie care nu îndeplinesc cerințele SINS avansate;

studiul motivelor structurale și tehnologice și analiza naturii fizice a formării erorilor dominante ale accelerometrului;

formalizarea legăturii dintre parametrii de proiectare și tehnologici ai accelerometrului și erorile acestuia;

dezvoltarea și verificarea experimentală a eficacității proiectării și recomandărilor tehnologice pentru îmbunătățirea tehnologiei de proiectare și asamblare a accelerometrului;

dezvoltarea și confirmarea eficacității unei metode de calibrare a accelerometrelor care asigură precizia necesară, reduce complexitatea procesului și nu necesită echipamente costisitoare pentru implementarea acestuia. Metode de cercetare.

Rezultatele obținute se bazează pe aplicarea complexă a principalelor prevederi ale mecanicii teoretice, teoria circuitelor electrice, teoria preciziei de producție, metodele matematice de analiză, teoria spațiilor vectoriale liniare, metodele de aproximare și liniarizare, precum și modelare la scară completă și matematică. Noutate științifică munca consta in:

construirea și confirmarea experimentală a unui model fizic al erorii accelerometrului asociat cu instabilitatea poziției plăcii elementului de detectare și a elementului de detectare însuși în carcasa accelerometrului;

dezvoltarea unui model matematic care descrie : : erori dominante ale accelerometrului în designul său și parametrii tehnologici;

dezvoltarea unei metode modulare de calibrare a accelerometrelor; , formularea și justificarea cerințelor pentru echipamente speciale pentru calibrarea accelerometrelor conform metodei propuse. Valoare practică munca este:

dezvoltarea de soluții tehnice pentru îmbunătățirea procesului de proiectare și tehnologia de asamblare a accelerometrelor, asigurând reducerea erorilor dominante ale acestora;

aplicarea modelului matematic dezvoltat al erorii accelerometrului pentru a selecta valori raționale ale parametrilor circuitului său electronic și toleranțe rezonabile pentru abaterea acestor parametri, în ceea ce privește asigurarea preciziei necesare a accelerometrului;

dezvoltare și confirmare experimentală

eficacitatea unei noi metode de calibrare a accelerometrelor,

ceea ce asigură o creştere semnificativă a preciziei estimărilor pentru

o scădere bruscă a cerințelor pentru precizia echipamentelor de testare;

implementarea solutiilor tehnice dezvoltate in

documentația de proiectare și procesul de asamblare

accelerometrul AK-6 disponibil comercial.

Aprobarea lucrării. Materialele prezentate în aceasta

lucrări de disertație, au fost raportate la următoarele conferințe:

Conferința științifică și tehnică a întregii Ruse „Materiale și tehnologii noi” NMT - 2000, „Materiale și tehnologii noi” NMT - 2002, Conferința științifică internațională pentru tineret „XXVII lecturi Gagarin” 2001 „XXVIII lecturi Gagarin” 2002, „XXIX lecturi Gagarin” 2003 . , Simpozion internațional „Tehnologii de instrumentare aerospațială” 2002.

Publicaţii. Rezultatele lucrării de disertație au fost publicate în 8 lucrări tipărite și rapoarte tehnice emise de MIEA în anul 2000/01.

Structura și scopul disertației: Disertația constă dintr-o introducere, cinci capitole, o concluzie și o bibliografie de 111 titluri. Materialul este prezentat pe 153 de pagini ilustrate cu 70 de figuri, grafice și 35 de tabele. Conținutul disertației. Lucrarea constă din cinci capitole.

În administrate se iau în considerare pe scurt relevanța și valoarea practică a lucrării. Se formulează scopul lucrării, sarcinile și metodele de cercetare, noutatea științifică, rezultatele aprobării și implementării acestei lucrări. Sunt prezentate structura disertației și un rezumat al secțiunilor principale.

ÎN primul capitol este prezentată o trecere în revistă a proiectelor, principiilor de funcționare și caracteristicilor unui număr de accelerometre, sunt identificați principalii parametri care determină precizia accelerometrului și proiectarea accelerometrului cu cuarț AK-6 este luată în considerare în detaliu.

În al doilea capitol a fost creat un model matematic al semnalului zero al accelerometrului, pe baza acestuia s-a făcut o evaluare a gradului de influență a parametrilor de proiectare și a elementelor tehnologice asupra mărimii și stabilității „zero” și „bază” accelerometrelor.

