Федеральное агентство по образованию

—————————————————————

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

М.И.Евстифеев, О.А.Степанов, И.Б.Челпанов

ИСПЫТАНИЯ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Учебное пособие

Рекомендовано учебно-методическим объединением

по университетскому политехническому образованию

в качестве учебного пособия для студентов высших

учебных заведений, обучающихся по направлению

150400 –Технологические машины и оборудование

Санкт-Петербург

Издательство ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»

2013

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

Евстифеев М.И., Степанов О.А., Челпанов И. Б.: Испытания микромеханических приборов. Учебное пособие. СПб.: Изд-во ???, 2013. ХХХс.

Научный редактор, доктор технических наук, ??.

Работа выполнена в рамках реализации инновационной образовательной программы Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики

государственного политехнического университета «Развитие политехнической системы подготовки кадров в инновационной среде науки и высокотехнологичных производств Северо-Западного региона Российской Федерации».

Учебное пособие призвано ликвидировать недостатки высшего технического образования, выражающиеся в поверхностном представлении о тематике и процедурах экспериментальных исследований. Пособие соответствует содержанию раздела дисциплины СД.04. ??? подготовки бакалавров и магистров по направлению ?????? - Технологические машины и оборудование. Пособие охватывает максимально широкий круг вопросов планирования, организации и проведения испытаний микромеханических датчиков и приборов (MEMS), в первую очередь микромеханических гироскопов, входящих в состав навигационных систем и комплексов подвижных объектов, а также выбора и проектирования некоторых технических средств для механических испытаний. Особое внимание обращено на формулирование технических требований к испытаниям, построение моделей погрешностей, статистическую обработку данных и интерпретацию результатов. В подборе исходных материалов в пособии сделан упор на нормативно-технические документы, в первую очередь государственные стандарты, излагающих общие подходы и положения, получившие широкое признание, а также содержащие наиболее лаконичные конкретные рекомендации. Определенное внимание уделено механическим стендам для испытаний. Изложение построено так, чтобы было возможно изучать содержание отдельно по главам в зависимости от интересов и круга деятельности. Большая библиография по испытаниям навигационных средств.

Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки магистров ?????? - Технологические машины и оборудование. Может быть использовано в системе непрерывного профессионального образования.

Ил. ??. Библиогр.: ?? назв.

© Евстифеев М.И.

© Степанов О.А.

© Челпанов И.Б.

© ???? 2013

Оглавление

Введение 5

1. Стандартизация показателей точности и других характеристик ДУС как самостоятельных приборов 6

2. Использование микромеханических гироскопов и акселерометров в прикладных задачах 12

2. Структуры устройств и алгоритмы преобразования в микромеханических датчиках 16

2.1. Структуры устройств преобразования и традиционные методы определения характеристик данных испытаний 16

2.2.. Алгоритмы преобразований для определения параметров детерминированных составляющих процессов 20

2.3. Алгоритмы преобразований для определения параметров недетерминированных составляющих процессов 23

2.4. Вариация Аллана как алгоритм одноканальной обработки данных 26

2.5. Общий подход к построению многоцелевых алгоритмов одноканальных преобразований 51

3. Определение параметров микромеханических приборов при испытаниях 60

3.1. Выработка и использование поправок на смещение нуля 60

3.2. Определение статической градуировочной характеристики 61

3.3. Определение порога чувствительности 68

3.4. Динамические погрешности при изменении угловой скорости 70

3.5. Дополнительные погрешности от перекоса осей 74

3.6. Динамическое воздействие перегрузок 76

3.7. Задачи и методы системно-ориентированной обработки результатов испытаний ДУС 80

3.8. Введение поправок на смещение нуля и анализ эффективности 86

4. Стендовое оборудование для испытаний микромеханических приборов 92

4.1. Определяемые характеристики и испытательные стенды 92

4.2. Роторные стенды 94

4.3. Вибростенды 101

4.4. Ударные стенды 111

4.5. Малогабаритные упрощенные стенды для исследовательских испытаний 118

4.6. Испытания на совместные воздействия 125

4.7. Анализ паспортных характеристик гироскопических ДУС 127

4.8. Вопросы обеспечения испытаний стендовым оборудованием 136

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 . Классификация испытаний (по ГОСТ 16504-81) 138

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 156