RU2533752C1 - Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра - Google Patents

Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра Download PDF

Info

Publication number
RU2533752C1
RU2533752C1 RU2013125072/28A RU2013125072A RU2533752C1 RU 2533752 C1 RU2533752 C1 RU 2533752C1 RU 2013125072/28 A RU2013125072/28 A RU 2013125072/28A RU 2013125072 A RU2013125072 A RU 2013125072A RU 2533752 C1 RU2533752 C1 RU 2533752C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
accelerometer
signal
output
base
offset
Prior art date
Application number
RU2013125072/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Антонович Седышев
Владимир Иванович Гребенников
Екатерина Александровна Депутатова
Вячеслав Владимирович Скоробогатов
Владимир Ефимович Максименко
Сергей Федорович Нахов
Виктор Андреевич Немкевич
Сергей Васильевич Казаков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
Priority to RU2013125072/28A priority Critical patent/RU2533752C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2533752C1 publication Critical patent/RU2533752C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно способу акселерометр располагают в первом положении на подвижном основании, при котором ось чувствительности пластины акселерометра лежит в плоскости горизонта перпендикулярно горизонтальной оси вращения основания, при этом подают калиброванные по уровню и знаку электрические сигналы Uсм на первый вход устройства обратной связи, для каждого сигнала Uсм измеряют сигнал Uвых на выходе и сигнал U с м
Figure 00000026
смещения на втором входе устройства обратной связи и определяют зависимость Uвых от U с м
Figure 00000026
, (статическую характеристику акселерометра «выходной сигнал» - «сигнал смещения»), поворачивают основание на малый угол и повторяют указанные действия, затем вычисляют параметры акселерометра. Техническим результатом является возможность прогнозирования стабильности положения оси чувствительности при смещении центра масс чувствительного элемента из-за дрейфа нуля со стороны входа устройства обратной связи, а также уровня выходного сигнала акселерометра в отсутствие ускорения силы тяжести. 4 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения и упреждающего контроля на этапах изготовления и исследования прецизионных кварцевых маятниковых акселерометров.
В высокоточных приборах, предназначенных для измерения линейных ускорений движущихся объектов, находит применение пластина маятникового акселерометра [1], аналогичная приведенной на фиг.1а, б.
Пластина маятникового акселерометра включает в себя опорный (ОЭ) и чувствительный (ЧЭ) подвижные элементы, выполненные из наиболее совершенного упругого материала, в частном случае, из кварцевого стекла.
На фиг.1а чувствительный элемент 1 (ЧЭ) и опорный элемент 2 (ОЭ) разделены прорезью вдоль периметра пластины; подвес ЧЭ выполнен в виде упругих перемычек 3, связующих ОЭ и ЧЭ; ОЭ фиксируется в корпусе акселерометра консольно на двухсторонних трех выступах 4, расположенных с противоположной оси подвеса ЧЭ стороне.
Центр масс ЧЭ (ц.м. ЧЭ), с учетом обмоток датчика силы и обкладок 5 датчика смещения ц.м. ЧЭ (емкостного дифференциального датчика угла), определяется точкой пересечения осей симметрии ЧЭ пластины акселерометра (фиг.1а). При этом ц.м. ЧЭ смещен относительно противоположных выступов 4 (подвеса ОЭ) в сторону подвеса ЧЭ. Перпендикуляр из ц.м. ЧЭ к плоскости пластины (фиг.1а) является осью чувствительности акселерометра для моментов небаланса, тяжения и изгиба элементов пластины.
Таким образом, подвижные элементы пластины маятникового акселерометра по способу нагружения подобны консольным балкам, работающим на изгиб [5], предельные значения угла поворота (рабочая зона) которых ограничены прочностью упругого подвеса ЧЭ или конструктивными особенностями «заделки» ОЭ.