ÎN al treilea capitol pe baza unor studii experimentale și teoretice, s-a făcut o analiză și s-au formulat cerințe pentru proiectarea elementului sensibil și fixarea acestuia în carcasa AK-6, pentru a îmbunătăți acuratețea și stabilitatea „bazei” și zero. semnalul accelerometrului într-un interval larg de temperatură. Tehnologia de proiectare și asamblare propusă a dispozitivului a fost introdusă în producție.

ÎN al cincilea capitol s-a realizat modelarea matematică, pe baza căreia s-au formulat cerințele pentru echipamentele de testare a accelerometrelor, precum și verificarea experimentală a adecvării parametrilor determinați prin metoda propusă.

ÎN pedeapsa cu închisoarea sunt prezentate principalele rezultate ale lucrării și concluziile asupra acesteia.

Tehnologia de proiectare și asamblare a accelerometrului

Accelerometru AK-6 - pendul, tip compensare cu o suspensie elastica a elementului sensibil, implementat pe doua bare de torsiune de 20 microni grosime.

Principiul de funcționare al accelerometrului AK-6 este determinat de legea de bază a dinamicii, conform căreia, atunci când un obiect se mișcă pe care accelerometrul este instalat în direcția axei sensibilității sale cu accelerația a, un moment de inerție Mi are loc în raport cu axa de suspensie a masei de referință, ducând la deviația unghiulară a acesteia D, care este măsurată de prevederile senzorului (DP). Semnalul de la DP este transmis prin amplificatorul de feedback (FB) la înfășurarea senzorului de forță (DS). DS dezvoltă un moment M în raport cu axa suspensiei masei, compensând momentul de inerție Mi. În acest caz, tensiunea de ieșire U la rezistența de sarcină RH este proporțională cu accelerația măsurată a.

Din punct de vedere structural, accelerometrul AK-6 este format din următoarele părți principale, Fig. 1.2.1.:

1. Un element sensibil care asigură fixarea masei de referință, precum și realizarea DP și DS.

2. Un amplificator de feedback care convertește semnalul DP într-un semnal de control DS, care este și semnalul de ieșire al accelerometrului.

3. Senzor termic care generează un semnal electric proporțional cu temperatura reală din cavitatea internă a accelerometrului.

4. Carcasă ermetică, care conține nodurile de mai sus. Diagrama structurală a accelerometrului de cuarț considerat cu alocarea unităților de asamblare intermediare este prezentată în Fig. 1.2.2. element sensibil.

Se compune din două carcase (19 și 32) cu plăci formate ale senzorului de deplasare și magneți (31) ale senzorului de forță, o placă de cuarț (34) constând dintr-un inel exterior folosit pentru fixarea acesteia între carcasele SE de-a lungul plăcilor, legate prin bare de torsiune la pendulul pe care sunt pulverizate plăcile DP și bobinele (28) sunt fixate cu magneți ai carcaselor sistemului DS, precum și inelul de legătură.

Procesul tehnologic de fabricare a unei plăci de cuarț este original și conține un set de operații pentru formarea unui pendul și a barelor de torsiune și asigurând cerințe stricte pentru frecvența, planeitatea și paralelismul suprafețelor sale.

Apoi, cu ajutorul gravării chimice, cu utilizarea măștilor de protecție, se formează mai întâi plăci din pecină în două tranziții, iar apoi o grosime dată de bare de torsiune. După ce placa este complet formată, plăcile unui DP capacitiv și conductorii circuitului DS sunt create pe ea prin metoda depunerii în vid termic a aurului cu o grosime de 0,1 μm. Pentru a asigura aderența necesară, aurul este pulverizat pe un substrat de crom, care se formează într-un mod similar.

Cadrul cu bobina bobinată a senzorului de forță este lipit de limba plăcii cu adeziv pe bază de epoxi, iar conductoarele bobinei sunt atașate la conductorii pulverizați prin sudare prin termocompresie.

