İnteqrasiya edilmiş akselerometrlər. EBS SPBGETU "LETI" nəşri üçün WRC qəbulu Ən sadə akselerometr elektrik dövrəsindən ibarətdir

Mövqeyi əks etdirən təzminat akselerometrləri mexaniki yayı "elektrik yay" ilə əvəz edir. Sonuncu, ölçülmüş sürətlənmənin təsiri altında baş verən ətalət momentini kompensasiya edən bir anı yaradan elektromexaniki bir cihaz kimi başa düşülür.

düyü. VI 1.23. Sarkaç tipli kompensasiya akselerometri

düyü. VI 1.24. Sarkaç tipli kompensasiya akselerometrinin float variantı: 1 - induktiv yerdəyişmə çeviricisi; 2 - maye; 3 - üzən; 4 - tork sensoru; 5 - gücləndirici

Əncirdə. VI 1.23 sarkaç tipli kompensasiya akselerometrinin sxemlərindən birini göstərir. Sürətlənmənin təsiri altında sarkacın 1 sapması induktiv sensor 4 tərəfindən elektrik siqnalına çevrilir, gücləndirildikdən sonra fırlanma momentinin sensorunun 2 sarğı ilə qidalanır. Sonuncu kompensasiya anı yaradır. Faza həssas gücləndiricinin çıxışında elektrik cərəyanı 3 və gərginlik düşməsi Uiv (əlavə müqavimətdə bu cərəyanla yaradılmışdır) ölçülmüş sürətlənmə x ilə mütənasibdir. Sarkacın salınımlarını azaltmaq üçün gücləndiricidə düzəldici bir əlaqə var.

Əncirdə. VI 1.24 float kompensasiya akselerometrinin variantının diaqramını göstərir. Şamandıranın qaldırıcı qüvvəsi cihazın bütün hərəkət edən hissəsinin ağırlığına yaxındır. Şamandıranın ağırlıq mərkəzi float oxuna nisbətən zəruri sarkaç təmin edən bir miqdar yerdəyişmişdir. Float cihazları sürtünmə qüvvələrindən kiçik səhvlər səbəbindən yüksək həssaslığa malikdir.

Elastik asma üzərində kütləsi olan kompensasiya edən akselerometrin, kapasitiv siqnal sensorunun və kompensasiyaedici qüvvə yaradan elektromexaniki sensorun sxemi Şek. VI 1.25. Bu sxem, "elektrik yayının" sərtliyinin elastik asqının sərtliyindən çox yüksək olması şərti ilə elastik asqının histerezinin və onun xüsusiyyətlərinin qeyri-xəttiliyinin təsirini zəiflətməyə imkan verir.

düyü. VII.25. Elastik asma ilə kompensasiyalı akselerometr: 1 - tutumlu yerdəyişmə çeviricisi, 2 - inertial kütlə; 3 - elastik asma, 4 - güc sensoru sarğı, 5 - gücləndirici

düyü. VII.26. İnteqrasiya edən akselerometrin sxemi

"Elektrik yay" dövrəsində istifadə edilən bir güc sensorunda inkişaf etdirilən qüvvə onun sarımında axan cərəyana mütənasib olmalıdır.

Akselerometrlərin inteqrasiyası. Yerin sürəti qalxmadan üfüqi sürətlənmələrin davamlı inteqrasiyası ilə müəyyən edilə bilər. Qət olunmuş məsafəni müəyyən etmək üçün nəticədə alınan dəyər yenidən inteqrasiya edilməlidir. İnteqrasiya iki yolla həyata keçirilə bilər:

girişi sürətlənməyə mütənasib olan akselerometr siqnalı olan ayrıca elektrik və ya elektromexaniki inteqrator;

akselerometrin həssas elementi ilə birləşdirilmiş mexaniki və ya elektromexaniki inteqrasiya qurğusu.

Sonuncu üsulu daha ətraflı nəzərdən keçirək.

Əncirdə. VI 1.26 inteqrasiya edən akselerometrin mümkün sxemlərindən birini göstərir. Rəsm müstəvisinə perpendikulyar yönəldilmiş sürətlənmənin təsiri altında sarkaç 6 sapacaq və induktiv sensorda 5 siqnal meydana gəlir. Gücləndirici ilə gücləndirilmiş bu siqnal elektrik mühərrikinin 3 fırlanmasına səbəb olacaq.Onun oxuna daimi maqnit 2 quraşdırılmışdır ki, bu da fırlanan zaman keçirici qapağın 1-də burulğan cərəyanlarına səbəb olur. Burulğan cərəyanlarının maqnit sahəsi ilə qarşılıqlı təsiri sarkacın oxuna tətbiq olunan bir fırlanma momenti yaradır. Fırlanma momenti a maqnitinin fırlanma sürəti ilə mütənasibdir:

Lakin an akselerometrin inertial anını tarazlayır, buna görə də sabit prosesdə

və maqnitin fırlanma bucağı ölçülmüş sürətlənmənin zaman inteqralına mütənasib olacaqdır:

sarkacın uzunluğu haradadır; - sarkacın kütləsi; x ölçülən sürətlənmədir.

düyü. VII.27. Sürətlərin ikiqat inteqrasiyası ilə akselerometrin sxemi

a bucağı (dişli reduktorla azaldılmış) inteqrasiya edən akselerometrin çıxış koordinatıdır. Sürətlərin ikiqat inteqrasiyası ilə bir akselerometrin sxematik diaqramı Şek. VI 1.27. Akselerometrin həssas elementi sarkaç 5-dir, onun oxunda elektrik mühərrikinin statoru 2 quraşdırılmışdır.

Statorun içərisində rotor 1 sərbəst dönə bilər Sarkacın sıfır mövqeyindən sapması gücləndiricinin çıxış gücləndiricisinə - elektrik mühərrikinin statoruna tətbiq olunan induktiv sensor 4-də bir siqnala səbəb olur. Elektrik mühərrikinin yaratdığı fırlanma momenti rotorun sürətlənmə ilə dönməsinə səbəb olur

rotorun ətalət anı haradadır.

Rotorun tərəfdən statora tətbiq olunan reaktiv moment də bərabərdir və X sürətləndirilməsinin təsiri altında sarkaç 5 tərəfindən inkişaf etdirilən ətalət momentinə yönəldilmişdir.

Tarazlıq vəziyyətində anlar və (sarkacın oxuna tətbiq olunan) qarşılıqlı kompensasiya olunur. Tapdığımız ölçü bərabərləşdirici

a bucağı (dişli reduktor tərəfindən azaldılmış) ikiqat inteqrasiya akselerometrinin çıxış dəyəridir. Cihazın xətası, əsasən, sarkacın asılmasındakı sürtünmə qüvvələri ilə əlaqədardır və onun işləmə vaxtının kvadratına mütənasib olaraq toplanır. Bu səhv sürtünmə qüvvələrinin azaldılması və motor rotorunun ətalət momentinin artırılması ilə azaldıla bilər.

Sürətlənmələri inteqrasiya etmək üçün simli akselerometrdən istifadə edilə bilər. Ölçülmüş sürətlənmənin təsiri altında ətalət kütləsinin yaratdığı, təbii tezliyi gərginliyindən asılı olaraq dəyişən simdən ibarət titrəmə qurğusudur. Təbii tezliyin dəyişməsi simli gərginlik qüvvəsinin kvadrat kökü ilə mütənasibdir, yəni.

burada K simin ölçüsündən və ətalət kütləsinin böyüklüyündən asılı olan əmsaldır.