Исполнение пластины предполагает, при смещении ц.м. ЧЭ от линии «0-0» (фиг.1б), высокую стабильность положения оси чувствительности в широком диапазоне температур за счет оптимальной (соизмеримой) угловой жесткости элементов пластины. В рабочей зоне пластины ожидается плоскопараллельное перемещение ЧЭ, которое обеспечивается соизмеримой угловой жесткостью подвесов ОЭ и ЧЭ в точках фиксации (заделки) ОЭ с корпусом акселерометра и перемычек, связующих ЧЭ с ОЭ. При этом стабильность выходного сигнала акселерометра обеспечивает «температурная компенсация».
Известные способы выставки углового положения оси чувствительности акселерометра не выявляют угловую жесткость подвесов ОЭ и ЧЭ, а также смещение ц.м. ЧЭ и подвеса ОЭ в рабочей зоне пластины на этапах изготовления акселерометра и ввода температурной компенсации.
Смещение ц.м. ЧЭ в условиях эксплуатации возможно при дрейфе (смещении) нуля со стороны входа обратной связи акселерометра. При этом, из-за температурной недокомпенсации в отсутствии ускорения силы тяжести, изменяется выходной сигнал. Кроме того, при наличии смещения подвеса ОЭ в отсутствии соизмеримой угловой жесткости подвесов ОЭ и ЧЭ, возможно соприкосновение края ЧЭ с корпусом и, тем самым, возникновение ложного выходного сигнала.
Для измерения ускорения с высокой точностью предлагается, на этапах изготовления и исследования маятникового акселерометра, прогнозировать угловое положение оси чувствительности путем определения параметров акселерометра, а именно угловой жесткости подвесов ОЭ и ЧЭ, смещение подвеса ОЭ и ц.м. ЧЭ пластины.
Известны следующие способы определения параметров акселерометра, обеспечивающих измерение ускорения с высокой точностью в условиях эксплуатации.
В качестве аналога известен способ определения стабильности положения оси чувствительности маятникового компенсационного акселерометра, описанный в [2]. Способ осуществляется путем определения поворота плоскости, в которой лежит ось чувствительности, относительно связанной с корпусом базовой плоскости под воздействием дестабилизирующих факторов.
Для этого, до и после воздействия дестабилизирующих факторов, с помощью автоколлиматора ориентируют базовую плоскость горизонтально. Затем поворачивают акселерометр вокруг оси подвеса маятника в положение, при котором ось чувствительности горизонтальна, при этом выходной сигнал равен нулю, и измеряют угол поворота акселерометра. О стабильности положения оси чувствительности судят по разности измеренных углов поворота до и после воздействия дестабилизирующих факторов.
Известен способ контроля до герметизации маятникового поплавкового компенсационного акселерометра, описанный в [3]. Способ осуществляется путем измерения выходных сигналов, коэффициента преобразования и положения измерительной оси акселерометра до и после механических воздействий. При этом устанавливают прибор маятником вниз, а механические воздействия проводят при разорванной обратной связи путем подачи в обмотку моментного датчика переменного тока с частотой собственных колебаний подвижной системы.
Способы, описанные в [2] и [3], не позволяют прогнозировать стабильность положения оси чувствительности при смещении центра масс ЧЭ из-за дрейфа нуля со стороны входа обратной связи акселерометра.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ определения параметров прецизионных акселерометров, описанный в [4].
Способ заключается в том, что акселерометр устанавливают на вертикальном основании в положение верхней маятниковости, поворачивают основание вокруг горизонтальной оси на углы 90, 180, 270° от начального положения, затем акселерометр разворачивают на основании вокруг оси чувствительности на угол 180°, при этом вычисляют по его выходным сигналам отдельно погрешности базовых установочных элементов акселерометра и угол деформации основания.
Способ, описанный в [4], не позволяет прогнозировать выходной сигнал и стабильность положения оси чувствительности акселерометра в условиях эксплуатации.
Задачей изобретения является:
- определение параметров пластины маятникового акселерометра, а именно угловой жесткости подвесов ОЭ и ЧЭ, смещения подвеса ОЭ и ц.м. ЧЭ на этапах изготовления и исследования акселерометра;
- прогнозирование стабильности положения оси чувствительности пластины и уровня выходного сигнала при дрейфе нуля со стороны входа обратной связи акселерометра.