Sudarea elementului sensibil se realizează într-un dispozitiv special, care asigură centrarea reciprocă a carcaselor SE superioare și inferioare față de placă. Aparatul are o clemă reglabilă, care asigură forța de compresiune a carcasei, în timp ce punctul de aplicare a forței de compresiune se aplică la „centrul de presiune” al plăcilor, adică. la centrul de greutate al triunghiului format de plăci. Aceste operatii se efectueaza pentru a fixa placa doar pe placi si a asigura un decalaj uniform intre pendulul placii si carcasele SE.

Carcasele SE sunt conectate printr-un inel rigid din același material folosind sudarea prin puncte cu laser, realizată conform unui algoritm special.

Evaluarea gradului de influență a parametrilor primari de proiectare și tehnologia asupra valorii și stabilității „zero” și „bază” accelerometrelor.

Având în vedere ecuația obținută (2.32.) se poate observa că eroarea statică a poziției masei în condiția a = 0, care este echivalentă cu abaterea axei de sensibilitate a accelerometrului față de cea de bază, este determinată de erorile tehnologice în fabricarea senzorului de poziție, precum și amplificatoarele diferențiale și integratoare și nu depinde de caracteristicile elastice ale suspensiei de masă a barelor de torsiune și forțele electrostatice ale senzorului de poziție. Expresia (2.32.) confirmă faptul că într-un accelerometru real este imposibil să se elimine complet eroarea metodologică.

Analiza ecuației (2.35.) arată fără ambiguitate că există componente independente ale semnalului zero, dintre care una este determinată de erorile de execuție a circuitelor electronice, iar a doua de erorile relative ale părții electromecanice a accelerometrului - diferența dintre pozițiile zero ale fiecăreia dintre forțele perturbatoare și poziția zero a semnalului de informare al senzorului de poziție. Oricum, indiferent de natura erorilor, influența acestora poate fi redusă semnificativ printr-o alegere rațională a parametrilor geometrici ai barelor de torsiune și a tensiunii de excitare a senzorului de poziție, care asigură îndeplinirea condiției kt = ke. Trebuie remarcat faptul că condiția kt - 0 și ke - 0 în termeni generali este incorectă, deoarece nu ia în considerare alte cerințe esențiale pentru accelerometru. În special, acest lucru se aplică rezistenței mecanice a barelor de torsiune și abruptului minim admisibil a caracteristicii semnalului de informare al senzorului de poziție. Prin urmare, setul complet de condiții ar trebui să arate ca kt = ke cu kt-min și ke - min, i.e. exista o problema de optimizare. Alegerea parametrilor nominali rămași incluși în (2.35.) este și ea o problemă de optimizare, în rezolvarea căreia relațiile obținute, cu excepția (2.15.), sunt un set necesar, dar în mod clar nu suficient, de modele matematice. Cu toate acestea, cu parametrii nominali aleși, aceste rapoarte fac posibilă rezolvarea problemei distribuției raționale a toleranțelor pentru acești parametri.

Având în vedere problema distribuției raționale a toleranțelor în ceea ce privește analiza acurateței unui produs bazată pe teoria sensibilității, să trecem la determinarea funcțiilor de influență a parametrilor primari asupra Ueblxo și A0. În acest caz, în unele cazuri, vom considera abaterea parametrilor de proiectare de la valorile nominale ca parametri primari. În acest caz, luăm zero ca valoare nominală a abaterii. Pe baza regulii de diferențiere a funcțiilor complexe și ținând cont de faptul că relațiile sunt valabile la punctul de diferențiere: obținem următoarele expresii pentru funcțiile de influență a parametrilor primari asupra valorii lui D0:

Pe baza analizei se pot trage următoarele concluzii: - formarea uneia dintre principalele erori ale accelerometrului - semnalul lui zero are loc în etapa de montaj și se datorează răspândirii tehnologice a parametrilor primari ai principalelor elemente funcționale ale accelerometrul; - eroarea metodologică a accelerometrului asociată cu deplasarea inițială a axei de sensibilitate este determinată de erorile traseului său de amplificare a informațiilor, care este o consecință a imperfecțiunii amplificatoarelor operaționale și din acest motiv nu poate fi exclusă complet; - eroarea metodologică indicată nu depinde de parametrii caracteristicilor de putere ale barelor de torsiune a suspensiei de masă și de efectul electrostatic al senzorului de poziție; - semnalul zero al accelerometrului conține două componente independente, dintre care una este eroarea circuitului electronic, a doua este eroarea ansamblării piesei electromecanice; analiza efectuată ne permite să concluzionăm că erorile tehnologice au un impact semnificativ mai mare asupra parametrilor forței electrostatice decât asupra semnalului informațional; - se formulează unele cerințe pentru alegerea parametrilor nominali ai elementelor funcționale, setul complet de cerințe pot fi obținute prin completarea modelului matematic construit cu modele funcționale care descriu parametrii de funcționare ai accelerometrului; - modelul matematic construit permite rezolvarea problemelor de alegere rațională a toleranțelor pentru parametrii primari ai principalelor elemente funcționale ale accelerometrului pentru a crește stabilitatea semnalului zero și a „bazei” acestuia.