Əgər ətalət kütləsi ilkin gərginliyə malik olan iki sim arasında asılırsa, o zaman simlər boyunca yönəldilmiş sürətlənmə olduqda, bir simin gərginliyi bir dəyər artacaq, digəri isə müvafiq olaraq azalacaq.

Bu halda tellərin təbii vibrasiya tezlikləri

Bu tənliklərin birgə həlli verir

Ölçmə cihazında tezliklərin cəmi sabit saxlanılırsa, tezlik fərqi ölçülmüş sürətlənmə x ilə mütənasibdir.

düyü. VII.28. Sarkaç tipli kompensasiya akselerometrinin struktur diaqramı

Bu vəziyyətdə, müəyyən bir müddət üçün iki simli akselerometrin təbii salınımlarının tezliklərindəki fərqin inteqralı sürətlənmə inteqralına, yəni eyni vaxt ərzində sürət artımına mütənasibdir. Simli akselerometrin siqnallarını inteqrasiya etmək üçün yüksək dəqiqliyə malik rəqəmsal tipli inteqratorlar və ya impuls sayğaclarından istifadə edilə bilər. Giroskopik inteqral akselerometrlərdən istifadə edərək, təcillərin inteqrasiyası üsulları giroskopik sarkaçlarla verilmişdir. VIII, §6.

Kompensasiya akselerometrlərinin ötürmə funksiyalarının təyini. Sarkaç tipli kompensasiya akselerometrinin ötürmə funksiyası (Şəkil VI 1.28) Şəkildə göstərilən blok-sxemdən istifadə etməklə müəyyən edilir. VII.28:

sarkacın kütləsi və qolu haradadır;

Hərəkət edən sistemin ətalət anı;

İnduktiv sensorun, tork sensorunun və gücləndiricinin ötürmə əmsalları;

R - çıxış elektrik müqaviməti;

Düzəliş keçidinin ötürmə funksiyası.

(VI 1.31) ifadəsi formaya çevrilir

Tədqiqatın obyekti üç oxlu maqnit sahəsi sensoru ilə birlikdə mikroelektromexaniki (MEMS) üç oxlu akselerometr LSM303DLH-dir.

İşin məqsədi bu akselerometrin səhvlərini öyrənmək, sensorun statistik səhvlərini təyin etmək üçün alqoritmik və proqram təminatının yaradılmasıdır.

Tədqiqatın mövzusu LSM303DLH MEMS akselerometrinin səhvlərini təyin etmək üsulları və alqoritmləridir.

Şəkil 1 - Üçoxlu akselerometr LSM303DLH

Hərəkət sensorlarının (akelerometrlər və giroskoplar) işləmə prinsipi inertial kütlənin bədənə nisbətən yerdəyişməsini ölçməyə və onu mütənasib elektrik siqnalına çevirməyə əsaslanır. Ölçülmüş yerdəyişməni çevirmək üçün kapasitiv üsul ən dəqiq və etibarlıdır, buna görə də tutumlu akselerometrlər geniş istifadə olunur. Kapasitiv akselerometrin strukturu müxtəlif plitələrdən ibarətdir, bəziləri stasionar, digərləri isə korpusun içərisində sərbəst hərəkət edir. Kapasitanslar rezonans generatorunun dövrəsinə daxil edilir. Tətbiq olunan idarəetmə elektrik siqnallarının təsiri altında, dayandırılmış kütlə salınır. Plitələr arasında bir kondansatör meydana gəlir, tutumunun dəyəri aralarındakı məsafədən asılıdır. Sürətləndirici qüvvənin təsiri altında kondansatörün tutumu dəyişir. Şəkil 2-də MEMS sensorunun topologiyası göstərilir.

Şəkil 2 - MEMS akselerometr topologiyası

Şəkil 3 - SE akselerometrlərinin növləri

Mikroelektromexaniki akselerometrlərin əsas struktur vahidi sensor elementdir, onun sxematik diaqramları Şəkil 2-də göstərilmişdir.Zeydedici elementə (SE) ətalət kütləsi (IM) - 1, elastik asma elementləri - 2, dayaq çərçivəsi - 3 daxildir. .

düyü. 4 - MEMS akselerometrinin sxematik diaqramı: 1 - IM, 2 - sabit elektrodlar, 3 - lövbər, 4 - daşınan elektrodlar, 5 - çərçivə, 6 - elastik asma elementi, 7 - əsas (gövdə)

Ətalət kütləsi (IM) iki cüt elastik elementdən, asma və lövbərlərdən istifadə edərək bazadan (gövdədən) bir qədər məsafədə quraşdırılır. MI ölçülmüş sürətlənməyə uyğun olaraq hərəkət edir b. Kapasitiv yerdəyişmə sayğacı elektrodların daraq konstruksiyaları ilə formalaşır, onlardan daşınan elektrodlar IM ilə vahid bir quruluş meydana gətirir və bir çərçivə ilə birləşdirilmiş sabit olanlar baza (gövdə) ilə bərkidilir.

MEMS akselerometrində ölçmə xətasının əsas səbəbləri temperatur, vibrasiya və çarpaz sürətlənmədir.

Ətraf mühitin temperaturunun dəyişməsi dielektrik sabitinin dəyərinin dəyişməsinə gətirib çıxarır e, sarkaç plitəsi və qapaqlar arasındakı boşluq.

Çarpaz sürətlənmənin təsiri altında, süspansiyonun elastik elementlərinin əlavə deformasiyası və sarkacın müvafiq hərəkəti var. Sarkacın y oxu boyunca hərəkətləri həssaslıq oxunun istiqaməti ilə üst-üstə düşür və tork sensoru ilə kompensasiya edilir, yəni. səhvlər təqdim edilmir. Sarkacın yerdəyişmə sensorunun hərəkətsiz elektrodlarına nisbətən z oxu boyunca hərəkətləri elektrodun üst-üstə düşməsinin effektiv sahəsini dəyişdirir və konstruktiv tədbirlər görmədən təsadüfi səhvə səbəb ola bilər. Qapaqlardakı elektrodların sahəsini artırmaqla bu səhv ehtimalının qarşısı alınır.

Ən vacib akselerometr parametrləri ölçülmüş sürətlənmələrin diapazonu, həssaslıqdır, adətən siqnalın voltla sürətlənməyə nisbəti kimi ifadə edilir, tam miqyasda faiz kimi qeyri-xəttilik, səs-küy, sıfırın temperatur sürüşməsi (ofset) və həssaslıqdır. Bu keyfiyyətlər sayəsində onlar bir çox sənaye sahələrində öz tətbiqini tapdılar: hərbi və mülki aviasiya; avtomobil sənayesi; aerokosmik cihazlar; robototexnika; hərbi sənaye; neft və qaz sənayesi; idman; dərman. Bəzi hallarda vacib bir xüsusiyyət sensorun salınımlarının təbii tezliyi və ya sensorun işləmə tezlik diapazonunu təyin edən rezonans tezliyidir. Əksər tətbiqlərdə, sensorların iş şəraiti ilə əlaqəli olan temperatur diapazonu və maksimum icazə verilən həddindən artıq yükləmə xüsusiyyətləri vacibdir. Sürətlənmənin təyin edilməsinin düzgünlüyünə təsir edən müəyyənedici parametrlər sıfırın sürüşməsi və həssaslıq (əsasən temperatur), həmçinin cihazın həlletmə həddini məhdudlaşdıran sensor səs-küyüdür.