Технический результат достигается тем, что акселерометр располагают в первом положении на подвижном основании, при котором ось чувствительности пластины акселерометра лежит в плоскости горизонта перпендикулярно горизонтальной оси вращения основания, при этом, согласно изобретению, подают калиброванные по уровню и знаку электрические сигналы Uсм на первый вход устройства обратной связи, для каждого сигнала Uсм измеряют выходной сигнал Uвых с выхода, и сигнал смещения U с м *
Figure 00000001
, на втором входе устройства обратной связи, и определяют зависимость Uвых от U с м *
Figure 00000002
, (статическую характеристику акселерометра «выходной сигнал» - «сигнал смещения»), затем устанавливают акселерометр во второе положение поворотом основания на малый угол φосн≈sinφосн и в этом положении повторяют указанные действия первого положения, затем вычисляют параметры акселерометра.
Предлагаемый способ определения параметров акселерометра имеет следующие преимущества:
- прогнозируется стабильность положения оси чувствительности при смещении ц.м. ЧЭ из-за дрейфа нуля со стороны входа устройства обратной связи, а также уровень выходного сигнала акселерометра в отсутствии ускорения силы тяжести;
- возможно исследование акселерометров как с аналоговой, так и с цифровой обратной связью.
Предлагаемый способ определения параметров акселерометра предусматривает проведение следующих операций:
1. Устанавливают базовую плоскость акселерометра на подвижном основании осью чувствительности в плоскости горизонта и перпендикулярно горизонтальной оси вращения основания (приспособления, установленного на оптической делительной головке - ОДГ). При этом базовую плоскость акселерометра устанавливают аналогично [2] и [4].
2. С источника калиброванных по уровню и знаку электрических сигналов подают, на первый вход устройства обратной связи, сигнал Uсм («задаваемый сигнал смещения»), имитирующий смещение центра масс ЧЭ.
3. Измеряют уровень сигнала U с м *
Figure 00000001
на втором входе устройства обратной связи, поданного с датчика смещения (через предварительный усилитель-преобразователь) («сигнал смещения») и уровень сигнала Uвых со стороны выхода устройства обратной связи («выходной сигнал»).
4. Повторяют операции по пп.2,3 для всего требуемого диапазона значений «задаваемого сигнала смещения».
5. Строят зависимость выходного сигнала Uвых от сигнала смещения U с м *
Figure 00000001
(«выходной сигнал» - «сигнал смещения», фиг.4).
6. Поворачивают оптическую делительную головку на малый угол φосн, sinφосн≈φосн.
7. Повторяют операции по пп.2, 3, 4, 5 для всего требуемого диапазона значений задаваемых сигналов.
8. Вычисляют параметры пластины маятникового акселерометра.
Сущность изобретения можно показать с учетом принятых предположений:
- пластина (фиг.1а, б) двухмассовая двумерная механическая система с сосредоточенными параметрами;
- угловые квазилинейные деформации элементов пластины в рабочей зоне достаточно малы;
- центр масс ЧЭ и подвес ОЭ в рабочей зоне 2Δ смещены относительно
внутренних поверхностей корпуса акселерометра (фиг.1 б);
- угловая жесткость подвеса ЧЭ и ОЭ соизмеримая;
На фиг.2 приведен пример устройства для реализации заявленного способа:
1 - пластина маятникового акселерометра;
2 - воспринимающая часть пластины;
3 - подвижная часть пластины;
4 - датчик смещения ц.м. ЧЭ;
5 - магнитоэлектрический датчик силы;
6 -предварительный усилитель-преобразователь (последовательно соединенные предварительный усилитель и фазочувствительный выпрямитель);
7 - устройство обратной связи;
8 - источник электрического сигнала, калиброванного по уровню и знаку;
Мдм - момент датчика силы 5;
M - суммарный момент дебаланса и тяжения пластины;
Муп - упругий момент при угловой деформации подвижной части пластины;
β - суммарная угловая деформация подвижной части пластины;
Uду- сигнал с датчика смещения ц.м. ЧЭ;
U с м *
Figure 00000001
- «сигнал смещения» с предусилителя 6;
Uсм - «задаваемый сигнал смещения» с источника 8;
Uвых - «выходной сигнал» с выхода устройства 7
iдм - выходной ток через обмотки датчика силы 5;
Подвижная часть 3 связана с датчиком смещения 4, выход которого через последовательное соединение усилителя-преобразователя 6 и устройства 7 обратной связи акселерометра связан с датчиком силы 5.
