Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков и инерциальных измерительных модулей на их основе



 


Владельцы патента RU 2546983:

Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение относится к метрологии. Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков заключается в том, что определение динамической погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых стендом колебаний, с характеристиками, воспроизводимыми микромеханическим датчиком или модулем. При этом колебания воспроизводятся стендом и регистрируются микромеханическим датчиком или инерциальным измерительным модулем в спектре частот, охватывающем весь частотный диапазон работы объекта и соответствующем конкретным условиям эксплуатации, с последующей обработкой по формуле S в ы х ( ω ) = | W ( j ω ) | 2 S в х ( ω ) , где S в ы х ( ω ) - спектральная плотность мощности сигнала микромеханического датчика или модуля, S в х ( ω ) - спектральная плотность мощности входного сигнала со стенда, | W ( j ω ) | - амплитудно-частотная характеристика исследуемого датчика или модуля. Расчет спектральных плотностей мощности входного и выходного сигналов осуществляется путем перехода из временной области в частотную с помощью преобразования Фурье, при этом экспериментально определенная амплитудно-частотная характеристика | W ( j ω ) | датчика или модуля характеризует дисперсию D погрешности исследуемого объекта в заданном спектре частот, а среднеквадратичное отклонение динамической погрешности микромеханического датчика находится в соответствии с выражением σ = D . Технический результат - повышение точности.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков (гироскопов и акселерометров) и инерциальных измерительных модулей на их основе.

Известен способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков (гироскопов и акселерометров) и инерциальных измерительных модулей на основе задания гармонических колебаний с помощью испытательного стенда. Исследуемый объект устанавливается на испытательный стенд и задаются колебания с фиксированной частотой. Для оценки динамических погрешностей в частотном диапазоне работы датчика или модуля проводится серия испытаний на различных фиксированных значениях частоты колебаний, задаваемых испытательным стендом, и сравнение характеристик, задаваемых стендом, и характеристик, воспроизводимых инерциальным датчиком или измерительным модулем [Иванов В.А. Метрологическое обеспечение гироприбров. - Л.: Судостроение, 1983, с. 134].

Кроме того, существует способ, реализованный в испытательном стенде для снятия статических и динамических характеристик датчиков линейной скорости, при котором одновременно производится сравнение характеристик испытуемого датчика с эталонными характеристиками ползуна механизма стенда [авторское свидетельство SU 1024856 А1 (Пивоваров Л.В.)].

Указанные способы определения динамических погрешностей датчиков или модулей требуют значительных временных затрат и не обеспечивают достоверного определения погрешностей применительно к конкретным условиям эксплуатации исследуемых датчиков или модулей.

Известен способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков (гироскопов и акселерометров) и инерциальных модулей на их основе. Способ заключается в том, что колебания воспроизводятся стендом и регистрируются микромеханическим датчиком или инерциальным модулем в спектре частот, охватывающем весь частотный диапазон работы исследуемого объекта и соответствующем конкретным условиям эксплуатации. Последующая обработка производится по формуле S в ы х ( ω ) = | W ( j ω ) | 2 S в х ( ω ) , где S в ы х ( ω ) - спектральная плотность мощности сигнала микромеханического датчика или модуля, S в х ( ω ) - спектральная плотность мощности входного сигнала со стенда, | W ( j ω ) | - амплитудно-частотная характеристика исследуемого датчика или модуля. Указанный способ позволяет экспериментально определить амплитудно-частотную характеристику исследуемого датчика или модуля [Грязин Д.Г. и др. Метрологическое обеспечение испытаний микромеханических датчиков и модулей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2012, №7, с. 67-76].

Данный способ выбран за прототип изобретения.

Указанный способ применим для определения частотных характеристик датчиков или модулей, но не позволяет определить динамическую погрешность датчика или модуля в частотном диапазоне его работы.

Задачей изобретения является определение динамических погрешностей датчиков в реальных условиях эксплуатации.

Поставленная задача решается следующим образом.

