Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика
Предложена базовая схема построения двухосного мультисенсорного инерциального датчика (МИД), позволяющего одновременно измерять переносные линейное ускорение и угловую скорость по двум осям в связанной с летательным аппаратом системе координат. В качестве инерциальных чувствительных элементов МИД со...
Збережено в:
| Дата: | 2003 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2003
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70718 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика / Н.А. Мухоед // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2003. — № 6. — С. 41-45. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70718 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-707182014-11-12T03:02:00Z Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика Мухоед, Н.А. Сенсоэлектроника Предложена базовая схема построения двухосного мультисенсорного инерциального датчика (МИД), позволяющего одновременно измерять переносные линейное ускорение и угловую скорость по двум осям в связанной с летательным аппаратом системе координат. В качестве инерциальных чувствительных элементов МИД содержит только акселерометры. Такой мультисенсорный датчик может быть применен в инерциальных измерительных блоках для систем управления движением маневренных летательных аппаратов. На основании ранее выдвинутых требований осуществлен выбор базовых элементов (акселерометра и вибропривода). 2003 Article Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика / Н.А. Мухоед // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2003. — № 6. — С. 41-45. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70718 681.253 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника |
| spellingShingle |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника Мухоед, Н.А. Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Предложена базовая схема построения двухосного мультисенсорного инерциального датчика (МИД), позволяющего одновременно измерять переносные линейное ускорение и угловую скорость по двум осям в связанной с летательным аппаратом системе координат. В качестве инерциальных чувствительных элементов МИД содержит только акселерометры. Такой мультисенсорный датчик может быть применен в инерциальных измерительных блоках для систем управления движением маневренных летательных аппаратов. На основании ранее выдвинутых требований осуществлен выбор базовых элементов (акселерометра и вибропривода). |
| format |
Article |
| author |
Мухоед, Н.А. |
| author_facet |
Мухоед, Н.А. |
| author_sort |
Мухоед, Н.А. |
| title |
Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика |
| title_short |
Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика |
| title_full |
Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика |
| title_fullStr |
Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика |
| title_full_unstemmed |
Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика |
| title_sort |
выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2003 |
| topic_facet |
Сенсоэлектроника |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70718 |
| citation_txt |
Выбор базовых элементов двухосного мультисенсорного инерциального датчика / Н.А. Мухоед // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2003. — № 6. — С. 41-45. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT muhoedna vyborbazovyhélementovdvuhosnogomulʹtisensornogoinercialʹnogodatčika |
| first_indexed |
2025-07-05T19:54:54Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:54:54Z |
| _version_ |
1836838073969672192 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 6
41
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
21.02�25.09 2003 ã.
Îïïîíåíòû ê. ò. í. Â. Ê. ËÎÏÓØÅÍÊÎ
(ÌÍÈÈÏÌ "Ðèòì", ã. Êèåâ),
ê. ò. í. Â. Ñ. ÃÎËÓÁ (ÍÏÔ VD MAIS, ã. Êèåâ)
Í. À. ÌÓÕÎÅÄ
Óêðàèíà, ÍÒÓÓ «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò»
E-mail: Natalya.Muhoid@ucrf.gov.ua
Ïðåäñòàâëåíû îñíîâíûå ðåçóëüòàòû
âûáîðà áàçîâûõ ýëåìåíòîâ ïðè ïðîåê-
òèðîâàíèè äâóõîñíîãî ìóëüòèñåíñîðíî-
ãî èíåðöèàëüíîãî äàò÷èêà íà îòäåëü-
íûõ àêñåëåðîìåòðàõ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïî-
ëó÷èëè ìóëüòèñåíñîðíûå äàò÷èêè, êîãäà ê îäíîìó
ïðåîáðàçîâàòåëþ ïîäêëþ÷àåòñÿ ðÿä ÷óâñòâèòåëüíûõ
ýëåìåíòîâ (ñåíñîðîâ), âîñïðèíèìàþùèõ ðàçëè÷íûå
èëè îäíîòèïíûå âåëè÷èíû.  ñâÿçè ñ ýòèì ïðåäñòàâ-
ëÿåòñÿ àêòóàëüíîé ðàçðàáîòêà ìóëüòèñåíñîðíîãî èíåð-
öèàëüíîãî äàò÷èêà (ÌÈÄ) äëÿ ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ
ìàíåâðåííûìè ëåòàòåëüíûìè àïïàðàòàìè (ËÀ) ñ ñî-
âìåùåíèåì èçìåðèòåëÿ ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ è óãëî-
âîé ñêîðîñòè â îäíîì ëèíåéíîì àêñåëåðîìåòðå.
Èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ïîñòðîåíèÿ ìóëüòèñåíñîð-
íûõ äàò÷èêîâ ïðîâîäÿòñÿ ñ íà÷àëà 1980-õ ãîäîâ, êîã-
äà â ðàáîòå [1] áûë ïðåäëîæåí ìåòîä èçìåðåíèÿ àê-
ñåëåðîìåòðîì ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ è óãëîâîé ñêî-
ðîñòè ïîäâèæíîãî îáúåêòà. Àêñåëåðîìåòð ñîâåðøà-
åò âûíóæäåííîå îòíîñèòåëüíîå êîëåáàòåëüíîå äâèæå-
íèå ñ ïîñòîÿííîé çàäàííîé ÷àñòîòîé è àìïëèòóäîé, à
òàêæå óãëîâîå äâèæåíèå âìåñòå ñ ËÀ. Ïðè ýòîì ëè-
íåéíîå óñêîðåíèå èçìåðÿåòñÿ àêñåëåðîìåòðîì íåïî-
ñðåäñòâåííî, à óãëîâàÿ ñêîðîñòü � ïîñðåäñòâîì èç-
ìåðåíèÿ óñêîðåíèÿ Êîðèîëèñà wC, âîçíèêàþùåãî ïðè
ñîçäàíèè òðåáóåìîé îòíîñèòåëüíîé ëèíåéíîé ñêîðî-
ñòè äâèæåíèÿ àêñåëåðîìåòðà è íàëè÷èè ïåðåíîñíîé
óãëîâîé ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ËÀ. Òðåáóåìîå êîëåáà-
òåëüíîå äâèæåíèå, êîòîðîå çàäàåòñÿ àêñåëåðîìåòðó,
ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíî â âèäå âðàùàòåëüíîãî èëè
ïîñòóïàòåëüíî-âèáðàöèîííîãî äâèæåíèÿ.