Устройство обратной связи (формирователь сигнала обратной связи) (фиг.3) выполнено, например, на основе интегро-дифференцирующего усилителя (У1) и усилителя мощности на основе усилителей У2 и У3. Усилитель У1 инвертирующим входом через резистор R1 соединен с выходом источника 8. Выход усилителя У1 через цепь последовательно соединенных конденсатора C и резистора R3 соединен с инвертирующим входом усилителя У1, соединенным через резистор R2 с выходом фазочувствительного выпрямителя усилителя-преобразователя. Усилитель У2 соединен инвертирующим входом через резистор R4 с выходом усилителя У1. Выход усилителя У2 через усилитель У3 (эмиттерный повторитель по схеме Дарлингтона) соединен с началом обмотки датчика силы, конец которой соединен через нагрузку Rн с общей шиной, а также через резистор R5 с инвертирующим входом усилителя У2. Резисторы R1 и R2 усилителя У1, одними выводами соединенные с инвертирующим входом У1, другими выводами образуют соответственно первый и второй входы устройства обратной связи, а выходом устройства обратной связи может быть выход усилителя У1.
Устройство обратной связи может быть цифровым и выполнено на базе процессора с ЦАП на выходе, при этом в усилитель-преобразователь вводится АЦП.
Параметры акселерометра определяются из статической характеристики (зависимости) «выходной сигнал» - «сигнал смещения» (фиг.4).
Пологие участки статической характеристики на фиг.4 формируются при имитации смещения ц.м. ЧЭ до касания края ЧЭ противоположных сторон рабочей зоны пластины, крутые участки на фиг.4 - последующим смещением ц.м. ЧЭ до противоположных сторон рабочей зоны пластины.
Наклон пологих участков характеристики определяется в основном суммарной угловой жесткостью пластины и моментом тяжения датчика смещения. При этом до имитации смещения ц.м. ЧЭ ось чувствительности акселерометра выставляется в горизонт (положение основания «угол 0») в соответствии с [2] и [4].
При имитации смещения ц.м. ЧЭ выполняются условия
β + ( Δ с м ц м ) 10 4 l ч э = 0 ( 1 )
Figure 00000003
M д м = M + M у п ( 2 )
Figure 00000004
где
β = β ч э + ξ β о э , ( 3 )
Figure 00000005
( Δ с м ц м ) = ( Δ с м ц м ) с Δ с м п л + Δ с м ц м , ( 4 )
Figure 00000006
M = M ч э + ξ С ч э С о э + ξ С ч э M о э , ( 5 )
Figure 00000007
M у п = C о э C ч э С о э + ξ С ч э ( Δ с м ц м ) 10 4 l ч э , ( 6 )
Figure 00000008
Выражения (1)-(6) используются при определении параметров акселерометра по кривой на фиг.3 и сформированы из математической модели вида
C о э C ч э 0 0 C Ч Э 1 ξ C О С C О С 1 β о э β ч э M д м = M о э M ч э M и м ( 7 )
Figure 00000009
где CОС - коэффициент передачи цепи «датчик смещения - датчик силы» (фиг.2), г·см/рад,
M и м = C о с ( Δ с м ц м ) 10 4 l ч э , ( 8 )
Figure 00000010
M ч э = M д ч э + M т ч э , M о э = M д о э + M т о э ( 9 )
Figure 00000011
M д ч э = m ч э l ч э q sin ( ϕ о с н ( β ч э β о э ) ) , ( 10 )
Figure 00000012
M д о э = m о э l о э q sin ( ϕ о с н + β о э ) , ( 11 )
Figure 00000013
Если справедливы соотношения sin βэ≈βэ, тогда
M д ч э = m ч э l ч э q ( sin ϕ о с н ( β ч э β о э ) cos ϕ о с н ) , ( 12 )
Figure 00000014
M д о э = m о э l о э q ( sin ϕ о с н + β о э cos ϕ о с н ) , ( 13 )
Figure 00000015
Математическая модель (7) с учетом (12) и (13) имеет вид
C о э m о э l о э q cos ϕ о с н C ч э 0 m ч э l ч э q cos ϕ о с н C ч э + m ч э l ч э q cos ϕ о с н 1 ξ C О С C О С 1 β о э β ч э M д м = M о э M ч э M и м ( 14 )
Figure 00000016
где M о э = m о э l о э q sin ϕ о с н + M т о э
Figure 00000017
, M ч э = m ч э l ч э q sin ϕ о с н + M т ч э
Figure 00000018
.