Analiza lucrărilor părților și unităților SE cu schimbări de temperatură.

Pe baza muncii depuse, au fost formulate următoarele recomandări pentru a asigura stabilitatea erorii de bază și a semnalului zero în AK-6.

Pentru a exclude posibilele deplasări ale plăcii de cuarț în raport cu carcasele SE, asociate cu excesul de tensiuni în inelul exterior al plăcii în punctele extreme ale intervalului de temperatură a forțelor de frecare ale planurilor plăcii de-a lungul planurilor de așezare a carcaselor, este necesar să se asigure o forță de compresiune garantată a carcaselor SE de către inelul de legătură în întregul interval de temperatură, care poate fi implementată: - o modificare a designului inelului de legătură, care asigură întinderea prealabilă a acestuia în direcție verticală, adică executarea sa sub forma unui arc; - o modificare a procesului de asamblare, care asigură o întindere preliminară a inelului de legătură. . Inel de legătură SE În acest scop, a fost elaborat proiectarea inelului de legătură (Fig. 3.15.) Cu un element de rigiditate redusă (1), diametre de montare pentru carcasele inferioare și superioare (respectiv 4 și 3) și un element de fixare ( flanșă) - 2. Procesul de asamblare a fost modificat și în partea ansamblului final al SE (Fig. 3.16.) astfel încât: - inelul de legătură (1) să fie atașat de carcasa inferioară (2) prin sudare prin puncte cu laser (3);

Schema montajului final al SE. - acest ansamblu se instaleaza intr-un dispozitiv special (5) bazat pe flansa inelului de legatura; - mai departe se monteaza placa cu bobine si topcase (4); - se aplică o forță de compresie (6) corpului superior în punctul de intersecție a medianelor triunghiului format din plăcile plăcii de cuarț, care, datorită schemei de bază, este transferată inelului de legătură, care se modifică dimensiunile sale geometrice în direcția verticală; - se fixeaza corpul superior fata de inelul de legatura prin sudare cu laser in puncte.

Pentru a exclude posibilele mișcări ale SE față de corpul accelerometrului, asociate cu diferența de TCLE a carcaselor SE, inelului de montare și carcasei instrumentului, precum și pentru a asigura izolarea SE de carcasă, este necesară modificarea tehnologiei de proiectare și asamblare, care poate fi implementată prin: - ​​eliminarea inelului de montare și a conexiunii adezive; - fixarea SE in corpul accelerometrului prin fixare. flanșă inel de legătură între două bucșe ceramice care acționează ca izolator; - folosirea unui arc pentru a asigura stabilitatea clemei de flansa pe intregul interval de temperatura de functionare. Pentru proiectul considerat Fig. 3.17. procesul de asamblare trebuie implementat astfel: - în partea superioară a corpului accelerometrului 7 este instalat un arc plat 2, pe care este plasată o bucșă ceramică 3; - se montează bucșa ceramică 3 pe flanșa inelului de legătură 2 SE 1 și se instalează a doua bucșă ceramică 5; - instalați șaiba de blocare și centrați acest ansamblu; - aplicați o forță calibrată șaibei de blocare și fixați-o față de corpul dispozitivului prin sudare cu laser în puncte 9. În Fig. 3.18. și tabelul 3.7. sunt prezentate rezultatele testelor unui lot de dispozitive (dependența de temperatură a semnalelor zero) asamblate conform proiectării elaborate și recomandărilor tehnologice. După cum se poate observa din datele date, parametrul luat în considerare este mai stabil atât în ​​ceea ce privește dependența de temperatură, cât și histerezisul temperaturii, comparativ cu un lot similar de dispozitive asamblate folosind tehnologia veche (Tabelul 1.3.2. și Fig. 1.3.2. ). În general, stabilitatea parametrilor accelerometrului (în ceea ce privește semnalul zero și „bază”) ca urmare a implementării recomandărilor elaborate a crescut cu peste 20%.