Ñëåäóåò ðàçëè÷àòü äâà ïðèíöèïèàëüíî ðàçíûõ òèïà
ìóëüòèñåíñîðíûõ äàò÷èêîâ: ìèêðîìåõàíè÷åñêèå äàò-
÷èêè (àêñåëåðîìåòðû è ïðèâîä èçãîòîâëåíû ïî òåõ-
íîëîãèè ìèêðîìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè íà îáùåé ïëà-
ñòèíå êðåìíèÿ) è äàò÷èêè, ïîñòðîåííûå íà îòäåëü-
íûõ àêñåëåðîìåòðàõ. Ðàáîòàþùèé ìàêåò ìóëüòèñåí-
ñîðíîãî äàò÷èêà íà îòäåëüíûõ àêñåëåðîìåòðàõ [2] áûë
ïîñòðîåí â ÎÀÎ �Ðàìåíñêîå ïðèáîðîñòðîèòåëüíîå ÊÁ�
(Ðîññèÿ). Ýòîò ìàêåò èìååò äâå îñè ÷óâñòâèòåëüíîñ-
òè: ïî óãëîâîé ñêîðîñòè � ïåðïåíäèêóëÿðíóþ ïëîñ-
êîñòè ïëàíøàéáû ïîâîðîòíîãî ñòîëà, ïî ëèíåéíîìó
óñêîðåíèþ � ïåðïåíäèêóëÿðíóþ ïëîñêîñòè ïëàíøàé-
áû äëÿ óñòàíîâêè àêñåëåðîìåòðîâ.  êà÷åñòâå ïðè-
âîäà èñïîëüçîâàëñÿ ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêèé äâèãàòåëü.
Âèáðàöèÿ àêñåëåðîìåòðîâ ïðîâîäèëàñü íà ÷àñòîòàõ,
ÂÛÁÎÐ ÁÀÇÎÂÛÕ ÝËÅÌÅÍÒÎÂ ÄÂÓÕÎÑÍÎÃÎ
ÌÓËÜÒÈÑÅÍÑÎÐÍÎÃÎ ÈÍÅÐÖÈÀËÜÍÎÃÎ ÄÀÒ×ÈÊÀ
áëèçêèõ ê ñîáñòâåííîé ÷àñòîòå âèáðîïðèâîäà.  êà-
÷åñòâå ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà èñïîëüçîâàëèñü àê-
ñåëåðîìåòðû ñîáñòâåííîãî ïðîèçâîäñòâà. Äîñòèãíó-
òûé ïîðîã ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïî óãëîâîé ñêîðîñòè
ñîñòàâèë 0,1 °/ñ â äèàïàçîíå èçìåðåíèÿ ëèíåéíîãî
óñêîðåíèÿ ± 20g.
Âìåñòå ñ òåì àíàëèç ïóáëèêàöèé ïîêàçàë, ÷òî ïðè
ðàññìîòðåíèè âîïðîñîâ ñîçäàíèÿ ìóëüòèñåíñîðíîãî
äàò÷èêà äëÿ èçìåðåíèÿ ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ è óãëî-
âîé ñêîðîñòè îñòàþòñÿ íåðåøåííûìè âîïðîñû ïðî-
åêòèðîâàíèÿ ÌÈÄ ðàçëè÷íûõ ñõåì ïîñòðîåíèÿ äëÿ
îïðåäåëåííûõ êëàññîâ ËÀ.
Îäíèì èç îòâåòñòâåííûõ ýòàïîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ â
ðàçðàáîòêå ñîâðåìåííûõ äàò÷èêîâ ÿâëÿåòñÿ âûáîð
áàçîâûõ ýëåìåíòîâ. Òàêîé âûáîð ïðåäïîëàãàåò îïðå-
äåëåíèå ôèçè÷åñêîãî ïðèíöèïà äåéñòâèÿ, ôóíêöèî-
íàëüíîé ñõåìû, òàêòèêî-òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê
ýòèõ áàçîâûõ ýëåìåíòîâ. Îò ïðàâèëüíîñòè âûáîðà
áàçîâûõ ýëåìåíòîâ çàâèñÿò ÷óâñòâèòåëüíîñòü è òî÷-
íîñòü ïðîåêòèðóåìîãî äàò÷èêà, êîòîðûå äîëæíû óäîâ-
ëåòâîðÿòü òðåáîâàíèÿì, ïðåäúÿâëÿåìûì â ñôåðå åãî
ïðèìåíåíèÿ. Öåëüþ ýòîé ñòàòüè ÿâëÿåòñÿ âûáîð è ðàñ-
÷åò ïàðàìåòðîâ ðàáîòû àêñåëåðîìåòðà è ïðèâîäíîãî
ìåõàíèçìà äëÿ ÌÈÄ, ïàðàìåòðû êîòîðîãî ïðåäñòàâ-
ëåíû â òàáë. 1, íà îñíîâàíèè òðåáîâàíèé ê áàçîâûì
ýëåìåíòàì, èçëîæåííûì â ðàáîòå [3].
Ñõåìà ïîñòðîåíèÿ äâóõîñíîãî ìóëüòèñåíñîðíîãî
äàò÷èêà
 ñëó÷àå ðåàëèçàöèè ñõåìû ïîñòðîåíèÿ äâóõîñ-
íîãî ÌÈÄ, ñîäåðæàùåãî äâà èçìåðèòåëüíûõ ýëåìåíòà
(ïî îäíîìó àêñåëåðîìåòðó íà êàæäóþ îñü), âèáðàöè-
îííûå äâèæåíèÿ àêñåëåðîìåòðîâ âûçûâàþò ñèëû ðå-
àêöèè, äåéñòâóþùèå íà îñíîâàíèå ÌÈÄ. ×òîáû èñ-
êëþ÷èòü äåéñòâèå ýòèõ íåæåëàòåëüíûõ ñèë, ìîæíî
óñòàíîâèòü ïî êàæäîé îñè áàëàíñèðîâî÷íóþ ìàññó,
âèáðèðóþùóþ ñèíõðîííî, ÷òî óñëîæíÿåò êîíñòðóê-
öèþ ìåõàíè÷åñêîé ÷àñòè äàò÷èêà. Îäíàêî åñëè óñòà-
Òàáëèöà 1
Ïàðàìåòð
Êàíàë èçìåðå-
íèÿ ëèíåéíîãî
óñêîðåíèÿ
Êàíàë èçìåðå-
íèÿ óãëîâîé
ñêîðîñòè
Äèàïàçîí èçìåðåíèÿ ± 50 g ± 300 °/ñ
Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ,
ïðèâåäåííàÿ ê âåðõíåìó
ïðåäåëó
≤ 2% 5 ÷10%
Ïîðîã ÷óâñòâèòåëüíîñòè 10–3 g 3 °/ñ
Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ 30 Ãö 30 Ãö
42
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 6
íîâèòü âìåñòî áàëàíñèðîâî÷íîé ìàññû åùå îäèí àê-
ñåëåðîìåòð (ïî êàæäîé èç îñåé), òî óñëîæíåíèå êîí-
ñòðóêöèè ìåõàíè÷åñêîé ÷àñòè äàò÷èêà áóäåò îïðàâäà-
íî âîçðàñòàíèåì òî÷íîñòè èçìåðåíèÿ è ÷óâñòâèòåëü-
íîñòè ïî êàíàëàì óãëîâîé ñêîðîñòè è ëèíåéíîãî óñ-
êîðåíèÿ â äâà ðàçà.