Математическая модель (14) используется при прогнозировании выходного сигнала и положения оси чувствительности акселерометра по формулам
β Δ = β ч э β о э , ( 15 )
Figure 00000019
U в ы х = M д м K в ы х , ( 16 )
Figure 00000020
В выражениях (1)-(16) введены обозначения:
βчэ, βоэ - угловая деформация ЧЭ и ОЭ, рад,
ξ = l l ч э l ч э
Figure 00000021
(lчэ - расстояние между ц.м. ЧЭ и подвесом ЧЭ, см, l - расстояние между подвесами ОЭ и ЧЭ, см),
( Δ с м ц м ) = 10 4 l ч э β
Figure 00000022
- суммарное смещение (расстояние ц.м. ЧЭ от подвеса ОЭ на фиг.1б), мкм,
( Δ с м ц м ) c
Figure 00000023
- начальное (собственное) смещение ц.м. ЧЭ от линии «0-0» на фиг.1б, мкм,
Δ с м п л
Figure 00000024
- смещение подвеса ОЭ (расстояние между подвесом ОЭ и линией «0-0» на фиг.1б), мкм,
( Δ с м ц м ) = U с м / K в х
Figure 00000025
- смещение ц.м. ЧЭ при подаче сигнала UCM с источника 8, мкм,
Kвх - коэффициент преобразования цепи «сигнал U с м
Figure 00000026
- смещение ц.м. ЧЭ», В/мкм,
Cоэ, Cчэ - угловая жесткость подвесов ОЭ и ЧЭ, г·см/рад,
M д о э
Figure 00000027
, M д ч э
Figure 00000028
- моменты небаланса ОЭ и ЧЭ, г·см,
M т о э
Figure 00000029
, M т ч э
Figure 00000030
- момент сопротивления ОЭ и ЧЭ с учетом тяжения датчика смещения, г·см,
mоэ, mчэ - масса ОЭ и ЧЭ, г,
lоэ - расстояние между ц.м. ОЭ и подвесом ОЭ, см,
q - ускорение, g,
φосн - угол поворота основания (угол ориентации корпуса акселерометра относительно ускорения),
Способ определения параметров пластины для прогнозирования по формулам (15) и (16) осуществляют следующим образом:
- вычисляют коэффициенты Kвх и Kвых по формулам
K в х = [ U с м + ] [ U с м ] 2 Δ , ( 17 )
Figure 00000031
K в ы х = 2 M д ч э | U в ы х + | + | U в ы х | , ( 18 )
Figure 00000032
где [ U с м + ]
Figure 00000033
, [ U с м ]
Figure 00000034
- сигналы ± U с м
Figure 00000035
с предусилителя 7 при касании ц.м. ЧЭ противоположных сторон рабочей зоны пластины, ( [ U с м + ]
Figure 00000036
, [ U с м ]
Figure 00000034
на крутых участках фиг.4 не показаны),
2Δ - расстояние между противоположными сторонами рабочей зоны,
M д ч э
Figure 00000028
, U в ы х ±
Figure 00000037
- момент дебаланса ЧЭ и сигналы ± U в ы х
Figure 00000038
при ускорении силы тяжести ±1g,
- смещение (собственное) ц.м. ЧЭ (от линии «0-0» на фиг.1б) определяется по формуле
( Δ с м ц м ) c = ( U с м + + U с м ) / 2 K в х , ( 19 )
Figure 00000039
где ± U с м
Figure 00000040
- сигналы U с м
Figure 00000041