Sensorun həssaslığı mexaniki alt sistemin rezonans tezliyindən, həmçinin elektron çeviricinin keyfiyyətindən asılıdır. Temperatur ilə həssaslığın dəyişməsi əsasən elastiklik əmsalının dəyişməsi ilə əlaqədardır.

Sıfır temperatur sürüşməsi elastiklik əmsalının dəyişməsi, istilik genişlənməsi və sensorun istehsalında texnoloji səhvlər səbəbindən baş verir. Temperaturun təsiri altında sensorun elektron hissəsinin parametrlərində dəyişiklik, bir qayda olaraq, əhəmiyyətli dərəcədə azdır. Akselerometr sürətlənməni və ya ətalət kütləsinin sürətlənməsinə səbəb olan qüvvəni ölçdüyündən, akselerometrin fiziki modeli sabit vəziyyətdə sabitlənmiş yaydan asılmış ətalət kütləsidir, x istiqamətində bir sərbəstlik dərəcəsi olan sadə bir sistemdir. ölçmə oxu. Ətalət kütləsi m kütləsinə və a sürətinə mütənasib olan sürətləndirici qüvvənin (sürətlənmənin təsiri altında yaranan ətalət qüvvəsi) təsiri altında sürətlənmə əldə edir.

Güc spektral sıxlığı (səs-küy sıxlığı, µ g/vHz rms) fizikada və siqnal emalında - tezlikdən asılı olaraq siqnal gücünün paylanmasını, yəni tezlik vahidi intervalına düşən gücü təsvir edən funksiya. Tez-tez bu termin elektromaqnit radiasiya axınlarının və ya davamlı bir mühitdə, məsələn, akustikdə olan digər dalğalanmaların spektral gücünü təsvir etmək üçün istifadə olunur. Bu halda, vahid sahəyə düşən vahid tezlik üçün güc deməkdir, məsələn: W/Hz/m 2 .

LSM303DLH akselerometrinin əsas xüsusiyyətləri Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Cədvəl 1 - LSM303DLH akselerometrinin əsas xüsusiyyətləri

Şəkil 5 - LSM303DLH akselerometrinin blok diaqramı

Şəkil 6 - LSM303DLH akselerometrinin sancaqlarının yeri

Cədvəl 2 - LSM303DLH akselerometrinin sancaqlarının təyin edilməsi

Şəkil 7 - Hərəkətin işlənməsi sisteminin strukturu

Şəkil 8 - LSM303DLH modulunun blok diaqramı

Mikroelektromexaniki (MEMS) sensorlar kiçik çəki və ölçü xüsusiyyətlərinə, aşağı enerji sərfiyyatına və dəyərinə malikdir və həddindən artıq yüklənmələrə və zərbələrə yüksək davamlıdır. Onların əsas çatışmazlığı nisbətən aşağı dəqiqlikdir. Bu fakt, ilk növbədə, bu gün adekvat və uzun zaman intervallarında istifadə üçün mümkün olan əsaslı olmaması, belə sensorların səhvlərinin riyazi modellərinin məqsədli istifadəsi ilə bağlıdır.

MEMS sənayesində ən populyar tətbiqlər mikromexaniki giroskoplar və akselerometrlərdir. Onların əsas texniki xüsusiyyətləri dinamik diapazon, həssaslıq, tezlik reaksiyası, səs-küy komponentlərinin xüsusiyyətləridir. Kalibrləmə zamanı mikrosxemlər kifayət qədər dəqiqliklə əyilmiş dönər masasında sabitlənir ki, bu da akselerometrlərin oxlarını yerin oxuna nisbətən düzgün istiqamətləndirməyə və buna görə də onların sistematik səhvlərini təyin etməyə imkan verəcəkdir. Xüsusilə belə sensorlar üçün xarakterik olan əsas sistematik səhvə temperatur və təchizatı gərginliyinin təsir əmsallarını hesablamaq imkanı da həyata keçirilir. MEMS-in inkişafının əsasını demək olar ki, bütün silikon əsaslı məhsullarda istifadə olunan mikroelektron texnologiya təşkil edir.

Müasir elektron sistemlərdə MEMS texnologiyalarının istifadəsi onların funksionallığını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Silikon mikrosxemlərin istehsalı ilə demək olar ki, eyni olan texnoloji proseslərdən istifadə edərək MEMS cihaz tərtibatçıları ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqədə ola bilən və təsirləri onlarla inteqrasiya olunmuş elektron sxemə ötürən sensorlar kimi çıxış edə bilən miniatür mexaniki strukturlar yaradırlar. Məhz sensorlar MEMS texnologiyasından istifadənin ən geniş yayılmış nümunəsidir: onlar giroskoplarda, akselerometrlərdə, təzyiqölçənlərdə və digər cihazlarda istifadə olunur. Hal-hazırda, demək olar ki, bütün müasir avtomobillər təhlükəsizlik yastıqlarını işə salmaq üçün yuxarıda müzakirə olunan MEMS akselerometrlərindən istifadə edirlər. Mikroelektromexaniki təzyiq sensorları avtomobil və aviasiya sənayesində geniş istifadə olunur. Gyroskoplar kosmik gəmilər üçün mürəkkəb naviqasiya avadanlıqlarından tutmuş kompüter oyunları üçün joystiklərə qədər müxtəlif tətbiqlərdə istifadə olunur. Mikroskopik güzgüləri olan MEMS cihazları displeylərin və optik açarların istehsalı üçün istifadə olunur.

Mikroelektromexaniki sistemlərin (MEMS) meydana gəlməsi ilə inertial sensorlar əhəmiyyətli inkişaf əldə etdi. Aşağı qiymət, aşağı enerji istehlakı, kiçik ölçülər və toplu texnologiyadan istifadə edərək istehsal etmək qabiliyyəti kimi üstünlüklər inertial MEMS sensorlarına avtomobil, kompüter və naviqasiya bazarlarında geniş tətbiqlərə malik olmağa imkan verdi.

Ənənəvi texnologiyadan fərqli olaraq, mikroakselerometrlər polikristal silikon səthinin mexaniki mikro emalını və elektron dövrə texnologiyasını birləşdirən xüsusi üsullardan istifadə etməklə həkk olunur.

Akselerometr görünən sürətlənmənin proyeksiyasını ölçən cihaz adlanır*. Bir qayda olaraq, akselerometr elastik bir süspansiyonda sabitlənmiş həssas bir kütlədir. Görünən bir sürətlənmə varsa, bu sürətlənmənin böyüklüyünü mühakimə etmək üçün verilmiş kütlənin ilkin vəziyyətindən kənara çıxması istifadə olunur.

* Görünən sürətlənmə cismin həqiqi sürətlənməsi ilə cazibə sürəti arasındakı fərqdir.

Dizayn

Akselerometrlər bir, iki və üç komponentli növdə olur. Adından, onlar müvafiq olaraq bir, iki və üç ox (X, Y, Z) boyunca görünən sürətlənməni ölçürlər.