Êðîìå òîãî, èñïîëüçîâàíèå ïàðû ëèíåéíûõ àêñå-
ëåðîìåòðîâ äëÿ îäíîâðåìåííîãî èçìåðåíèÿ êîìïî-
íåíòû ïåðåíîñíîãî ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ ïî îäíîé îñè
è êîìïîíåíòû ïåðåíîñíîé óãëîâîé ñêîðîñòè ïî äðó-
ãîé îñè ËÀ ïîçâîëÿåò:
� âûäåëèòü èç âûõîäíûõ ñèãíàëîâ àêñåëåðîìåò-
ðîâ ñèãíàëû, ïðîïîðöèîíàëüíûå ëèíåéíîìó óñêîðå-
íèþ è óãëîâîé ñêîðîñòè;
� îñóùåñòâèòü òðåáóåìîå óñèëåíèå äîñòàòî÷íî
ìàëîãî ïî âåëè÷èíå ïåðåìåííîãî ñèãíàëà, çàâèñÿùåãî
îò óãëîâîé ñêîðîñòè.
Ïîýòîìó â êà÷åñòâå èíåðöèàëüíûõ ÷óâñòâèòåëüíûõ
ýëåìåíòîâ áàçîâàÿ ñõåìà ïîñòðîåíèÿ äâóõîñíîãî ÌÈÄ
ñîäåðæèò ÷åòûðå ëèíåéíûõ àêñåëåðîìåòðà (ðèñ. 1).
Îñè ÷óâñòâèòåëüíîñòè (îíè æå � èçìåðèòåëüíûå îñè)
àêñåëåðîìåòðîâ À1 è À2 ïàðàëëåëüíû îñè õ3 ËÀ, íî
ïðîòèâîïîëîæíî íàïðàâëåíû. Ó àêñåëåðîìåòðîâ À3
è À4 îñè ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïàðàëëåëüíû îñè õ1 ËÀ è
òàêæå ïðîòèâîïîëîæíî íàïðàâëåíû. Àêñåëåðîìåòðû
óñòàíîâëåíû íà îñíîâàíèè, êîòîðîå ïðè ïîìîùè ïðè-
âîäíîãî ìåõàíèçìà ñîâåðøàåò îòíîñèòåëüíîå ïîñòó-
ïàòåëüíî-âèáðàöèîííîå äâèæåíèå ñ ïîñòîÿííîé ÷àñ-
òîòîé ωâ=2πfâ âäîëü îñè õ2 ËÀ, ãäå fâ � ÷àñòîòà ãåíå-
ðèðóåìûõ ñèíóñîèäàëüíûõ ñèãíàëîâ.
 ñëó÷àå, êîãäà ËÀ ñîâåðøàåò ïðîñòðàíñòâåííîå ïå-
ðåíîñíîå äâèæåíèå ñ ëèíåéíûì óñêîðåíèåì
{ }321 ;; wwwwe =
r
è óãëîâîé ñêîðîñòüþ { }321 ;; ΩΩΩ=Ω
r
,
êàæóùèåñÿ óñêîðåíèÿ, èçìåðÿåìûå ïàðîé àêñåëåðîìåò-
ðîâ À1 è À2 è ïàðîé àêñåëåðîìåòðîâ À3 è À4, îïðåäåëÿ-
þòñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, ñëåäóþùèìè âûðàæåíèÿìè:
( ) +ωωΩ+±= txgwa ââ0133
2,1 cos2–
( ) tx â0132 sinωΩ+ΩΩ+ & ; (1)
( ) +ωωΩ±= txgwa ââ0311
4,3 cos2––
( ) tx â0321 sin– ωΩΩΩ+ & ,
ãäå â ïàðíûõ çíàêàõ « ± » çíàê « + » ñîîòâåòñòâóåò àêñåëåðîìåòðàì À1 è À3,
Ðàçäåëåíèå èíôîðìàöèè î êîìïîíåíòàõ ïåðåíîñ-
íûõ ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ è óãëîâîé ñêîðîñòè ïðîèñ-
õîäèò ïóòåì ïîñòðîåíèÿ îòäåëüíûõ êàíàëîâ ïî ëèíåé-
íîìó óñêîðåíèþ è óãëîâîé ñêîðîñòè â ñèñòåìå îáðà-
áîòêè âûõîäíûõ ñèãíàëîâ àêñåëåðîìåòðîâ. Ïðèíöèï
ðàçäåëåíèÿ èíôîðìàöèè î êîìïîíåíòàõ ëèíåéíîãî óñ-
êîðåíèÿ è óãëîâîé ñêîðîñòè è ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà
ýëåêòðîííîãî ïðîöåññîðà îïèñàíû â ðàáîòå [3]. Ïðå-
èìóùåñòâî ïðåäëîæåííîãî ïðèíöèïà ñîñòîèò â òîì,
÷òî áîëüøèíñòâî âîçìóùàþùèõ âëèÿíèé îò íåèçìå-
ðÿåìûõ êèíåìàòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ äâèæåíèÿ àêñå-
ëåðîìåòðà, âîçíèêàþùèõ â âûõîäíîì ñèãíàëå àêñå-
ëåðîìåòðà, îáíóëÿåòñÿ ïðè èíòåãðèðîâàíèè ïî ïîë-
íîìó ïåðèîäó âèáðàöèè.
Íà ïðèìåðå ïàðû àêñåëåðîìåòðîâ À1 è À2 ïðåä-
ñòàâëåíû îñíîâíûå âûðàæåíèÿ îöåíîê ðàçäåëåíèÿ èí-
ôîðìàöèè î êîìïîíåíòàõ ïåðåíîñíûõ ëèíåéíîãî óñ-
êîðåíèÿ è óãëîâîé ñêîðîñòè.
Êàê âèäíî èç âûðàæåíèÿ (1), âûõîäíûå ñèãíàëû
a1 è à2 àêñåëåðîìåòðîâ À1 è À2 ñîäåðæàò ïîñòîÿííóþ
èëè ìåäëåííî ìåíÿþùóþñÿ ñîñòàâëÿþùóþ, ïðîïîð-
öèîíàëüíóþ ëèíåéíîìó óñêîðåíèþ w3, è ãàðìîíè÷åñ-
êóþ ñîñòàâëÿþùóþ (íà äîñòàòî÷íî âûñîêîé ÷àñòîòå
ωâ âèáðàöèè ïðèâîäà, êîòîðàÿ íà ïîðÿäîê âûøå ñîá-
ñòâåííîé ÷àñòîòû äâèæåíèÿ îáúåêòà), àìïëèòóäà êî-
òîðîé ïðîïîðöèîíàëüíà óãëîâîé ñêîðîñòè Ω1 êîëå-
áàíèÿ àêñåëåðîìåòðà.