при касании края ЧЭ противоположных сторон рабочей зоны пластины (конец пологого участка на фиг.4),
- суммарная жесткость пластины определяется (с учетом (2) и (6)) по формуле
C = K в ы х Δ U в ы х 2 ( Δ с м ц м ) c 10 4 l ч э , ( 20 )
Figure 00000042
где ΔUвых - приращение сигнала Uвых при подаче сигнала Uсм для смещения ц.м. ЧЭ от ( Δ с м ц м ) c
Figure 00000023
до ( Δ с м ц м ) c
Figure 00000043
относительно линии «0-0». При этом, если U с м = U с м
Figure 00000044
, сигнал Uсм определяется по формуле
U с м = 2 K в х ( Δ с м ц м ) с , ( 21 )
Figure 00000045
- смещение подвеса ОЭ определяется по формуле (с учетом (2) и (6))
Δ с м п л = 10 4 l ч э K в ы х Δ U в ы х C , ( 22 )
Figure 00000046
где ΔUвых - приращение сигнала Uвых при подаче сигнала 0.5Uсм для смещения ц.м. ЧЭ от ( Δ с м ц м ) c
Figure 00000023
до линии «0-0».
При этом приращение суммарного момента M практически отсутствует, а ц.м. ЧЭ равноудален от противоположных сторон рабочей зоны пластины (при перемещении ц.м. ЧЭ на ( Δ с м ц м ) c
Figure 00000043
).
- угловую жесткость подвеса ЧЭ определяют (до сборки пластины или из кривой на фиг.4) по формулам
C Ч Э = ( m Ч Э 2 m K ) l Ч Э α , ( 23 )
Figure 00000047
C Ч Э = C ( 1 + ξ ) ( Δ с м ц м ) 10 4 l Ч Э ( Δ с м ц м ) 10 4 l Ч Э ξ β Δ , ( 24 )
Figure 00000048
В выражении (23) введены следующие обозначения:
α - угловая деформация подвеса ЧЭ, измеряемая автоколлиматором на этапе изготовления пластины (до сборки),
mчэ - масса ЧЭ после сборки,
mK - масса катушки датчика силы,
lчэ - расстояние между ц.м. ЧЭ и подвесом ЧЭ.
Выражение (24) сформировано с учетом (4) и (15), при этом
( Δ с м ц м ) = ( Δ с м ц м ) с Δ с м п л + U с м ± K в х , ( 25 )
Figure 00000049
β Δ = 10 4 [ U с м ± ] U с м ± K в х ( l max l ч э ) , ( 26 )
Figure 00000050
где U с м ±
Figure 00000051
- сигналы U с м
Figure 00000052
при касании края ЧЭ противоположных сторон рабочей зоны, [ U с м ± ]
Figure 00000053
- сигналы U с м
Figure 00000054
при касании ц.м. ЧЭ противоположных сторон рабочей зоны, lmax - расстояние между краем ЧЭ и подвесом ЧЭ.
- угловая жесткость подвеса ОЭ определяется по формуле (с учетом (6) и (20))
C О Э = ξ C Ч Э C C Ч Э C , ( 27 )
Figure 00000055
- маятниковость ОЭ определяется по формуле (с учетом (2) и (5))
m о э l о э = K в ы х U в ы х ϕ m ч э l ч э q sin ϕ о с н ξ C ч э sin ϕ о с н ( C о э + ξ C ч э ) , ( 28 )
Figure 00000056
где U в ы х ϕ
Figure 00000057
- приращение сигнала Uвых при повороте ОДГ на угол φосн.