Воспроизводимые с помощью стенда гармонические колебания задаются в спектре частот, охватывающем весь частотный диапазон работы исследуемого объекта и соответствующем конкретным условиям эксплуатации. Исследуемый модуль устанавливается на стенд колебаний, способный воспроизводить колебания с заданным спектром частот, и производится запись характеристик, задаваемых стендом, и характеристик, воспроизводимых микромеханическим датчиком или инерциальным измерительным модулем. На основе полученных данных осуществляется расчет спектральных плотностей мощности (далее - спектры) входного и выходного сигналов путем перехода из временной области в частотную с помощью преобразования Фурье. Полученный спектр выходного сигнала модуля сравнивается со спектром входного сигнала стенда, соответствующим конкретным условиям эксплуатации, в соответствии с выражением S в ы х ( ω ) = | W ( j ω ) | 2 S в х ( ω ) , где S в ы х ( ω ) - спектральная плотность мощности сигнала микромеханического датчика или модуля, S в х ( ω ) - спектральная плотность мощности входного сигнала со стенда, | W ( j ω ) | - амплитудно-частотная характеристика исследуемого датчика или модуля. Экспериментально определенная амплитудно-частотная характеристика | W ( j ω ) | датчика или модуля характеризует дисперсию D погрешности исследуемого объекта в заданном спектре частот. Среднеквадратичное отклонение динамической погрешности σ микромеханического датчика или инерциального измерительного модуля находится в соответствии с выражением σ = D . Рассчитанное значение характеризует погрешность исследуемого прибора применительно к конкретным условиям эксплуатации, соответствующим задаваемому спектру входного воздействия.

Способ реализуется следующим образом. Исследуемый микромеханический инерциальный датчик или измерительный модуль устанавливается на стенд, способный воспроизводить колебания в спектре частот, охватывающем весь частотный диапазон работы исследуемого объекта. Задаются колебания со спектром, соответствующим конкретным условиям эксплуатации. Производится запись характеристик, задаваемых стендом, и характеристик, воспроизводимых датчиком или модулем. Полученные данные с помощью преобразования Фурье переводятся в частотную область для вычисления спектральной плотности мощности сигналов. Спектры входного сигнала стенда и выходного сигнала датчика или модуля сравниваются в соответствии с выражением S в ы х ( ω ) = | W ( j ω ) | 2 S в х ( ω ) , для экспериментального определения частотной передаточной функции | W ( j ω ) | исследуемого объекта, которая определяет динамическую погрешность датчика или модуля во всем частотном диапазоне его работы.

Достигаемый технический результат - определение динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков и инерциальных измерительных модулей на их основе в режиме их функционирования, повышение достоверности определения динамических погрешностей применительно к конкретным условиям эксплуатации, сокращение времени определения динамических погрешностей при серийном производстве микромеханических датчиков и модулей.

Исследуемый объект устанавливается на стенд, способный воспроизводить колебания в спектре частот. Задаются колебания со спектром, соответствующим реальным условиям эксплуатации. Производится запись характеристик, задаваемых стендом, и характеристик, воспроизводимых микромеханическим датчиком или инерциальным модулем. Последующая обработка входного и выходного сигналов по вышеприведенным формулам позволяет определить динамическую погрешность исследуемого объекта в режиме функционирования. Задание колебаний в спектре частот позволяет сократить время и повысить достоверность определения динамических погрешностей исследуемых объектов применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Способ определения динамических погрешностей микромеханических инерциальных датчиков (гироскопов и акселерометров) и инерциальных измерительных модулей на их основе, заключающийся в том, что определение динамической погрешности производится путем сравнения характеристик, задаваемых стендом колебаний, с характеристиками, воспроизводимыми микромеханическим датчиком или модулем, при этом колебания воспроизводятся стендом и регистрируются микромеханическим датчиком или инерциальным измерительным модулем в спектре частот, охватывающем весь частотный диапазон работы объекта и соответствующем конкретным условиям эксплуатации, с последующей обработкой по формуле S в ы х ( ω ) = | W ( j ω ) | 2 S в х ( ω ) , где S в ы х ( ω ) - спектральная плотность мощности сигнала микромеханического датчика или модуля, S в х ( ω ) - спектральная плотность мощности входного сигнала со стенда, | W ( j ω ) | - амплитудно-частотная характеристика исследуемого датчика или модуля, отличающийся тем, что расчет спектральных плотностей мощности входного и выходного сигналов осуществляется путем перехода из временной области в частотную с помощью преобразования Фурье, при этом экспериментально определенная амплитудно-частотная характеристика | W ( j ω ) | датчика или модуля характеризует дисперсию D погрешности исследуемого объекта в заданном спектре частот, при этом среднеквадратичное отклонение динамической погрешности σ микромеханического датчика или инерциального измерительного модуля находится в соответствии с выражением σ = D и определяет погрешность исследуемого прибора применительно к конкретным условиям эксплуатации, соответствующим задаваемому спектру входного воздействия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в приборостроении при разработке, изготовлении и диагностике интеллектуальных датчиков и измерительных систем различного типа.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для увеличения межкалибровочных или межноверочных интервалов в процессе эксплуатации интеллектуальных средств измерений (ИСИ).