 ðåçóëüòàòå ïðåäâàðèòåëüíîãî âû÷èòàíèÿ âûõîä-
íûõ ñèãíàëîâ àêñåëåðîìåòðîâ À1 è À2 ïî êàíàëó ëè-
íåéíîãî óñêîðåíèÿ ôîðìèðóåòñÿ ðàçíîñòü, êîòîðàÿ â
äàëüíåéøåì, ïîñëå èíòåãðèðîâàíèÿ ïî ïîëíîìó ïå-
ðèîäó âèáðàöèè â2 ωπ=T , è ÿâëÿåòñÿ âûõîäíûì ñèã-
íàëîì ýëåêòðîííîãî ïðîöåññîðà ïî êàíàëó ëèíåéíî-
ãî óñêîðåíèÿ. Îöåíêà 3ŵ èçìåðÿåìîé ñîñòàâëÿþùåé
w3 âåêòîðà ïåðåíîñíîãî ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ îïèñû-
âàåòñÿ âûðàæåíèåì
( ) ( )33
0
21
3 2
1ˆ gwdtaa
T
w
T
−=−= ∫ . (2)
Ðèñ. 1. Áàçîâàÿ ñõåìà ïîñòðîåíèÿ
äâóõîñíîãî ìóëüòèñåíñîðíîãî
èíåðöèàëüíîãî äàò÷èêà
x3
x2
wC1 g3 A
4 A3 w1 x1
wC3
w3
A1
A2
g3
Ω3
Ω1
Ω2
O
ρ&
Ðèñ. 2. Äèàãðàììû, ïîÿñíÿþùèå ðàáîòó ýëåêòðîííîãî
ïðîöåññîðà
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
w
Cosω t
Sinωt
Sgn cos ωt
w·Sgn cos ωt
Sgn cos ωt·Cos ωt
Sgn cos ωt·Sin ωt
t
t
t
t
t
t
t
4T 2T 43T T
àêñåëåðîìåòðàì À2 è À4;
ïðîåêöèè âåêòîðà óñêîðåíèÿ ñèëû òÿãîòåíèÿ Çåìëè
íà îñè õ1 è õ3 ËÀ;
âåêòîð óãëîâîãî óñêîðåíèÿ;
àìïëèòóäà âèáðàöèè, îïèñûâàåìîé âåêòîðîì îòíî-
ñèòåëüíîãî äâèæåíèÿ { }0;sin;0 â0 tx ω=ρ
r
;
âðåìÿ.
à çíàê «�» �
g1, g3 �
Ω
r
& �
õ0�
t �
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 6
43
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Ïî êàíàëó óãëîâîé ñêîðîñòè Ω1 äëÿ èñêëþ÷åíèÿ
äîñòàòî÷íî áîëüøîé ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé, ïðî-
ïîðöèîíàëüíîé ïîñòóïàòåëüíîìó óñêîðåíèþ w3, âû-
ïîëíÿåòñÿ ïðåäâàðèòåëüíîå ñëîæåíèå âûõîäíûõ ñèã-
íàëîâ àêñåëåðîìåòðîâ. Ïðè ýòîì ôîðìèðóåòñÿ äîñ-
òàòî÷íî ìàëûé ïî âåëè÷èíå ïåðåìåííûé ñèãíàë, çà-
âèñÿùèé îò óãëîâîé ñêîðîñòè Ω1:
( ) txtxaa â0132ââ01
21 sin 2cos4 ωΩ+ΩΩ+ωωΩ=+ & . (3)
Ïîñëå óñèëåíèÿ ýòîãî ñèãíàëà íà òðåáóåìûé êî-
ýôôèöèåíò ky âûðàæåíèå (3) äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñèãíàëà
ñ ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé ïî óãëîâîé ñêîðîñòè Ω1
ìîäóëèðóåòñÿ ïî ôóíêöèè Sign cosωât (ñì. ðèñ. 2). Â
ðåçóëüòàòå ïîñëåäóþùåãî èíòåãðèðîâàíèÿ ïî ïåðèî-
äó Ò ïîëó÷àåòñÿ ñèãíàë, ëèíåéíî çàâèñÿùèé îò èçìå-
ðÿåìîé ñîñòàâëÿþùåé Ω1 âåêòîðà ïåðåíîñíîé óãëî-
âîé ñêîðîñòè. Çíà÷åíèå îöåíêè ïåðåíîñíîé óãëîâîé
ñêîðîñòè Ω1 íà âûõîäå ýëåêòðîííîãî ïðîöåññîðà ïî
êàíàëó ïåðåíîñíîé óãëîâîé ñêîðîñòè îïèñûâàåòñÿ
âûðàæåíèåì
( ) 1yâ
0
21
0
1 2cosSign
16
ˆ Ω=ω+=Ω ∫ ktdtaa
x
k T
y . (4)
Ïîäðîáíî ïðèíöèï èçìåðåíèÿ àêñåëåðîìåòðîì
ïåðåíîñíûõ ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ è óãëîâîé ñêîðîñ-
òè ËÀ â ñâÿçàííîé ñ íèì ñèñòåìå êîîðäèíàò ðàññìîò-
ðåí â ðàáîòå [3].
Àêñåëåðîìåòð
Âûáîð àêñåëåðîìåòðà îñóùåñòâëÿåòñÿ èñõîäÿ èç
òðåáóåìûõ çíà÷åíèé õàðàêòåðèñòèê äàò÷èêà, ïðåäñòàâ-
ëåííûõ â òàáë. 2. Âåðõíèé ïðåäåë èçìåðåíèÿ àêñåëå-
ðîìåòðà äîëæåí îáåñïå÷èòü òðåáóåìûå çíà÷åíèÿ íå
òîëüêî âåðõíåãî ïðåäåëà èçìåðåíèÿ ëèíåéíîãî óñêî-
ðåíèÿ, íî è êîðèîëèñîâà óñêîðåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþ-
ùåãî âåðõíåìó ïðåäåëó èçìåðåíèÿ óãëîâîé ñêîðîñ-
òè. Ïîðîãîâàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü àêñåëåðîìåòðà îï-
ðåäåëÿåòñÿ íàèìåíüøèì èç ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ � ìè-
íèìàëüíîãî ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ ËÀ è ìèíèìàëüíî-
ãî êîðèîëèñîâà óñêîðåíèÿ àêñåëåðîìåòðà. Òðåáîâà-
íèå ïî ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ ïðåäúÿâëÿåòñÿ èñõîäÿ èç
óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ ìèíèìàëüíûõ àìïëèòóäíûõ è
ôàçîâûõ èñêàæåíèé íà âûõîäå äàò÷èêà.
Íà îñíîâàíèè âûøåñêàçàííîãî äëÿ ïîñòðîåíèÿ
äâóõîñíîãî ÌÈÄ ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèìåíèòü ïðåöèçè-
îííûé ìàëîãàáàðèòíûé ìàÿòíèêîâûé êîìïåíñàöèîí-
íûé àêñåëåðîìåòð (ÌÊÀ) ñ òîðñèîííûì óïðóãèì ïîä-
âåñîì ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà. Ýòîò ýëåêòðîìåõà-
íè÷åñêèé ÌÊÀ ïðåäíàçíà÷åí äëÿ áåñïëàòôîðìåííûõ
èíåðöèàëüíûõ íàâèãàöèîííûõ ñèñòåì (ÁÈÍÑ) è óï-
ðàâëåíèÿ äâèæåíèåì áåñïèëîòíûìè âûñîêîìàíåâðåí-
íûìè ËÀ è èìååò ñëåäóþùèå òåõíè÷åñêèå õàðàêòå-
ðèñòèêè [4]:
� äèàïàçîí èçìåðåíèÿ ±75 g;
� ïîðîã ÷óâñòâèòåëüíîñòè 10�4 g;
� êëàññ òî÷íîñòè 0,01%;
Òàáëèöà 2
Âåðõíèé ïðåäåë èçìåðåíèÿ 55 g
Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ ≤ 0,5%
Ïîðîã ÷óâñòâèòåëüíîñòè 5⋅10–4 g
Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ 400÷500 Ãö
Ðèñ. 3. Áàçîâàÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÌÊÀ
ñ òîðñèîííûì ÓÏ ×Ý
Iîñ
3
2
1
α
B
Fîñ
Rí
7
6
5
4
Iîñ
x1
x2
w3 x3
g
r
Uâûõ
Î
� ãàáàðèòíûå ðàçìåðû 30×21×23 ñì;
� ìàññà íå áîëåå 50 ã.