- суммарный момент сопротивления пластины при смещении ц.м. ЧЭ определяется по формуле (с учетом (2) и (6))
M с м = K в ы х ( U в ы х ) с м C ( Δ с м ц м ) 10 4 l ч э , ( 29 )
Figure 00000058
где (Uвых)см - сигнал Uвых при подаче сигналов Uсм (для имитации смещения ц.м. ЧЭ) в требуемом диапазоне значений «задаваемого сигнала смещения». При этом калибровочное смещение Δ с м ц м
Figure 00000059
в (4) определяется по формуле
Δ с м ц м = U с м / K в х ( 30 )
Figure 00000060
На фиг.3 уменьшение наклона статической характеристики на пологом участке практически определяется моментом тяжения датчика смещения, вычисляемым по формуле (с учетом (5) и (9))
M т ч э = M с м M д ч э ξ C ч э C о э + ξ C ч э M д о э . ( 31 )
Figure 00000061
Путем компьютерного моделирования по математической модели (14) с использованием определяемых параметров пластины возможно исследование влияния дебаланса элементов пластины M д ч э
Figure 00000062
и M д о э
Figure 00000063
на стабильность положения оси чувствительности и на выходной сигнал акселерометра.
При этом смещение подвеса и края ЧЭ (фиг.1б) определяются по формулам
Δ 1 = 10 4 β о э l + Δ с м п л , ( 32 )
Figure 00000064
Δ 2 = 10 4 [ ( β ч э β о э ) l m a x + β о э l ] + Δ с м п л . ( 33 )
Figure 00000065
Таким образом, заявлен способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра, заключающийся в том, что на подвижном основании располагают акселерометр в первом положении, при котором ось чувствительности пластины акселерометра лежит в плоскости горизонта и перпендикулярно горизонтальной оси вращения основания. Отличительная особенность способа заключается в том, что подают калиброванные по уровню и знаку электрические сигналы на первый вход устройства обратной связи, имитируя смещение чувствительного элемента акселерометра, для каждого калиброванного сигнала измеряют сигнал Uвых на выходе и сигнал U с м
Figure 00000054
на втором входе устройства обратной связи и определяют зависимость Uвых от U с м
Figure 00000054
, затем устанавливают акселерометр во второе положение поворотом основания на малый угол φосн≈sinφосн и в этом положении повторяют действия, выполненные при первом положении, затем вычисляют параметры акселерометра.
Источники информации
1. RU 2087927 C1. Опубл. 20.08.97.
2. SU 1839841 A1. Опубл. 10.08.05
3. SU 1840726 A1. Опубл.27.07.08.
4. RU 02117950 C1. Опубл. 20.08.98.
5. Распопов В.Я. Микромеханические приборы. - М.: Машиностроение, 2007.
6. Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М.: Радио и связь, 1982.

Claims (1)

  1. Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра, заключающийся в том, что на подвижном основании располагают акселерометр в первом положении, при котором ось чувствительности пластины акселерометра лежит в плоскости горизонта и перпендикулярно горизонтальной оси вращения основания, отличающийся тем, что подают калиброванные по уровню и знаку электрические сигналы на первый вход устройства обратной связи, имитируя смещение чувствительного элемента акселерометра, для каждого калиброванного сигнала измеряют сигнал Uвых на выходе и сигнал U с м
    Figure 00000054
    на втором входе устройства обратной связи и определяют зависимость Uвых от U с м
    Figure 00000054
    , затем устанавливают акселерометр во второе положение поворотом основания на малый угол φосн≈sinφосн и в этом положении повторяют действия, выполненные при первом положении, затем вычисляют параметры акселерометра.