Çəkisizlik

Çəkisizlikdə cismin həqiqi sürətlənməsi yalnız cazibə qüvvəsi ilə yaranır və buna görə də həqiqi və cazibə sürətləri bərabərdir. Nəticədə, heç bir aydın sürətlənmə yoxdur və hər hansı bir akselerometrin məlumatları 0 (sıfır) təşkil edir. Akselerometrdən əyilmə sensoru kimi istifadə edən bütün sistemlər fəaliyyətini dayandırır. Nümunə: Planşet və ya smartfonda təsvirin mövqeyi bədəni fırladarkən dəyişməyəcək.

Ən sadə akselerometrin sxemi

Deməli, ən sadə akselerometr ona yük bərkidilmiş yaydan və bu yükün vibrasiyasını boğan amortizatordan ibarətdir. Görünən sürətlənmə nə qədər çox olarsa, yay bir o qədər deformasiyaya uğrayır və alət oxunuşları dəyişir.

Yükün ətalət qüvvəsi ilə yayın qüvvəsi arasında tarazlıq olduqda, bu yükün neytral vəziyyətdən yerdəyişməsinin miqdarı qeydə alınır ki, bu da sürətlənmənin (yavaşlama) miqdarını göstərir. Bu dəyər bəzi yerdəyişmə sensoru tərəfindən qeydə alınır və cihazın çıxışında elektrik siqnalına çevrilir.

Müasir akselerometrlərin qurulması texnologiyaları

Tikinti texnologiyasından asılı olaraq aşağıdakı akselerometrlər fərqləndirilir:

piezoelektrik;

piezorezistiv;

dəyişən kondensatorlarda.

Piezoelektrik akselerometrlər sınaq və ölçmə tapşırıqlarında geniş istifadə olunur. Onların çox geniş tezlik diapazonu və həssaslıq diapazonu var. Bundan əlavə, onlar müxtəlif ölçülü və formalı ola bilər. Belə akselerometrlərin çıxış siqnalı şarj və ya gərginlik ola bilər. Sensorlar həm zərbəni, həm də vibrasiyanı ölçə bilir.

Piezorezistiv akselerometrlər adətən kiçik bir həssaslıq diapazonu ilə xarakterizə olunur, bunun nəticəsində onlar vibrasiya aşkarlanmasından daha çox zərbənin aşkarlanması üçün tətbiq olunur. Bundan əlavə, onlar qəza təhlükəsizliyi testlərində istifadə olunur. Bu akselerometrlər əsasən geniş tezlik diapazonuna malikdirlər və tezlik reaksiyası 0 Hz-ə qədər enə bilər (sözdə DC sensorları) və ya dəyişməz qala bilər. Bu, uzun siqnalları ölçməyə imkan verir.

Dəyişən kondansatör akselerometrləri, piezorezistiv olanlar kimi, DC reaksiyasına malikdir. Belə akselerometrlər yüksək həssaslığa, dar bant genişliyinə, əla temperatur sabitliyinə və aşağı xətaya malikdir. Bu akselerometrlər aşağı tezlikli vibrasiyanı, hərəkəti və sabit sürətlənməni ölçür.

Hər hansı bir akselerometrin işləmə prinsipi, cisimlərin bir şəkildə sabitləndiyi bazanın sürətlənmiş hərəkəti zamanı öz mövqelərini dəyişməz saxlamaq xüsusiyyətinə əsaslanır.

Elektrik yayı olan sarkaçlı akselerometrlər (Şəkil 6) mövqe və inteqrasiya versiyalarında reaktiv daşıyıcının ağırlıq mərkəzini sabitləşdirmək üçün sistemlərdə istifadə olunur. Sarkaçlı akselerometrlərin dizayn sxemlərinin kifayət qədər geniş çeşidi məlumdur. Bununla belə, onlar üçün ümumi xüsusiyyət sarkaçla əlaqəli mexaniki sistemin və faydalı məlumatların toplanması üçün elektrik və ya foto-optik (həmçinin elektrostatik, kapasitiv) sistemin olmasıdır.

Əksər sarkaçlı akselerometrlərin əsasını təşkil edən kompensasiya ölçmə metodu, prinsipcə, yüksək ölçmə dəqiqliyini təmin edir. Bu metodun akselerometrlərdə tətbiqi müxtəlif fiziki prinsiplərə - mexaniki, elektromaqnit, elektrostatiklərə əsaslanan kompensasiya gücü və ya fırlanma momenti cihazlarından istifadə etməklə həyata keçirilir.

Maqnitoelektrik çeviricilər hal-hazırda ən çox istifadə olunur ki, burada daimi maqnit sahəsi ilə çeviricinin sarğısından keçən əks cərəyanın yaratdığı maqnit sahəsinin qarşılıqlı təsiri nəticəsində kompensasiya anı və ya qüvvə yaradılır. Belə çeviricilər lazımi momentləri (qüvvələri) kiçik ölçülərlə təmin edir və bu mərhələdə məqbul parametr sabitliyinə malikdir.

Açıq açarla (inteqrasiya variantı) sarkaçlı akselerometrin işləmə prinsipi aşağıdakı kimidir. OZ oxu boyunca yönəlmiş görünən W z sürətlənməsi baş verdikdə, mövqeyini dəyişməz saxlamağa çalışan sarkaçlı daşınan çərçivə sabit çərçivəyə nisbətən açılmağa başlayacaq. Çərçivələrin nisbi fırlanması nəticəsində, daşınan çərçivənin maqnit axını, sabit çərçivənin sarımının növbələrini keçərək, onda bir elektromotor qüvvəyə səbəb olacaqdır. Sabit çərçivənin sarımından alınan gərginlik, gücləndiricidə gücləndirildikdən sonra, kondansatör və çevik keçiricilər vasitəsilə daşınan çərçivənin sarımına daxil olur və onda əks cərəyan meydana gətirəcəkdir. Bu cərəyan da öz növbəsində maqnit axınına səbəb olacaq
hərəkət edən çərçivə. Daimi bir maqnitin maqnit axınının əks cərəyandan olan maqnit axınının orta dəyəri ilə qarşılıqlı təsiri M və ətalət qüvvələrinin anına qarşı yönəldilmiş mexaniki əks əlaqə anına M os səbəb olacaqdır.

Görünən sürətlənmənin W z sabit olduğunu fərz etsək, sabit vəziyyətdə göstərilən anlar arasında bərabərlik olacaq, yəni. M os =M və, və ölçülmüş sürətlənmənin ölçüsü daşınan çərçivənin sarğısından axan sarkaçlı akselerometrin əks əlaqə dövrəsində cərəyan i os ola bilər.

Açıq açar və əks əlaqə zəncirindəki bütün əlaqələrin tam ideallaşdırılması ilə bunu güman edə bilərik

(1.1)

M və \u003d mlW x olduğundan, M os \u003d M olduqda və biz alırıq

və ya sıfır ilkin şərtlər altında inteqrasiyadan sonra

(1.3)

Aydındır ki, görünən sürətlənmənin inteqralı görünən sürətə bərabərdir, yəni.