Àíàëîãàìè äàííîãî ÌÊÀ ÿâëÿþòñÿ ñîâðåìåííûå
ìàÿòíèêîâûå êîìïåíñàöèîííûå àêñåëåðîìåòðû òèïà
À-4 (ôèðìà Litton, ÑØÀ) è ÀÊ-5 (ÍÏÎ «Òåìï», Ðîñ-
ñèÿ), êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ â êîìáèíèðîâàííûõ
(èíåðöèàëüíîå íàâåäåíèå � ñàìîíàâåäåíèå) ñèñòå-
ìàõ íàâåäåíèÿ (ÑÍ) àâèàöèîííûõ ðàêåò íà ó÷àñòêå
ðàáîòû ÁÈÍÑ ÑÍ. Àêñåëåðîìåòðû ýòîãî òèïà äîñòà-
òî÷íî ñâîáîäíî (áåç ñïåöèàëüíûõ ñëîæíûõ êîíñò-
ðóêòèâíûõ äîðàáîòîê) îáåñïå÷èâàþò ëþáîé òðåáóå-
ìûé äèàïàçîí èçìåðåíèÿ, èìåþò ïîâûøåííóþ òî÷-
íîñòü, ìàëûå (ïî ñðàâíåíèþ ñ ýëåêòðîìåõàíè÷åñêè-
ìè ÌÊÀ ñ ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèì áàëî÷íûì óïðóãèì
ïîäâåñîì ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà) ãàáàðèòû, ìàñ-
ñó, ñòîèìîñòü, òåõíîëîãè÷íû â ñáîðêå è íàñòðîéêå,
îáåñïå÷èâàþò âûñîêóþ ïðî÷íîñòü è óñòîé÷èâîñòü ê
âèáðàöèîííûì è óäàðíûì äåéñòâèÿì.
Áàçîâàÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÌÊÀ ïîêàçàíà íà
ðèñ. 3. Äàò÷èê àêñåëåðîìåòðà êîíñòðóêòèâíî îáúåäè-
íÿåò ìàÿòíèêîâûé ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò (×Ý), âû-
ïîëíåííûé â âèäå áåñêàðêàñíîé ðàìêè 1, ïîäâåøåí-
íîé íà ìåòàëëè÷åñêîì òîðñèîííîì óïðóãîì ïîäâåñå
(ÓÏ) 3 â îñíîâàíèè àêñåëåðîìåòðà 2, è èçìåðèòåëü-
íóþ ñèñòåìó 4 äèôôåðåíöèàëüíîãî èíäóêòèâíîãî âèõ-
ðåòîêîâîãî äàò÷èêà ïåðåìåùåíèé (ÄÏ) èíåðöèîííîé
ìàññû ×Ý. Ðàìêà ×Ý ÿâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî èíåðöè-
îííîé ìàññîé è êàòóøêîé ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêîãî îá-
ðàòíî-êîìïåíñàöèîííîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ (ÌÝ ÎÊÏ).
Òîêîïîäâîäàìè ê êàòóøêå ÎÊÏ ÿâëÿåòñÿ ìåòàëëè÷åñ-
êèé òîðñèîí ÓÏ, îáðàçóþùèé òîêîâóþ öåïü äëÿ ïîä-
êëþ÷åíèÿ ðàìêè â êîíòóð ôîðìèðîâàíèÿ ìîìåíòà ñèëû
îáðàòíîé ñâÿçè Foc. Èçìåðèòåëüíàÿ ñèñòåìà âèõðåòî-
êîâîãî ÄÏ ñîñòîèò èç äâóõ çàêðåïëåííûõ â îñíîâàíèè
íåïîäâèæíûõ êàòóøåê 5 è ýëåêòðîïðîâîäíîãî ôëàæ-
êà 6, æåñòêî çàêðåïëåííîãî íà ðàìêå è ñîâåðøàþùå-
ãî ñ íåé îòíîñèòåëüíîå óãëîâîå ïåðåìåùåíèå. Îò ýòî-
ãî ïåðåìåùåíèÿ çàâèñÿò êîìïëåêñíûå ñîïðîòèâëåíèÿ
êàòóøåê, ïðåîáðàçóåìûå äàëåå èçìåðèòåëüíîé öåïüþ
â âûõîäíîé ñèãíàë ÄÏ â âèäå íàïðÿæåíèÿ ïîñòîÿííî-
ãî òîêà. ÌÝ ÎÊÏ, âõîäÿùèé â öåïü ñèëîâîé êîìïåí-
ñàöèè, ñîäåðæèò äâà ïîñòîÿííûõ ìàãíèòà 7, ìàãíèòî-
ïðîâîä-îñíîâàíèå 2 è êàòóøêó-ðàìêó 1, íèæíÿÿ ãðàíü
êîòîðîé ïåðåìåùàåòñÿ â ïðÿìîóãîëüíîì çàçîðå ìàã-
íèòíîé ñèñòåìû, èìåþùåì ìàãíèòíóþ èíäóêöèþ Â.
44
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 6
Ôóíêöèîíèðîâàíèå ÌÊÀ ïðåäñòàâëåíî ðàáîòîé
àêñåëåðîìåòðà íà ïðèìåðå îñíîâíîé ðàáî÷åé êîîð-
äèíàòû α ×Ý. Èçìåðèòåëüíàÿ îñü ÌÊÀ ïàðàëëåëüíà
îñè õ3. Ïðè äâèæåíèè êîðïóñà ÌÊÀ ñ ïîñòîÿííûì
ëèíåéíûì óñêîðåíèåì w3 âîçíèêàåò ñèëà èíåðöèè
âñëåäñòâèå óñêîðåííîãî äâèæåíèÿ èíåðöèîííîé ìàñ-
ñû â àáñîëþòíîì ïðîñòðàíñòâå. Òîãäà ðàâíîâåñíîìó
ïîëîæåíèþ èíåðöèîííîé ìàññû ïðè îòêëîíåíèè îò
íåéòðàëè õ1 áóäåò ñîîòâåòñòâîâàòü òàêîé óãîë α, ïðè
êîòîðîì ìîìåíò ñèëû èíåðöèè Ìè óðàâíîâåøèâàåòñÿ
ìîìåíòîì ñèë óïðóãîñòè òîðñèîíà. Ïåðåìåùåíèå
ýëåêòðîïðîâîäíîé ïîäâèæíîé ïëàñòèíû íà óãîë α ïðå-
îáðàçóåòñÿ â ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë ÄÏ � íàïðÿæå-
íèå Uäï, îäíîçíà÷íî çàâèñÿùåå îò óãëà α. Uäï ïîñòó-
ïàåò â óñèëèòåëüíî-êîððåêòèðóþùåå çâåíî (ÓÊÇ), íà
âûõîäå êîòîðîãî ôîðìèðóåòñÿ ïîñòîÿííûé ýëåêòðè-
÷åñêèé òîê Iîñ. Òîê ïîäàåòñÿ íà îáìîòêè ÌÝ ÎÊÏ. Â
ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ Iîñ ñ ïîëåì ïîñòîÿííûõ
ìàãíèòîâ âîçíèêàåò óðàâíîâåøèâàþùåå óñèëèå Fîñ.
