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
- 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.
- 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.
- 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.