(1.4)

burada t k inteqrasiya intervalıdır, buna görə də

Qapalı açar və eyni ilkin məlumatlar ilə

Beləliklə, eyni sarkaçlı akselerometr çevik əks əlaqə ilə inteqrasiya oluna bilər və sərt əks əlaqə ilə mövqeli ola bilər. Bu vəziyyətdən təyyarə idarəetmə sistemlərinin ilkin nümayişində və uçuş zamanı onların hərəkətinə nəzarətdə geniş istifadə olunur. Beləliklə, açar açıq olduqda, əmr aləti kompleksinin ilkin hizalanmasının dəqiqliyi artır, çünki çevik əks əlaqə ilə avtomatik idarəetmə sisteminin ən sadə dövrəsi kimi sarkaç akselerometrinin elektrik yayı ilə statistik səhvləri istisna olunur.

Kompensasiya tipli akselerometrlərdə sürətlənmənin böyüklüyü haqqında məlumat əldə etmək üçün bucaq sensoru (DU) istifadə olunur. Foto sensorlar (PD) və kapasitiv tipli sensorlar (CU) həm naviqasiya, həm də sənaye akselerometr modellərində ən çox istifadə olunur.

PD-nin istifadəsi faydalı siqnalı gücləndirmək üçün nisbətən sadə elektron sxemlərdən istifadə etməyə imkan verir. Tipik kompensasiya tipli akselerometrdə belə bir nəzarət istifadə olunur.

Bu ölçmə cihazının əsas elementləri bunlardır:

SD LED;

İki fotodiod VD1 və VD2;

Sarkacla möhkəm bərkidilmiş və işıq və fotodiodlar arasında yerləşən panjur;

Analoq (xətti) siqnal gücləndiricisi DA əks əlaqə müqaviməti ilə əhatə olunmuş Roc;

Gərginliyi geribildirim cərəyanına çevirən müqavimət RI;

Tork sensorunun sarğı (DM) L.

Bu sarkaçlı akselerometrin analoq (standart) rejimdə işləmə prinsipi aşağıdakı kimidir. Həssaslıq oxu boyunca yönəldilmiş görünən bir sürətlənmə baş verdikdə, sarkaç və ona sərt şəkildə bağlanan çekim, mövqeyi dəyişməz saxlamağa çalışaraq, akselerometrin gövdəsinə nisbətən açılmağa başlayacaq. Nisbi fırlanma nəticəsində LED-lərdən biri digərindən daha çox yanacaq. Nəticədə pultun çıxışında potensial fərq yaranacaq. Bu gərginlik əvvəlcədən gücləndiricinin girişinə tətbiq ediləcək və gücləndirildikdən sonra əks cərəyan şəklində DM sarımına daxil olacaqdır. DM sarkacın ilkin vəziyyətinə qaytarılması üçün kompensasiya anı yaradacaq. Beləliklə, görə
əks cərəyanın dəyəri görünən sürətlənmənin dəyərinə görə mühakimə edilə bilər.

Akselerometr sarkacı hərəkət etməyə başladığı anda, ölçmələrdə səhv (həssaslıq həddi) təqdim edən statik sürtünmə qüvvəsindən təsirlənir.

Qolyaev Yu.D., t.ü.f.d., Kolbas Yu.Yu., Konovalov S.F., texnika elmləri doktoru, professor,

Solovieva T.İ., t.ü.f., Tomilin A.V.

(M.F.Stelmax adına Polyus Elmi-Tədqiqat İnstitutu ASC; N.E.Bauman adına Moskva Dövlət Texniki Universiteti;

MIEM NRU SƏTƏM)
Tədqiqatların nəticələri və silisium və kvars akselerometrlərinin inertial ölçü vahidində müqayisəli sınaqları təhlil edilir. Sarkacın materialı ilə bağlı iki növ akselerometrin üstünlükləri və çatışmazlıqları və onların əsasında inertial ölçü vahidlərinin dəqiqlik sinfini təyin edən dəqiqlik parametrlərinə təsiri nəzərdən keçirilir.
İnertial ölçü vahidində akselerometrlərin tədqiqi və müqayisəli sınaqları. Golyaev Yu.D., Kolbas Yu.Yu., Konovalov S.F., Solovieva T.I., Tomilin A.V.

Si-flex və Q-flex akselerometrlərinin inertial ölçü vahidində aparılmış tədqiqatların və müqayisəli sınaqlarının nəticələri təhlil edilmişdir. Sarkac materialı ilə əlaqəli yuxarıdakı akselerometrlərin üstünlükləri və problemləri təsvir edilmiş və onun akselerometrlərin dəqiqlik parametrlərinə, habelə inertial ölçü vahidinin dəqiqlik sinfinə təsiri müzakirə edilmişdir.

Açar sözlər: silisium akselerometri, kvars akselerometri, inertial ölçü vahidi.

Açar sözlər: Si-flex akselerometr, Q-flex akselerometr, inertial ölçü vahidi.

Giriş
Geniş sürət diapazonunda və sərt iş şəraitində işləyərkən yüksək dəqiqlik tələb edən sistemlərdə istifadə üçün ən perspektivlisi silikon və ya kvarsdan hazırlanmış sarkaçlarla kompensasiya edən akselerometrlərdir.

Onlar kosmik, raket, aviasiya sənayesi üçün naviqasiya texnologiyasından tutmuş tikintidə qeyri-ənənəvi tətbiqlərə qədər müxtəlif sənaye sahələrində, qazma zamanı neft və qaz quyularının profilini ölçmək üçün inklinometrlərdə monitorinq sistemlərində geniş tətbiq tapırlar.

Silikon və kvars akselerometrlərinin dizayn sxemləri oxşardır (bax. Şəkil 1.2). Əsas konstruktiv elementlər, sürətlənmənin təsiri altında sarkaç bıçağının sapmasının kompensasiyasını təmin edən quraşdırma çərçivəsi, elastik asma və bıçaq, kapasitiv bucaq sensoru və maqnitoelektrik moment sensorundan ibarət olan sarkaç qurğusudur. Sarkacın materialı iki növ akselerometrin xüsusiyyətlərindəki fərqdə əsas rol oynayır. Bu vəziyyətdə, sarkacın tikinti materiallarının əsas xüsusiyyətini yadda saxlamaq lazımdır. Bu, bu materialların istilik genişlənmə əmsallarının (TEC) fərqindədir. Ərinmiş kvarsın TEC-i superinvar 32NKD-dən hazırlanmış akselerometr maqnit sisteminin maqnit dövrəsinin materialının TEC-ə demək olar ki, bərabərdir, silikonun TEC isə onu demək olar ki, 5 dəfə üstələyir, bu da silikon sarkaçlarının superinvar hissələrinə əsaslanmasında problemlər yaradır. . Eyni zamanda, silisium həm MEMS texnologiyasının istifadəsi, həm də elektronika sənayesinin standart silikon "vafliləri" kimi istifadə olunan blankların ucuzluğu və mövcudluğu səbəbindən kvarsla müqayisədə bir sıra açıq texnoloji üstünlüklərə malikdir.

düyü. 1. Struktur sxemi

kvars akselerometri: 1 - sarkaç bıçağı; 2 - sarkacın elastik şüa süspansiyonu; 3, 8 - maqnit sistemi; 4 - güc sensoru bobini; 5 - montaj plitələri olan sarkaç montaj halqası; 6 - dirək ucu; 7 - daimi maqnit

düyü. 2. Struktur sxemi

silikon akselerometr: 1 – sarkaç bıçağı; 2 – sarkacın asılması üçün elastik şüa; 3, 7 - maqnit sistemi; 4, 8 – kvars üzükləri; 5 – güc sensoru bobini; 6 - montaj plitələri olan sarkaç montaj çərçivəsi