Âîçíèêàþùèé îò ñèëû Fîñ ìîìåíò Ìîñ íåïðåðûâíî
àâòîìàòè÷åñêè êîìïåíñèðóåò Ìè ñ ïîìîùüþ êîíòóðà
îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè. Iîñ è ïàäåíèå íàïðÿ-
æåíèÿ Uâûõ, ñîçäàâàåìîå ýòèì òîêîì íà ýòàëîííîì
ñîïðîòèâëåíèè íàãðóçêè Rí, ïðîïîðöèîíàëüíû èçìå-
ðÿåìîìó óñêîðåíèþ w3.
Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü óêàçàííîãî àêñåëåðîìåò-
ðà ïðåäñòàâëåíà â ðàáîòå [4].
Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ àêñåëåðîìåòðà íà óðîâíå
400 Ãö îáåñïå÷èâàåòñÿ ïóòåì ñèíòåçà ÓÊÇ, ñîäåð-
æàùåãîñÿ â ñîñòàâå ýëåêòðîííîãî ìîäóëÿ ÌÊÀ (âû-
ïîëíåííîãî â âèäå ãèáðèäíîé èíòåãðàëüíîé ñõåìû).
Èñïîëüçîâàíèå ìåòîäà ñèíòåçà íà îñíîâàíèè ÷àñòîò-
íûõ êðèòåðèåâ êà÷åñòâà îáóñëîâëåí òåì, ÷òî ïî-
ñòðîåíèå æåëàåìîé ëîãàðèôìè÷åñêîé àìïëèòóäíî-
÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêè çíà÷èòåëüíî óïðîùàåòñÿ,
åñëè êà÷åñòâî ðåãóëèðîâàíèÿ îöåíèâàòü ïî åãî ÷àñ-
òîòíûì ñâîéñòâàì. Ñèíòåçèðîâàííàÿ ÓÊÇ òàêæå
îáåñïå÷èâàåò íåîáõîäèìûå äèíàìè÷åñêèå õàðàêòå-
ðèñòèêè àêñåëåðîìåòðà êàê çàìêíóòîé ñèñòåìû ðå-
ãóëèðîâàíèÿ, ïðè ýòîì ñèñòåìà èìååò õîðîøèé çà-
ïàñ óñòîé÷èâîñòè è õîðîøî äåìïôèðîâàíà.
Îñíîâíûå èíñòðóìåíòàëüíûå ïîãðåøíîñòè ÌÊÀ,
îáóñëîâëåííûå âëèÿíèåì âíåøíèõ âîçìóùåíèé (íå
èçìåðÿåìûõ àêñåëåðîìåòðîì êèíåìàòè÷åñêèõ ïàðà-
ìåòðîâ äâèæåíèÿ ËÀ ξi={Ω3; Ω· 1; Ω· 2; Ω· 3; Ω1Ω2;
Ω1Ω3; Ω1
2; Ω2
2; Ω3
2; w1; w2}) íà ïàðàìåòðû äàò÷èêà, è
äîïîëíèòåëüíûå èíñòðóìåíòàëüíûå ïîãðåøíîñòè ÌÊÀ
(âûçâàííûå îòíîñèòåëüíûì ïîñòóïàòåëüíî-âèáðà-
öèîííûì äâèæåíèåì îñíîâàíèÿ) íå ïðåâûøàþò 0,01%.
 ÌÈÄ àêñåëåðîìåòð óñòàíàâëèâàåòñÿ íà îñíîâà-
íèè òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïîñòóïàòåëüíàÿ âèáðàöèÿ
îñóùåñòâëÿëàñü âäîëü îñè ïîäâåñà ìàÿòíèêîâîãî
÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà.
Ïðèâîäíîé ìåõàíèçì
Âûáîð ïðèâîäíîãî ìåõàíèçìà îñóùåñòâëÿåòñÿ
èñõîäÿ èç òðåáóåìûõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ âèáðàöè-
îííîãî äâèæåíèÿ àêñåëåðîìåòðîâ. Òðåáóåìûå çíà÷å-
íèÿ àìïëèòóäû è ÷àñòîòû âèáðàöèè îïðåäåëåíû èç
óñëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ ïîðîãîâîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïî
óãëîâîé ñêîðîñòè, íàïðèìåð ïîð
1Ω , èç ñîîòíîøåíèÿ
ïîð
3
ïîð
3 ww
Ñ
≥ , ãäå ïîð
3Ñw � ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå óñ-
êîðåíèÿ Êîðèîëèñà, â0
ïîð
1
ïîð
3 2 ωΩ= xw
Ñ
, ñîãëàñíî [5,
ñ. 80].
Èç ýòîãî ñîîòíîøåíèÿ ïîëó÷àåì, ÷òî
ïîð
1
ïîð
3
â0
2Ω
≥ω⋅
w
x èëè
ïîð
1
ïîð
3
â0
4 Ωπ
≥⋅
w
fx . (5)
Ïîäñòàâëÿÿ â ïîëó÷åííóþ ôîðìóëó çíà÷åíèÿ òàáë. 1
è ó÷èòûâàÿ, ÷òî ÷àñòîòà âèáðàöèè ωâ ïðèâîäà äîëæíà
íàõîäèòüñÿ â ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ àêñåëåðîìåòðà è
áûòü â 3�5 ðàç ìåíüøå åãî ñîáñòâåííîé ÷àñòîòû,
âûáðàíû ïàðàìåòðû ðàáîòû ïðèâîäà. Òàêèì îáðàçîì,
ïðèâîäíîé ìåõàíèçì îáåñïå÷èâàåò îòíîñèòåëüíîå ïî-
ñòóïàòåëüíîå âèáðàöèîííîå äâèæåíèå îñíîâàíèÿ ñ àê-
ñåëåðîìåòðàìè íà ÷àñòîòå 100 Ãö (ωâ=648 ðàä/ñ) ñ
àìïëèòóäîé 30·10�6 ì.
