АНАЛИЗ МИКРОДАТЧИКОВ ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

АНАЛИЗ МИКРОДАТЧИКОВ ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Авторы публикации

Рубрика

Технические науки

Просмотры

27

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 40 (241), Сентябрь ‘25

Поделиться

В статье приведены тактико-технические характеристики и сравнительный анализ малогабаритных датчиков инерциальных систем управления, а также раскрыт вопрос об актуальности использования приведенных датчиков.

Для анализа микро габаритных датчиков рассмотрим приведённые ниже датчики.

Рассмотрим микромеханический гироскоп ММГК-150М (НИУ «МИЭТ»). Российский «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» (НИУ «МИЭТ», г. Зеленоград) разработал микромеханический (ММ) гироскоп ММГК-150М с кольцевым резонатором. Конструкция указанного гироскопа аналогична CRH02 производства «Silicon Sensing» [1]. Основные характеристики ММГК-150М приведены в таблице 1.

Разработкой технологий и изготовления кремниевых чувствительных элементов микромеханических кольцевых гироскопов и микромеханических акселерометров занимается Физико-технологический институт (ФТИАН) Российской академии наук (г. Москва). Микромеханический гироскоп ДМГ-1 предназначен для использования в качестве датчика угловой скорости в автомобилестроении, робототехнике, спортивных тренажерах, медицинском оборудовании, системах виртуальной реальности, бытовой технике. Гироскоп состоит из кремниевого датчика и блока электроники.

Таблица 1

Основные характеристики ММ-гироскопов отечественного производства

Название изделия

ММГК-150М

Вариант построения

ДУС карданного типа

ДУС кольцевого типа

Диапазон измеряемых угловых скоростей, º/с

±50; ±100; ±150

±75; ±100; ±150

Систематическая составляющая нулевого сигнала, º/с

4.05

0.055

Случайная составляющая нулевого сигнала, º/ч

0.35 º/ч

0.01 º/ч

Нестабильность, от запуска к запуску, 1 СКО, º/с

0.42

0.002

Случайный дрейф угла, ̊/√ч

≤ 3

≤ 3

Погрешность масштабного коэффициента в диапазоне температур, %

-

-

Температурный диапазон, °С

-40 – +85

-40 – +85

 

Российская компания «Совтест АТЕ» разработала МЭМС акселерометр SV30G, обладающий широким диапазоном измерения ускорений, высокой точностью, надежностью и возможностью проведения измерений по нескольким осям одновременно. Акселерометр изготавливается по технологии глубокого реактивного травления [2].

При помощи этой технологии можно получать структуры с высоким аспектным разрешением (соотношение ширины структуры к глубине), что дает высокую точность и линейность измерений. Основные характеристики SV30G приведены в таблице 2.

Физико-технологический институт Российской академии наук разработал микромеханический акселерометр А-101, предназначенный для измерения линейного ускорения в резервных системах навигации [2].

Акселерометр состоит из объединенных в одном корпусе по гибридно-пленочной технологии чувствительного элемента из монокристаллического кремния и электроники обработки выходного сигнала в виде специальной микросхемы [4].

Несмотря на малые габариты, акселерометр имеет встроенный термодатчик, отличается высокой надежностью в условиях больших механических воздействий [5]. Основные характеристики А-101 приведены в таблице 2.

Таблица 2

Основные характеристики ММ-акселерометров отечественного производства

Название изделия

SV30G

А-101

Диапазон измерения, g

±30

±12

Смещение нуля, mg

-

50

Стабильность смещения нуля, mg

-

1

Спектральная плотность шума, μg/√Гц

225

-

Нелинейность масштабного коэффициента, %

< 1

-

Разрешающая способность, мg

< 2

-

Полоса пропускания, Гц

≥ 100

-

Стойкость к ударам, g

< 3000

-

Температурный диапазон, °С

-40 – +85

-40 – +85

Масса, г

21

6

Размеры, ДхШхВ, мм

5 х 5 х 4

21.9 х 19.4 х 19

 

Для повышения инерциальных измерений, обеспечивающим повышение точности системы и одновременно не увеличивающим ее стоимость, является использование дополнительных внешних данных с целью корректировки (списания ошибок) или объединения навигационной информации. Такими источниками в общем случае могут быть:

  • спутниковая навигационная система (СНС), которая обеспечивает инерциальные навигационные системы данными по абсолютному положению. При таком виде комплексирования ИНС в навигационных целях обычно имеют гибридное (интегрированное) исполнение (инерциальный измерительный блок (ИИБ) + СНС).
  • инструментальные датчики, интегрированные с ИИБ для определенных классов подвижных объектов, такие, как инфракрасная головка самонаведения в тактических ракетах, магнитометры в авиационных средствах, обеспечивающие, с целью улучшения показаний акселерометров данными об аномалиях силы тяжести [3].

Таким образом, выполненный анализ показывает актуальность создания систем, разработанных с использованием отечественного опыта разработки микро габаритных датчиков. Это предлагает ключевую выгоду для удовлетворения потребностей заказчика по сравнению с использованием традиционных датчиков первичной информации: низкая цена при массовом производстве, миниатюрные габариты и масса, низкий уровень потребления энергии, высокая ударопрочность.

Список литературы

  1. Жеребин А.М., Попов В.А., Сливицкий А.Б. Комплекс информационных моделей анализа и оценки эффективности авиационной деятельности. // Сборник: Моделирование авиационных систем. Сборник тезисов докладов. Председатель Организационного и Программного комитетов конференции С.Ю. Желтов. – М.: ФГУП «ГосНИИАС», 2018. 325 с.
  2. Сливицкий А.Б. Стратегическое планирование инновационного и технологического развития авиационной отрасли: проблемы и решения. // Россия: тенденции и перспективы развития. Ежегодник. Вып. 7. / РАН. ИНИОН. Отд. науч. сотрудничества и междунар. связей; Отв. ред. Ю.С. Пивоваров. –М.:, 2019. Ч.2. 152 с.
  3. Виктор, Иванович Погорелов Беспилотные летательные аппараты: нагрузки и нагрев 2-е изд., испр. И доп. Учебное пособие для вузов / Виктор Иванович Погорелов. – М.: Юрайт, 2017. – 772 c.
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 4 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary
Публикация за 24 часа
Узнать подробнее
Акция
Cкидка 20% на размещение статьи, начиная со второй
Бонусная программа
Узнать подробнее