Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ

И ОПТИКИ

Факультет Компьютерных технологий и управления

ОТЧЕТ

О прохождении научно-исследовательской практики студентов, обучающихся по программе магистерской подготовки

210200.68.05 «Информационные технологии проектирования электронных средств»

За осенний семестр 2011

По теме: «Проектирование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров»

Магистр: Лысов А. Л.

Руководитель магистерской программы:

проф., д.т.н.: Ткалич В. Л.

Санкт-Петербург

2011

Введение 3

3. Интегральные акселерометры 5

3.1. Общие сведения 5

3.1.1. Пленочные пьезоэлектрические акселерометры 6

3.1.2. Объемные интегральные акселерометры 6

3.1.3. Поверхностные интегральные акселерометры 8

3.2. Точность интегральных акселерометров 15

3.2.1. Статическая точность 15

3.2.2. Шум акселерометров 17

Заключение 19

Список литературы 20

Введение

В современных гироскопических и навигационных системах стабилизации и управления дифференцирующие, интегрирующие гироскопы и акселерометры используются как основные чувствительные элементы систем, с помощью которых определяются параметры движения объекта.

Дифференцирующие гироскопы, или гироскопические измерители угловой скорости, предназначены для определения угловой скорости вращения объекта вокруг какой-либо из главных его осей и применяются как визуальные приборы и как чувствительные элементы в системах автоматического управления и стабилизации.

На современных сверхзвуковых самолетах дифференцирующие гироскопы применяются в демпферах рысканья, тангажа и крена для улучшения характеристик устойчивости и управляемости, а в автопилотах – для введения в управляющую функцию сигнала, пропорционального угловой скорости. Кроме того, гироскопические измерители угловой скорости находят широкое применение в счетно-решающих приборах управления и наведения самонаводящихся снарядов, в так же в танковыхи самоходных установках, в авиационных прицелах для выработки угла упреждения встречи снаряда с целью. На спутниках и космических кораблях дифференцирующие гироскопы могут быть использованы для демпфирования колебаний объекта относительно центра его масс.

Гироскопические измерители угловой скорости с двумя степенями свободы (обычно их называют датчиками угловых скоростей ДУС) служат для измерения гироскопического момента, развиваемого гироскопом при принудительных поворотах его ротора в абсолютном пространстве.

Интегрирующий гироскоп представляет собой гироскопический интегратор угловой скорости объекта, с помощью которого определяют угол поворота объекта путем интегрирования составляющей его угловой скорости вокруг оси измерения. Интегрирующие гироскопы находят применение как чувствительные элементы в автопилотах и навигационных системах управления.

Наиболее совершенными приборами данного типа являются поплавковые интегрирующие гироскопы (ПИГ), которые в основном применяются в инерциальных системах навигации для построения гиростабилизированной платформы, воспроизводящей выбранную систему координат инерциальной системы.

Акселерометры линейных ускорений предназначены для измерения линейных ускорений движущегося объекта и преобразования этих ускорений в сигналы, которые используются для регистрации или управления траекторией движения объекта. В автопилотах управляемых снарядов и ракет сигналы акселерометров, пропорциональные траекторным ускорениям объекта, используются для ограничения отклонений рулей по допустимым перегрузкам.

В инерциальных системах навигации акселерометры и акселерометры-интеграторы используются как чувствительные элементы, с помощью которых определяют составляющие ускорения и скорости движения центра масс объекта в выбранной системе координат. Для этого они устанавливаются на гиростабилизированную платформу, которая сохраняет положение выбранной системы координат с высокой степенью точности во времени. Чувствительным элементом акселерометров и акселерометров-интеграторов, воспринимающим действие ускорений, является инерционная масса, имеющая линейное перемещение относительно корпуса, или физический маятник.

В зависимости от назначения к дифференцирующим, интегрирующим гироскопам и акселерометрам предъявляются различные требования как с точки зрения их статических характеристик (диапазона и точности измерения, линейности характеристики, порога чувствительности, стабильности характеристики и т.д.), так и динамических (частоты собственных колебаний, степени затухания – демпфирования, полосы пропускания и динамических ошибок в заданном диапазоне частот).