Ïîñêîëüêó ìàññà ÷åòûðåõ àêñåëåðîìåòðîâ âåëè-
êà, ïðåäëîæåíî â êîíñòðóêöèè ÌÈÄ èñïîëüçîâàòü ïðè-
âîäíîé ìåõàíèçì ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêîãî ïðèíöèïà
äåéñòâèÿ (ðèñ. 4). Îí ñîäåðæèò ïîñòîÿííûé ìàãíèò 3
ñ ìàãíèòîïðîâîäîì 4, â âîçäóøíîì çàçîðå êîòîðîãî
ïîìåùåíà êàòóøêà 2, æåñòêî ñâÿçàííàÿ ñ îñíîâàíè-
åì 1, íà êîòîðîì óñòàíîâëåíû àêñåëåðîìåòðû. Ïëîñ-
êèå ïàðàëëåëüíûå ïîâåðõíîñòè îñíîâàíèÿ ðàñïîëî-
æåíû ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè âèáðàöèè õ2. Ïîäâèæíàÿ
ñèñòåìà «êàòóøêà�îñíîâàíèå» ïîäâåøåíà íà ÷åòû-
ðåõ ïëîñêèõ ïðóæèíàõ 5, ñìåùåííûõ äðóã îòíîñè-
òåëüíî äðóãà íà 90°. Ìàãíèòíîå ïîëå âèáðàòîðà ñî-
çäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ïîñòîÿííîãî ìàãíèòà.
Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ïðèâîäíîãî ìåõàíèçìà çàêëþ-
÷àåòñÿ âî âçàèìîäåéñòâèè ïîñòîÿííîãî è ïåðåìåííî-
ãî ìàãíèòíûõ ïîëåé. Ýòî âçàèìîäåéñòâèå âîçíèêàåò
ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà tII â0sinω= â öèëèíäðè÷åñêîé
êàòóøêå, íàõîäÿùåéñÿ â ïîñòîÿííîì ìàãíèòíîì ïîëå.
Ñïåöèàëüíûå ýëåìåíòû îðèåíòèðóþò ýëåêòðè÷åñêèé
òîê òàê, ÷òîáû îí áûë íàïðàâëåí ïîïåðåê ìàãíèòíîãî
ïîòîêà. Âçàèìîäåéñòâèå ïîëåé âûçûâàåò ïîÿâëåíèå
ìåõàíè÷åñêîé ñèëû, êîòîðàÿ îáóñëîâëèâàåò âîçâðàò-
íî-ïîñòóïàòåëüíîå ïåðåìåùåíèå (âèáðàöèþ) ïîäâèæ-
íîé êàòóøêè è ñâÿçàííîãî ñ íåé îñíîâàíèÿ ñ àêñåëå-
ðîìåòðàìè ïî çàêîíó èçìåíåíèÿ ïåðåìåííîãî òîêà
txx â0sinω= . Êàòóøêà ïîäâåøåíà íà óïðóãîì ýëåìåí-
òå, ñèëà óïðóãîãî ñîïðîòèâëåíèÿ êîòîðîãî óðàâíîâå-
øèâàåò âåñ êàòóøêè è íàïðàâëÿåò åå äâèæåíèå.
Ðèñ. 4. Ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêèé ïðèâîäíîé ìåõàíèçì
Áëîê àêñåëåðîìåòðîâ
N
S
2
1
4
3
5
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 6
45
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Ïðèíèìàÿ ïðè ðàñ÷åòå ìàññû ïîäâèæíîé ñèñòå-
ìû Ì, ÷òî ñóììà ìàññ îñíîâàíèÿ è êàòóøêè ìàëà è
ñîñòàâëÿåò äî 20% îò ìàññû àêñåëåðîìåòðîâ, ïîëó-
÷àåì ñîîòíîøåíèå
B
Mx
lI
2
â0
0
ω≥ , (6)
Çàäàâøèñü çíà÷åíèåì èíäóêöèè íà óðîâíå Â=
=0,4÷0,6 Òë, ïðè óñëîâèè, ÷òî I0≤30 ìÀ, âûáîðîì
çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ l è I0 â âûðàæåíèè (6) îïðåäå-
ëÿåì ïàðàìåòðû êàòóøêè ïðèâîäíîãî ìåõàíèçìà.
Ðàñ÷åò ìàãíèòíîé ñèñòåìû ïðèâîäíîãî ìåõàíèç-
ìà ñ ïîñòîÿííûì ìàãíèòîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ìå-
òîäèêå, ïðåäñòàâëåííîé â ðàáîòå [6, ñ. 134]. Ïîëó-
÷åíû ñëåäóþùèå ðàçìåðû ìàãíèòà (ìàòåðèàë ìàã-
íèòà ÞÍÄÊ35Ò5ÁÀ): äèàìåòð 70 ìì, äëèíà 32 ìì.
Ãàáàðèòíûå ðàçìåðû ïðèâîäíîãî ìåõàíèçìà îï-
ðåäåëåíû ñîãëàñíî äàííûì, ïðåäñòàâëåííûõ â ðà-
áîòå [7], ãäå ïîêàçàíî, ÷òî îòíîøåíèå ìàññû ìàãíè-
òà ê ìàññå ïðèâîäíîãî ìåõàíèçìà â ñðåäíåì ñîñòàâ-
ëÿåò 0,2, à îòíîøåíèå ìàññû ïðèâîäà ê åãî îáúåìó
� 4,5 ã/ñì3.
Ïàðàìåòðû îñíîâàíèÿ ÌÈÄ, íà êîòîðîì êðåïÿòñÿ
àêñåëåðîìåòðû, îïðåäåëÿþòñÿ ìàññîãàáàðèòíûìè ïà-
ðàìåòðàìè ñàìèõ àêñåëåðîìåòðîâ. Ïàðàìåòðû æå óï-
ðóãèõ ýëåìåíòîâ ïîäâåñà äëÿ âàðèàíòà ïîäâåñà, ïðåä-
ñòàâëåííîãî íà ðèñ. 5, îïðåäåëåíû ïóòåì ñîâìåñòíî-
ãî ðåøåíèÿ âûðàæåíèé äëÿ æåñòêîñòè Ñë óïðóãèõ ýëå-
ìåíòîâ ïîäâåñà (ÓÝ) ïîäâèæíîé ñèñòåìû "êàòóøêà
� îñíîâàíèå" è óñëîâèÿ ïðî÷íîñòè. Èç óðàâíåíèÿ
äâèæåíèÿ ïîäâèæíîé ñèñòåìû, ïðèíÿâ äåìïôèðîâà-
íèå b=0, ïîëó÷àåì, ÷òî
2
â
0
0
ë ω+= M
x
BlI
C .