Silikon və kvars akselerometrlərin struktur materiallarına görə xüsusiyyətlərinin müqayisəli təhlili
Kvars və silikonun xüsusiyyətlərinin daha ətraflı müqayisəsi, materialların fərqliliyinə görə cihazların aşağıdakı xüsusiyyətlərini qeyd etməyə imkan verir:

Kvarsın elastiklik modulu (107 GPa) silisiumdan (160 GPa) təxminən iki dəfə azdır. Bu, sarkacın elastik asqısının eyni möhkəmlik xüsusiyyətləri ilə, silikon asqı ilə müqayisədə kvars asqının sərtliyinin yarısına sahib olmağa və bu səbəbdən kvars cihazlarında tələbləri vaxtın dəyərinə qədər azaltmağa imkan verir. kompensasiya dövrə gücləndiricisinin temperatur sıfır sürüşməsi;

– silisiumun istilik keçiriciliyi (157 W/(o C m)) kvarsın istilik keçiriciliyindən (1,38 W/(o C m)) dəfələrlə yüksəkdir. Bu səbəbdən, silisium sarkaçları ilə bıçağın və rulonların daha az qızması gözlənilə bilər;

- kvars silikon üçün TKR = 2,6 10 -6 1/ o С-ə qarşı TKR = 0,55 10 -6 1/ o С-ə malikdir. Bu səbəbdən kvars hissələri, silikon hissələri ilə müqayisədə temperaturla əhəmiyyətli dərəcədə daha az ölçü dəyişikliyinə malikdir;

– Kvarsın TCR (0,55 10 -6 1/ o C) superinvar 32NKD maqnit nüvələrinin TCR ilə ideal şəkildə birləşdirilir, 0,56 10 -6 1/ o C-ə bərabərdir. Buna görə də, kvars sarkaçlı akselerometrlərdə fiksasiya problemi yaranır. sarkacın həlli daha asandır və buna görə də, əhəmiyyətli dərəcədə yüksək sıfır ofset sabitliyinə daha asan nail olmaq olar;

- silisium TEC-də bir sıra Invara bənzər ərintilərlə də yaxşı birləşdirilə bilər, lakin kommersiyada mövcud olan materiallar, məsələn, 39N, silikona yaxın pasport TEC dəyərinə malikdir. Lakin 39N ərintisi nikel tərkibində icazə verilən fərq ilə TCR yayılması 38%-dən 40%-ə qədər TCR-nin 2 10 -6-dan 4 10 -6 1/ o C-ə yayılmasını verir. Bu əsaslanarkən əhəmiyyətli problemlərə səbəb olur. sarkaç və əlaqəli sıfır ofset qeyri-sabitlik problemi. Pyrex, silikon üçün məqbul bir cütdür, lakin sarkacın maqnit nüvələrinin invar hissələrinə birləşdirildiyi zaman ara təbəqələrin istifadəsi akselerometrin dizaynını çətinləşdirir;

- kvars bir izolyatordur, buna görə də tutumlu bucaq sensorunun daşınan elektrodları kimi istifadə olunan püskürən elektrodlar olmadan istifadə edilə bilməz və cərəyan onlara aparır. Silikon elektrodların və cərəyan keçiricilərinin əlavə çöküntüsü olmadan kapasitiv bucaq sensorunun daşınan elektrodu kimi istifadə etmək üçün kifayət qədər elektrik keçiriciliyinə malikdir;

– Monokristal silikon sarkaç elektronika sənayesində yaxşı qurulmuş metodlardan istifadə etməklə və standart blanklardan hazırlana bilər. Adətən, fosforla aşqarlanmış silisium üçün 100°C-dən 107°C-dək temperaturda KOH-un 33%-li sulu məhlulunda fotolitoqrafiya və maye anizotrop aşındırma üsulundan istifadə edilir.Bəzən ion-plazma aşındırma üsulundan istifadə edilir. Qeyd etmək vacibdir ki, maye aşındırma prosesi anizotropik şəkildə davam edir, bu da fotolitoqrafiyada istifadə olunan şablonlar və hazırlanmış sarkaçların forması arasında birmənalı və dəqiq uyğunluğu təmin etməyə imkan verir. Anizotropik aşındırma, sarkaç bıçağının elastik asqısının mürəkkəb formalarını (düz şüalar, xaç şəklində və X formalı uzantılar) əldə etməyə imkan verir. aşındırma zamanı qoruyucu film ~ 1100 ... 1200 ° C temperaturda oksidləşdirici mühitdə (nəm oksigen) yetişdirilən silikon oksidin təbəqəsidir. elektron sənaye müəssisələri tərəfindən və ucuzdur. Sarkaçların qrup istehsalı asanlıqla həyata keçirilir. Son vaxtlara qədər kvars sarkaçları xüsusi blanklardan fərdi olaraq hazırlanırdı və buna görə də bahalı idi. İndi meydana çıxan əridilmiş kvars "vafliləri" toplu texnologiyaya keçidə imkan verir. Lakin burada texnoloji proses xrom alt təbəqəsi (8 mikrona qədər qalın) və çoxsaylı fotolitoqrafiya ilə qoruyucu qızıl plyonkaların təkrar çökdürülməsinə ehtiyac səbəbindən əhəmiyyətli dərəcədə mürəkkəbdir. Əks halda, elastik körpünün lazımi formasını əldə etmək mümkün deyil - hidroflorik turşuda kvars aşındırma prosesi izotropikdir. Elastik süspansiyonun əldə edilmiş forması düz bir elastik şüadır.

Beləliklə, bu gün silikon texnoloji cəhətdən daha inkişaf etmiş bir materialdır və daha ucuz məhsullar əldə etməyə imkan verir. Eyni zamanda, cihazların daha yüksək dəqiqlik xüsusiyyətlərini təmin etmək qabiliyyətinə görə silikon əridilmiş kvarsdan daha aşağıdır.

Yuxarıda deyilənlərdən görünür ki, həm silikon, həm də kvars əsasında cihazların müqayisəli sınaqlarını keçirmədən müəyyən bir sistemdə istifadə üçün bu və ya digər növ akselerometrlərə üstünlük vermək mümkün deyil.

Müqayisəli sınaq üçün akselerometrlərin seçilməsi
Bu tədqiqatın məqsədi inertial ölçü vahidi (IMU) üçün akselerometrik yola ən yaxşı cavab verən akselerometr seçmək idi.

Geniş sürətlənmə və temperatur diapazonunda işə salındıqdan sonra qısa hazırlıq müddəti tələb edən (nəticədə termostatın olmaması) ISS-nin tətbiqinin xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq, ISS üçün sarkaçlı qazla doldurulmuş qurğular seçilmişdir. Bunlara QA-2000, QA-3000, A-18, BA-3, AK-6 tipli kvars akselerometrləri, həmçinin yeni hazırlanmış AK-15, A-18T və AAK-02 daxildir.