Dezvoltarea unei metode de calibrare a unui sistem bloc de accelerometre pentru sisteme de navigație inerțială de înaltă precizie

Pentru a obține o tehnică de calibrare mai perfectă, s-a încercat să se utilizeze în ea un standard scalar, a cărui valoare nu depinde de orientarea accelerometrului. Ca un astfel de standard, s-a propus să se utilizeze modulul pătrat al vectorului de accelerație gravitațională, care este foarte precis cunoscut pentru orice punct de pe glob și nu depinde de alegerea sistemului de coordonate.

În legătură cu înlocuirea standardului vectorial cu unul scalar, tehnica are o serie de caracteristici, dintre care principalele sunt următoarele. După cum știți, pentru a determina un vector în spațiul tridimensional, este necesar să măsurați proiecțiile acestuia în 3 direcții care nu se află în același plan. Astfel, atunci când se utilizează tehnica, cel puțin trei instrumente trebuie calibrate simultan. Această circumstanță este deosebit de importantă la calibrarea accelerometrelor, de exemplu, pentru SINS, deoarece permite calibrarea unei triade de dispozitive dintr-o dată într-un ansamblu care poate fi instalat într-un sistem fără a fi demontat, menținând în același timp poziția relativă a axelor acestora.

Pentru o descriere matematică a tehnicii, este necesar să se determine modelul de eroare al triadei de accelerometre și să se compună un sistem de ecuații de comunicare care exprimă erorile considerate ale dispozitivelor prin semnalele lor de ieșire.

La compilarea modelului de eroare al unui singur accelerometru, vom presupune că, în cazul ideal, când nu există erori, semnalul său de ieșire este complet determinat de valoarea proiecției vectorului de accelerație gravitațional G pe direcția axei de sensibilitate. a dispozitivului prin analogie cu (4.1.1): W = M (G e ) (4.3.1) Notând produsul scalar din (4.2.1) cu g și ținând cont de posibilele erori, obținem: W = M ( 8o + g + 5, g + 52 g2 + 83 g3 + 54 g4 + 55 g5 + .. .) (4.3.2) unde 5j este factorul de eroare de ordinul j. Fiecare termen din parantezele ecuației (4.3.2) este eroarea ordinului corespunzător redusă la intrare. Împărțind ambele părți ale ecuației (4.2.2) la modulul vectorului accelerație gravitațională și la factorul de scară M, obținem: A = Do + a + D, a + D2 a2 + D3 a3 + D4 a4 + D5 a5 + ... (4.3 .3) unde A este semnalul de ieșire al accelerometrului în formă adimensională; a este accelerația măsurată de accelerometru, referitor la G; Aj - coeficientul de eroare adimensional de gradul j: Aj = 574) 1

Coeficientul Do are o semnificație fizică clară - este egal cu unghiul dintre vectorii G și (G + 50), dacă presupunem că vectorii G și 50 sunt perpendiculari unul pe celălalt. Prin urmare, este convenabil să se reprezinte coeficienții rămași A, în măsură unghiulară.

Când se utilizează această tehnică, ordinea coeficienților de eroare considerați este teoretic nelimitată, totuși, pentru majoritatea aplicațiilor, este suficient să se ia în considerare erorile nu mai mari decât ordinul doi. Astfel, modelele de eroare ale accelerometrelor incluse în triadă au forma: + Д2г az2 Erorile de măsurare ale vectorului de accelerație de către o triadă de accelerometre nu sunt complet determinate de sistem (4.2.4). Pentru o descriere completă a erorilor, este necesar să se țină seama și de erorile care apar din cauza posibilei nepotriviri între orientarea reală a axei de sensibilitate a fiecărui accelerometru și axa corespunzătoare a sistemului de coordonate nominal al triadei. 4.2.1. Să considerăm modelul de eroare al triadei de accelerometre ca un întreg ca un contor de vector de accelerație.

Hrabrov, Serghei Vasilievici