RU2013125072/28A 2013-05-29 2013-05-29 Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра RU2533752C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125072/28A RU2533752C1 (ru) 2013-05-29 2013-05-29 Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125072/28A RU2533752C1 (ru) 2013-05-29 2013-05-29 Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2533752C1 true RU2533752C1 (ru) 2014-11-20

Family

ID=53382815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125072/28A RU2533752C1 (ru) 2013-05-29 2013-05-29 Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533752C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114440923A (zh) * 2021-12-20 2022-05-06 中船航海科技有限责任公司 惯性器件测试系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2117950C1 (ru) * 1994-07-27 1998-08-20 Акционерное общество Московский институт электромеханики и автоматики Способ определения параметров прецизионных акселерометров
SU1839841A1 (ru) * 1978-10-04 2005-08-10 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Способ определения стабильности положения оси чувствительности маятникового компенсационного акселерометра
SU1840726A1 (ru) * 1981-01-29 2008-07-27 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Способ контроля маятникового поплавкового компенсационного акселерометра
RU2441246C1 (ru) * 2010-05-24 2012-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" Акселерометр
RU2477864C1 (ru) * 2011-11-30 2013-03-20 Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" Способ калибровки инерциального измерительного модуля по каналу акселерометров

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1839841A1 (ru) * 1978-10-04 2005-08-10 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Способ определения стабильности положения оси чувствительности маятникового компенсационного акселерометра
SU1840726A1 (ru) * 1981-01-29 2008-07-27 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Способ контроля маятникового поплавкового компенсационного акселерометра
RU2117950C1 (ru) * 1994-07-27 1998-08-20 Акционерное общество Московский институт электромеханики и автоматики Способ определения параметров прецизионных акселерометров
RU2441246C1 (ru) * 2010-05-24 2012-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" Акселерометр
RU2477864C1 (ru) * 2011-11-30 2013-03-20 Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" Способ калибровки инерциального измерительного модуля по каналу акселерометров

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114440923A (zh) * 2021-12-20 2022-05-06 中船航海科技有限责任公司 惯性器件测试系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8549917B2 (en) Microelectromechanical gyroscope with enhanced rejection of acceleration noises
JP5536994B2 (ja) 慣性センサ及び慣性検出装置
CN100559123C (zh) 一种mems陀螺仪的差分测量方法
JP5275661B2 (ja) 自己較正型加速度計
Shi et al. Design, fabrication and calibration of a high-G MEMS accelerometer
CN102455183A (zh) 三轴姿态传感器
Hou et al. A quadrature compensation method to improve the performance of the butterfly vibratory gyroscope
Zhang et al. Cross-coupling coefficient estimation of a nano-g accelerometer by continuous rotation modulation on a tilted rate table
RU154143U1 (ru) Чувствительный элемент микромеханического акселерометра
RU2533752C1 (ru) Способ определения параметров прецизионного кварцевого маятникового акселерометра
Klaus et al. Determination of model parameters for a dynamic torque calibration device
CN109239403B (zh) 一种基于时间测量的单器件虚拟加速度计及其实现方法
CN103712634A (zh) 光纤陀螺振动-磁场交叉耦合度的测量方法
Yan et al. An improved structural design for accelerometers based on cantilever beam‐mass structure
RU2533750C1 (ru) Способ измерения динамических характеристик кварцевого маятникового акселерометра (варианты)
Wang et al. Dynamic analysis of the resonator for resonant accelerometer
Sun et al. Investigation of cylindrical resonators’ damping asymmetry via analyzing q factor circumferential distribution
RU168085U1 (ru) Устройство для измерения углового ускорения
Pervez et al. Evaluation and calibration of an inertial measurement unit
Liu et al. Design and evaluation of a vibration sensor for measurement-while-drilling
CN109490574A (zh) 一种谐振式硅微加速度计的非线性振动分析方法
Kajánek Testing of the possibilities of using IMUs with different types of movements
CN117031070B (zh) 基于静电正负刚度平衡设计的准零刚度mems加速度计
CN201897479U (zh) 三轴姿态传感器
Kaldymov et al. Effects of friction in the pivots of the floating gyro node leading to unbalancing