İstifadədən əvvəl IMB məhsulunda akselerometr kanallarını kalibrləmək mümkün olmadığı üçün akselerometr parametrlərinin təkrarsızlığı, yəni miqyas faktoru, sıfır ofset və baza müstəvisinin mövqeyini təyin edən iki bucaq ən mühüm rol oynayır. Həddindən artıq yüksək və aşağı temperaturlara məruz qaldıqdan sonra səhvlər daha da artır, çünki bu halda qısamüddətli və uzunmüddətli qeyri-sabitlik ilə parametrlərin temperatur histerezisi əlavə olunur.

Buna görə də, akselerometrlərin ISS-də istifadəyə yararlılığının ilkin qiymətləndirilməsi üçün həm həddindən artıq yüksək, həm də aşağı temperaturlara məruz qaldıqdan sonra yuxarıda göstərilən parametrlərin təkrarlanmaması seçildi.

Müxtəlif növ akselerometrlərin ətraflı tədqiqi aşağıda verilmişdir.
ISS-də tətbiq üçün akselerometrlərin təhlili
Hal-hazırda, həm kütləvi istehsal, həm də istehsalda yeni mənimsənilmiş, parametrlərinə görə IMU-da akselerometrlərə olan tələblərə yaxın olan akselerometrlər mövcuddur: miqyas amili 9 10 -5 rel.un., sıfır ofset təkrarlanmazlığı 8 10 -5 q, bucaq istinad müstəvisinin oriyentasiyasını dəyişdirin 40 " . Spesifikasiyalara və ya broşuralara uyğun olaraq akselerometrlərin xüsusiyyətləri Cədvəl 1-də verilmişdir.

Cədvəl 1

Parametr adı	Vahid ölçü.	Tələblər akselerometrlərə	A-18	AK-15	VA-3	A-18T	AK-6	E1
Ölçək amili qeyri-reproduktivlik	Rel.	9 10 -5	15 10 -5	20 10 -5	24 10 -5	10 10 -5	8 10 -5	5 10 -5
Yer dəyişdirmənin təkrarlanmaması	g	8 10 -5	20 10 -5	3 10 -5	16 10 -5	10 10 -5	6 10 -5	8 10 -5
	"	40	30	4	20	20	10	20
Ölçülmüş sürətlənmələrin diapazonu	g	40	40	20	50	40	20	50
İşləmə temperaturu diapazonu	haqqında C	-50…+85	-60…	-60…	-55…	-50…	-60…	-55…
sarkaç materialı			silikon	kvars	kvars	silikon	kvars	kvars
İstehsalçı			ITT	MIEA	Elektrooptika	ITT	oraq bitkisi Dəmirçi	Çin
Qiymət	min rubl.		190	210	250	250	220	130

Cədvəldə təqdim olunan akselerometrlərin ilkin yoxlamaları göstərdi ki, onların parametrləri həmişə reklam edilənlərə uyğun gəlmir. Buna görə də, temperatur diapazonunda onların hərtərəfli təhlili üçün xüsusi bir texnika hazırlamaq lazım idi. Bu texnika, bu xarakteristikanın alqoritmik korreksiyaya məruz qalmaması və IMS akselerometr kanalının düzgünlüyünə həlledici təsir göstərməsi səbəbindən yüksək dəqiqliklə parametrlərin təkrarlanmamasının ölçülməsini təmin edir.

Akselerometr Test Metodu
Parametrlərin təkrarlanmaması üçün sınaqdan keçirilərkən 5 mərhələdən ibarət aşağıdakı prosedurdan istifadə edilmişdir.

Akselerometrlər istilik və soyuq kamerada bölmə başlığına sabitlənmişdir. Kamerada +251 o C temperatur təyin edilmiş və akselerometrlər bu temperaturda 2 saat saxlanılmışdır. Sonra akselerometrlər işə düşdü. 1,5 saatlıq işdən sonra akselerometrlərin əsas müstəvisinin miqyası əmsalı, sıfır ofset və sapma bucaqları ölçüldü. Eyni zamanda, daxili istilik sensoru vasitəsilə akselerometrlərin temperaturu idarə olunurdu. Bu halda ölçmə xətaları belə idi: miqyas əmsalına görə 0,5·10 -5 rel. vahidlər, sıfır yerdəyişmə ilə 1 10 -5 q, əsas müstəvisinin yayınma bucaqları ilə 10 " , 0,2 o C temperaturda.

Sonra akselerometrlər söndürüldü və kamerada temperatur -501 o C təyin olundu və akselerometrlər bu temperaturda 2 saat saxlanıldı. Bundan sonra, bu temperaturda 1,5 saat ərzində akselerometrlər işə salındı və miqyas əmsalının qiyməti, sıfır ofset və baza müstəvisinin sapma bucaqları ölçüldü.

Sonra təsvir edilmiş prosedur +251 o C, +751 o C, +251 o C temperaturlarda miqyas əmsalının ölçülməsi, sıfır ofset və akselerometrlərin əsas müstəvisinin kənara çıxma bucaqlarının və quraşdırılmış temperatur sensorundan istifadə edərək akselerometrin istiliyinə nəzarət.

Hər bir akselerometr üçün əldə edilən beş dəyər əsasında miqyas amilinin temperaturdan asılılığı, sıfır ofset və baza müstəvisinin əyilmə bucaqları (ikinci dərəcəli polinom) hesablanmışdır. +251 о С-də üç dəyər üçün bu parametrlərin təkrarlanmaması temperatur asılılığından maksimum sapmaya bərabər hesablanmışdır. Bu texnika kiçikliyin üçüncü dərəcəsinə qədər bütün temperatur səhvlərini nəzərə almağa və temperaturun təyini xətası 1 ° C olan istilik və soyuq kamerada lazımi ölçmə dəqiqliyini təmin etməyə imkan verir.

Xüsusi akselerometrlər üçün sınaq nəticələri Cədvəl 2-də göstərilmişdir. Hər bir parametr üçün eyni vaxtda sınaqlarda iştirak edən bir neçə akselerometr nümunəsi üçün əldə edilən dəyər diapazonları göstərilir.

cədvəl 2

Test nəticələrinə görə akselerometrlərin xüsusiyyətləri

Parametr adı	Vahid ölçü.	A-18	AK-15	A-18T	AK-6	E1
Ölçək amili qeyri-reproduktivlik	Rel.un.	(10–15) ·	(16–18)	(3-5)	(3-7)	(1–24)
Sıfır ofset qeyri-reproduktivlik	g	(15–19) ·	(on üç) ·	(15–28) ·	(4-8)	(4-6)
İstinad müstəvisinin oriyentasiya bucaqlarını dəyişdirin	"	20–32)	21–24)	9–13)	3–6)	10–12)

Nəticə
Sınaq üçün təqdim edilən bütün cihazlardan akselerometrlərin heç biri IIB akselerometr kanalının tələblərinə tam uyğun gəlmir, lakin fərqli dərəcədə.

Akselerometr AK-6, ölçülmüş sürətlənmə diapazonu istisna olmaqla, IIB tələblərinə uyğundur.

A-18 akselerometri miqyas amili qeyri-reproduktivlik, sıfır ofset qeyri-reproduktivlik, baza müstəvisinin oriyentasiya bucaqlarının dəyişməsi baxımından ISS üçün tələblərə cavab vermir.

AK-15 akselerometri miqyas amili qeyri-reproduktivlik parametrləri və ölçülmüş sürətlənmə diapazonu baxımından ISS üçün tələblərə cavab vermir.

