- •Учебное пособие
- •150400 –Технологические машины и оборудование
- •Введение
- •1. Стандартизация показателей точности и других характеристик дус как самостоятельных приборов
- •2. Использование микромеханических гироскопов и акселерометров в прикладных задачах
- •2. Структуры устройств и алгоритмы преобразования в микромеханических датчиках
- •2.1. Структуры устройств преобразования и традиционные методы определения характеристик данных испытаний
- •2.2.. Алгоритмы преобразований для определения параметров детерминированных составляющих процессов
- •2.3. Алгоритмы преобразований для определения параметров недетерминированных составляющих процессов
- •2.4. Вариация Аллана как алгоритм одноканальной обработки данных
- •2.5. Общий подход к построению многоцелевых алгоритмов одноканальных преобразований
- •3. Определение параметров микромеханических приборов при испытаниях
- •3.1. Выработка и использование поправок на смещение нуля
- •3.2. Определение статической градуировочной характеристики
- •3.3. Определение порога чувствительности
- •3.4. Динамические погрешности при изменении угловой скорости
- •3.5. Дополнительные погрешности от перекоса осей
- •3.6. Динамическое воздействие перегрузок
- •3.7. Задачи и методы системно-ориентированной обработки результатов испытаний дус
- •3.8. Введение поправок на смещение нуля и анализ эффективности
- •4. Стендовое оборудование для испытаний микромеханических приборов
- •4.1. Определяемые характеристики и испытательные стенды
- •4.2. Роторные стенды
- •4.3. Вибростенды
- •4.4. Ударные стенды
- •4.5. Малогабаритные упрощенные стенды для исследовательских испытаний
- •4.6. Испытания на совместные воздействия
- •18. Новые методы испытаний
- •4.7. Анализ паспортных характеристик гироскопических дус
- •4.8. Вопросы обеспечения испытаний стендовым оборудованием
- •Приложение 1 . Классификация испытаний (по гост 16504-81)
- •Приложение 2
- •3.1. Основные понятия
- •3.2. Классификация
- •3.3. Основные пераметры и характеристики
- •3.3.1. Метрологические характеристики ммг
- •3.3.1.1. Метрологические характеристики ммг
- •3.3.1.5. Градуировочная характеристика ммг
- •3.3.1.6. Номинальная градуировочная характеристика типа
- •3.3.1.7.Диапазон допускаемых относительных отклонений градуировочной характеристики от номинальной
- •3.3.1.8. Градуировочная характеристика экземпляра ммг
- •3.3.1.9. Коэффициент преобразования (масштабный коэффициент)
- •3.3.1.10.Точность ммг
- •3.3.1.11.Погрешность ммг
- •3.3.1.24. Коэффициенты влияния поперечных составляющих угловой скорости
- •3.3.1.26. Характеристики ммг для расчета динамической погрешности
- •4.3. Требования к электрическим параметрам
- •4.4. Требования к стойкости и внешним воздействующим факторам
- •4.5. Требования к надежности
- •4.6. Требования к маркировке
- •4.7. Требования к упаковке
- •6.3.Приемосдаточные испытания
- •6.3. Периодические испытания
- •7.2. Контроль конструктивных требований
- •7.3. Контроль и измерения электрических параметров
- •7.4. Контроль стойкости к внешним воздействующим факторам
- •7.5. Контроль надежности и испытания на надежность
- •7.10. Контроль и определение по результатам испытаний метрологических характеристик
- •7.10.1. Контроль диапазона измерения угловой скорости (п. 3.3.1.3) и диапазона входного сигнала (п.3.3.1.4)
- •7.10.3. Определение смещения нуля (п.3.3.1.15)
- •7.10.4. Определение параметров дрейфа выходного сигнала
- •7.10.5. Определение порога чувствительности (п. 3.3.1.20)
- •7.10.6. Определение коэффициентов влияния поперечных составляющих угловой скорости (п. 3.3.1.24)
- •7.10.7. Определение характеристик для расчета динамической погрешности (п. 3.3.1.26) и коэффициентов аппроксимации передаточной функции по погрешности (п. 3.3.1.27)
3.3. Определение порога чувствительности
В соответствии с РМГ 29-99 порог чувствительности по угловой скорости следует определять, как минимальное значение приращения измеряемой угловой скорости, достоверно регистрируемое при использовании установленной процедуры обработки выходного сигнала ММГ. Порог чувствительности, введенный во времена преимущественного использования стрелочных приборов, применительно к ним имел ясный смысл (изменение измеряемой величины, при котором стрелка прибора дрогнула). Но если на выходе электрический сигнал, нельзя опираться на визуальное восприятие, при экспериментальном определении порога чувствительности на выходе должно находиться логическое устройство, подтверждающее или не подтверждающее факт обнаружения изменение измеряемой величины.