Ñ äðóãîé ñòîðîíû,
[ ]
σ≤==σ
=
,
66
;
4
2
âï
èçã
max
3
3
ë
nnn
n
nn
hb
Mlw
W
M
l
hEb
C
Çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ óïðóãèõ ýëåìåíòîâ ïîäâåñà
ïîëó÷åíû èñõîäÿ èç âûáðàííîãî äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÓÝ
ìàòåðèàëà � áåðèëëèåâîé áðîíçû. Ýòî äèñïåðñèîí-
íî-òâåðäåþùèé ñïëàâ, ïðåèìóùåñòâàìè êîòîðîãî ÿâ-
ëÿþòñÿ ìàëûå íåñîâåðøåíñòâà óïðóãèõ ñâîéñòâ, âû-
ñîêàÿ ðåëàêñàöèîííàÿ ñòîéêîñòü, äîñòàòî÷íî âûñî-
êàÿ òåðìè÷åñêàÿ è êîððîçèîííàÿ ñòîéêîñòü, ÷òî ïî-
çâîëÿåò èñïîëüçî-
âàòü åãî â óñëîâèÿõ
ïîâûøåííûõ òåìïå-
ðàòóð è àãðåññèâíûõ
ñðåä. Áåðèëëèåâàÿ
áðîíçà íåìàãíèòíà,
õîðîøî ïàÿåòñÿ è
ñâàðèâàåòñÿ. Ýòîò
ìàòåðèàë ïî ïðî÷íî-
ñòè è óïðóãèì ñâîé-
ñòâàì â óñëîâèÿõ
íîðìàëüíîé òåìïå-
ðàòóðû ïðåâîñõîäèò
ìíîãèå âûñîêîêà÷å-
ñòâåííûå ñòàëè, à ãèñòåðåçèñ, óïðóãîå ïîñëåäåéñò-
âèå, ïîëçó÷åñòü ÓÝ íåâåëèêè.
Ðàñ÷åòû áûëè ïðîâåäåíû äëÿ áåðèëëèåâîé áðîí-
çû ñ äîïîëíèòåëüíûì ââåäåíèåì òèòàíà ÁðÁÍÒ1,9,
êîòîðàÿ îáëàäàåò âûñîêîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ, ìî-
æåò áûòü èñïîëüçîâàíà äî òåìïåðàòóð 100�150°Ñ è
äåøåâëå áåðèëëèåâîé áðîíçû ÁðÁ2 èç-çà ìåíüøåãî
ñîäåðæàíèÿ áåðèëëèÿ.
***
Òàêèì îáðàçîì, äâóõîñíûé ìóëüòèñåíñîðíûé
èíåðöèàëüíûé äàò÷èê íà îòäåëüíûõ àêñåëåðîìåò-
ðàõ, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïîñòðîåíèÿ èíåðöèàëü-
íûõ èçìåðèòåëüíûõ áëîêîâ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ äâè-
æåíèåì ìàíåâðåííûõ ËÀ, ñîäåðæèò ýëåêòðîìåõà-
íè÷åñêèå àêñåëåðîìåòðû êîìïåíñàöèîííîãî òèïà è
ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêèé ïðèâîäíîé ìåõàíèçì. Ïðåä-
ïîëàãàåòñÿ, ÷òî îñíîâíîé îñîáåííîñòüþ òàêèõ äàò-
÷èêîâ áóäåò èõ äåøåâèçíà è äîñòóïíîñòü äëÿ ìàñ-
ñîâûõ ïðèìåíåíèé.
 ñëó÷àå èçìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ ËÀ â òðåõìåð-
íîì ïðîñòðàíñòâå âîçìîæíî ïðèìåíåíèå èíåðöè-
àëüíîãî èçìåðèòåëüíîãî áëîêà, ñîäåðæàùåãî äâà
îðòîãîíàëüíî ðàñïîëîæåííûõ äâóõîñíûõ ÌÈÄ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ïàò. 4445376 ÑØÀ. Apparatus and method for measuring
specific force and angular rate / Sh. J. Merhav.� 1984.
2. Íàçàðÿí Â. À. Ïîñòðîåíèå è èññëåäîâàíèå ìàêåòà ìóëüòè-
ñåíñîðíîãî äàò÷èêà / Ñá. äîêë. II ÍÒÊ ìîëîäûõ ó÷åíûõ "Íàâèãà-
öèÿ è óïðàâëåíèå äâèæåíèåì".� ÑÏá.: ÃÍÖ ÐÔ � ÖÍÈÈ «Ýëåê-
òðîïðèáîð».� 2000.� Ñ. 71�77.
3. ×åðíÿê Í. Ã., Ìóõîåä Í. À. Ïîñòðîåíèå èíåðöèàëüíîãî
äàò÷èêà äëÿ èçìåðåíèÿ ëèíåéíûõ óñêîðåíèé è óãëîâûõ ñêîðîñòåé
ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêò-
ðîííîé àïïàðàòóðå.� 2001.� ¹ 6.� Ñ. 39�42.
4. Ìóõîåä Í. À. Íèçêî÷àñòîòíûé ëèíåéíûé àêñåëåðîìåòð ñ
áîëüøèì äèàïàçîíîì èçìåðåíèÿ äëÿ ñèñòåì èíåðöèàëüíîé íàâè-
ãàöèè è óïðàâëåíèÿ äâèæåíèåì âûñîêîìàíåâðåííûõ ëåòàòåëüíûõ
àïïàðàòîâ / Ñá. òð. ìåæäóíàð. ÍÒÊ "Ïðèáîðîñòðîåíèå-98".�
Âèííèöà�Ñèìôåðîïîëü.� 1998.� Ñ. 279�282.
5. Ïàâëîâñêèé Ì. À., Ïóòÿòà Ò. Â. Òåîðåòè÷åñêàÿ ìåõàíè-
êà.� Ê.: Âèùà øê., 1985.
6. Ïîñòîÿííûå ìàãíèòû: Ñïðàâî÷íèê / Ïîä ðåä. Þ. Ì. Ïÿòè-
íà.� Ì.: Ýíåðãèÿ, 1980.
7. Ëåâøèíà Å. Ñ., Ìîèñåé÷åíêî Â. Ñ. Ìåòîäèêà ðàñ÷åòà ãàáà-
ðèòîâ è îñíîâíûõ êîíñòðóêòèâíûõ ðàçìåðîâ ìàãíèòîýëåêòðè÷åñ-
êèõ îáðàòíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé // Ïðèáîðû è ñèñòåìû óïðàâëå-
íèÿ.� 1969.� ¹ 8.� Ñ. 14�17.
ãäå Å �
bn, hn �
ln �
Ìèçã �
Wn �
wâï�
σmax �
[σ] �
ìîäóëü óïðóãîñòè Þíãà;
ðàçìåðû ÓÝ ïðÿìîóãîëüíîãî ñå÷åíèÿ;
äëèíà ÓÝ;
ìîìåíò êðó÷åíèÿ íà èçãèá;
ìîìåíò èíåðöèè ñå÷åíèÿ;
âåðõíèé ïðåäåë èçìåðåíèÿ ëèíåéíîãî óñêîðåíèÿ;
íàèáîëüøåå íàïðÿæåíèå â ñå÷åíèè ÓÝ;
äîïóñòèìîå íàïðÿæåíèå.
ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîå çíà÷åíèå àìïëèòóäû òîêà â êà-
òóøêå, À.
äëèíà ïðîâîäà â êàòóøêå, ì;
èíäóêöèÿ â âîçäóøíîì çàçîðå ìàãíèòíîé ñèñòåìû, Òë.
ãäå I0 �
l �
 �
Ðèñ. 5. Îñíîâàíèå, íà êî-
òîðîì êðåïÿòñÿ àêñåëå-
ðîìåòðû ÌÈÄ
|