E1 akselerometri miqyas amilinin təkrarlanmama parametri baxımından IIB cihazının tələblərinə cavab vermir (altıdan beş cihaz) . Eyni zamanda, E1 cihazlarının kiçik bir hissəsi olduqca yüksək dəqiqlik xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir, bu, bir tərəfdən, Amerika QA-3000 kvars akselerometrinin surəti olan uğurlu dizaynı, digər tərəfdən, bu akselerometrlərin istehsalı üçün işlənməmiş texnologiya.

A-18T akselerometrinin sxemi sıfır ofset qeyri-reproduktivlik parametri baxımından IIB cihazı üçün tələblərə cavab vermir.

Qeyd etmək lazımdır ki, AK-6, A-18 və AK-15 istisna olmaqla, bütün sınaqdan keçirilmiş akselerometrlər broşuralarda və spesifikasiyalarda göstərilən parametrlərə həqiqətən uyğun gəlmir.

tapıntılar
Silikon sarkaçlı bütün akselerometrlər sıfır ofsetin təkrar istehsal edilməməsi tələblərinə cavab vermir. Bu, yəqin ki, A-18-də istifadə edilən konstruktiv sxemə malik akselerometrlərə xas olan bir çatışmazlıqdır.

Eyni zamanda, kvars sarkaçlı bütün akselerometrlər sıfır ofsetin təkrarlanmaması və əsas müstəvinin oriyentasiya bucaqlarının dəyişməsi tələblərinə cavab verir və digər parametrlər tələb olunanlara çox yaxındır.

Ölçək amilinin təkrarlanmayan parametrlərinə və kvars sarkaclı cihazlar üçün ölçülmüş sürətlənmə diapazonuna olan tələblərə uyğunluq dizaynerin sənəti ilə müəyyən edilir və xüsusilə kiçik bir temperatur histerisisi olan müasir maqnitlərdən istifadə edərkən olduqca əldə edilə bilər.

MEMS texnologiyalarından istifadə edərək minimum əl əməliyyatları ilə kütləvi istehsal olunan böyük diametrli kvars blanklarından (vaflilərdən) kvars sarkaçlarının qrup istehsalının təşkili silisiumla müqayisədə kvarsın dezavantajını - qrup texnologiyalarından istifadə etmək qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldacaqdır. Rusiya bazarında hökm sürən qiymətlərlə müqayisədə kvars akselerometrlərinin qiyməti. Bu vəziyyətdə, sarkaçların mexaniki işlənməsinin olmaması alətlərin dəqiqliyinin artmasına kömək edəcəkdir.

Dəqiqlik baxımından ISS-nin tələblərinə ən yaxın olan AK-6 olduğundan, ən son qrup texnologiyalarını tətbiq etmək tövsiyəsi ilə akselerometri ISS-in tələblərinə uyğunlaşdırmaq üçün əsas götürülməli olan onun dizaynıdır. artan məhsuldarlığı və aşağı maya dəyərini təmin edən istehsalda. AK-6 ölçmə diapazonunda artım struktur dəyişiklikləri etmədən əldə edilir. İstiləşmə vaxtını azaltmaq və sıfır ofsetin dayanıqlığını artırmaq üçün əsas yanacaq elementləri, ilk növbədə əks əlaqə gücləndiricisinin elektronikası akselerometrin gövdəsindən kənara köçürülməlidir. Bu aşkar təkmilləşdirmələrin həyata keçirilməsi IIB-nin akselerometrik traktının tələblərinə tam cavab verən AK-6 tipli seriyalı yerli akselerometrlərin istehsalına imkan verəcəkdir.

Biblioqrafiya

Konovalov S. F., Polynkov A. V., Seo J. B. və başqaları Aşağı səs-küylü akselerometrin yaradılması təcrübəsi // Gyroscopy and naviqasiya, 2000, № 3(30), s. 68-77. ISSN 0869-7035.
Konovalov S. F., Konovchenko A. A., Mezhiritsky E. L. Yüksək sürətlənmələri ölçmək üçün kompensasiya Si-flex akselerometri // Giroskopiya və naviqasiya. - 2006. - No 2. - S. 44-51. ISSN 0869-7035.
Peters R. B., Stoddard D. R., Meredith K. RIMU Proqramı üçün 125 q Kvars Flexure Akselerometrinin inkişafı // AlliedSignal Elektron və Avionika Sistemləri. Rabitə və Sensor Sistemləri. IEEE. - 1998. -N1. – S. 17-24.
Konovalov, S.F., Polynkov, A.V., Seo, J.B., et al., Aşağı səs-küylü akselerometrin yaradılması təcrübəsi, Dokl. İnteqrasiya edilmiş naviqasiya sistemləri üzrə VII Sankt-Peterburq Beynəlxalq Konfransı. - Sankt-Peterburq, 2000. - S. 72-79.
Astadan əl çalma. 2155964 C1 (RF), MKI7 G 01 P 15/13. Kompensasiya sarkaçlı akselerometr / V. M. Prokofyev, S. F. Konovalov, Je-Bom Seo və başqaları; Konovalov Sergey Feodoseviç. - № 99113694/28; Proqram. 23/06/1999. // Açıq. İxtiralar... - 2000. - No 25.
Astadan əl çalma. 6422076 B1 (ABŞ), Int. Cl.7 G 01 P 15/08. Kompensasiya sarkaçlı akselerometr / V. M. Prokofiev, S. F. Konovalov, Jae-Beom Seo et al; Müdafiə İnkişafı Agentliyi, Taejon (KR); Sergey Feodosievich Konovalov, Moskva (RU). – No 09/598386; İyul 23. 2002.
Astadan əl çalma. 0336151 (Koreya), Int. Cl. G 01 P 15/08. Kompensasiya sarkaçlı akselerometr // V. M. Prokofyev, S. F. Konovalov, Jae-Beom Seo et al; Konovalov Sergey Feodosieviç. - aprel 24.2002.
Konovalov S. F., Polynkov A. V., Seo J. B. və b. Test sentrifuqalarından, vibrasiya və şok sınaq masalarından istifadə etmədən yüksək G xətti sürətlənmə, vibrasiya və şok effektlərində akselerometrlərin işləmə qabiliyyətinin tədqiqi. // kağız. İnteqrasiya edilmiş naviqasiya sistemləri üzrə XIV Sankt-Peterburq beynəlxalq konfransı. - Sankt-Peterburq, 2007. - S. 125-132.
Konovalov S. F., Seo J. B. Q-flex tipli akselerometrlərin kompensasiya sensorlarının boşluqlarında maqnit induksiyanın qeyri-bərabər paylanmasının səbəbləri // Giroskopiya və naviqasiya. - 2009. - No 2. - S. 72-79. ISSN 0869-7035.
Konovalov S. F., Seo J. B. Q-flex tipli akselerometrin moment sensorunun həlqəvi boşluğunda maqnit sahəsinin paylanması. // N. N. Ostryakovun xatirəsinə həsr olunmuş XXVI konfransın məruzə tezisləri. Giroskopiya və naviqasiya. - 2008. - № 4. – S. 67. ISSN 0869-7035.
Seo Jae Bum. Parametrlərin optimallaşdırılması və iş rejimlərinin simulyasiyası