Порог чувствительности относится к числу метрологических характеристик, но не является в строгом смысле показателем точности, обычно порог чувствительности значительно ниже суммарных погрешностей и, возможно, даже большинства составляющих. Но существуют практические задачи, в которых нужно не точное измерение угловой скорости, а именно высокая чувствительность. При презентации точных приборов часто полезна наглядная демонстрация их низкого уровня порога чувствительности.
Определение порога чувствительности должно быть объективным и исключать визуальное распознавание (по принципу «вижу-не вижу»). Поэтому для обеспечения единства методики (по описанию методики определение порога чувствительности разными исследователями на разном оборудовании должно давать одинаковые результаты) необходимы, с одной стороны, задание типового закона изменения угловой скорости, а с другой стороны, задание алгоритма обнаружения и их аппаратурная реализация.
Плавные изменения измеряемой угловой скорости распознаются плохо (их можно спутать с дрейфом). В качестве типового, наиболее благоприятного закона для демонстрации низкого порога чувствительности, обычно выбирается скачок с одного постоянного уровня на другой. Алгоритмы обнаружения по выходу ДУС естественно строить в виде последовательности линейного преобразователя и порогового элемента, по выходу которого регистрируется малый по уровню скачок угловой скорости. Порог, при превышении которого обнаружение регистрируется, устанавливается для заданной вероятности правильного обнаружения скачка. ДУС устанавливается на столе поворотного стенда или упрощенного имитатора стенда, который за малый интервал времени задает поворот на заданный малый угол. Процедура определения порога чувствительности может включать сглаживание любого вида на установленных ограниченных интервалах времени. Один из вариантов блок-схемы представлен на рис.
Не хватает рисунка
Первым является устройство дифференцирования со сглаживанием, которое, с одной стороны, преобразует скачок в импульс, а с другой стороны, снижает уровень помех. Далее следует пороговый элемент, по выходу которого производится регистрация импульса. Обнаружение импульса по выходному сигналу прибора регистрируется по срабатыванию порогового устройства. Естественно, параметры схемы подбираются, чтобы обеспечить требуемое повышение надежности. Дифференцированием на первом элементе снимается вопрос о влиянии смещения нуля или постоянной составляющей погрешности ДУС.
В любых случаях обнаружение скачка происходит с некоторым временным запаздыванием, оно может приниматься или не приниматься во внимание. Процедура определения порога сводится к тому, что на универсальном или специализированном стенде задается последовательность прямоугольных импульсов длительности не менее 0,1 с убывающих значений (обычно в геометрической прогрессии с показателем порядка 0,8 или в виде параметрического ряда, например. . ). Процедура испытаний на обнаружение начинается с относительно больших уровней скачков до тех пор, пока импульсы не перестают регистрироваться, при этом уровень порога снижается и определяется граница зоны неуверенного обнаружения импульсов. Количественное уточнение порогового значения может быть осуществлено на основе хорошо разработанной теории бинарного обнаружения сигналов с учетом возможностей правильного и неправильного срабатывания и пропуска импульсов определенных уровней (когда уровни вероятностей ошибок первого и второго рода достигают заданных пороговых значений порядка нескольких десятых). К числу влияющих факторов относятся крутизна фронта скачка угловой скорости.
Применительно к использованию ДУС в составе БИНС определение чувствительности может быть произведено по углу, т.е. по выходу первого интегратора, и тогда на стенде задается кратковременное изменение угла. Во всех случаях остаются вопросы об изменчивости порогов чувствительности по экземплярам, их нестабильности во времени и пр.