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве средства измерений температуры с повышенной достоверностью результатов измерений и увеличенным межповерочным или межкалибровочным интервалом.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и применяется для контроля предоставления и потребления разного вида коммунальных услуг в системах контроля расхода электроэнергии, газа, холодной и горячей воды, тепловой энергии.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении и автоматике. .

Изобретение относится к области механики и к методам измерения. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле метрологической исправности измерительных преобразователей. .

Изобретение относится к электронному полевому прибору с сенсорным блоком (2) для емкостных измерений уровня в резервуаре (3). .

Изобретение относится к технике дистанционного измерения, в частности для контроля состояния погружных электронасосов. .

Изобретение относится к технике измерения в средах, находящихся под давлением, отличающимся от атмосферного давления, и может быть применено, в частности, при гидрохимических исследованиях. Технический результат - повышение надежности герметизации используемых в преобразователе чувствительных элементов, в том числе стандартных лабораторных. Это повышает надежность и технологичность преобразователя, расширяет диапазон его рабочих давлений и повышает достоверность информации о параметрах исследуемой среды. Сущность: преобразователь содержит корпус в виде стакана с цилиндрической полостью, заполненной компенсирующей жидкостью. Полость изолирована от внешней среды уплотнительным кольцом, через которое в полость установлен жесткий чувствительный элемент в форме цилиндра с гладкой поверхностью, контактирующий с внешней средой. Чувствительный элемент установлен с возможностью продольного перемещения в полости, вывод его выполнен гибким и выведен из корпуса с герметизацией. Уплотнительное кольцо установлено в выполненную в корпусе поперечную канавку с сечением в форме усеченного конуса, расширяющегося от дна стакана. Уплотнительное кольцо через шайбу поджато в направлении дна стакана втулкой, которая установлена в корпусе с возможностью перемещения. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерений гидрофизических и гидрохимических параметров водных сред в океанографических, гидрографических и экологических глубоководных исследованиях и может быть использовано в различных технологических процессах, связанных с контролем параметров жидкости, находящейся в условиях высокого давления. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона рабочего давления ПИП, что повышает надежность работы ПИП и достоверность полученной от него информации. Дополнительным техническим результатом изобретения является упрощение технологии сборки, т.к. особенности барокомпенсации в заявленном ПИП допускают наличие в жидкости, наполняющей корпус, пузырей воздуха. Сущность: барокомпенсированный первичный измерительный преобразователь (ПИП) с твердотельным чувствительным элементом содержит жестко соединенные хвостовик и цилиндрический корпус, полость которого выполнена цилиндрической и заполнена жидкостью. Жидкость герметично отделена от внешней среды барокомпенсатором и жестко установленным в корпусе, соосно ему чувствительным элементом цилиндрической формы, торцевая поверхность которого контактирует с этой жидкостью. Барокомпенсатор выполнен в виде цилиндрической втулки, установленной через уплотнение подвижного контакта в полости корпуса, на его выходе. В осевом отверстии втулки установлен, также через уплотнение подвижного контакта, чувствительный элемент. Вывод чувствительного элемента электрически изолирован и с герметизацией выведен из ПИП через его хвостовик. 2 ил.

Группа изобретений относится к области регулирования и контроля движения дорожного транспорта и предназначено для измерения габаритной длины транспортных средств (далее - ТС) и расстояния между ними. В предложенном способе измерения габаритной длины движущегося ТС и устройстве, реализующем заявленный способ, получают изображение ТС с помощью первой видеокамеры, осуществляют компьютерную обработку полученного изображения ТС. При этом получают изображение ТС с помощью второй видеокамеры, причем первая и вторая видеокамеры размещены с возможностью получения изображения ТС спереди и сзади, измеряют скорость и координаты ТС с помощью радара, вычисляют габаритную длину ТС с использованием данных, полученных с первой и второй видеокамер и радара. В способе измерения расстояния между транспортными средствами, движущимися по дороге один за другим, получают изображение первого и второго ТС с помощью первой видеокамеры, осуществляют компьютерную обработку полученного изображения ТС с получением расстояния между первым и вторым ТС. Далее получают изображения первого и второго ТС с помощью первой и второй видеокамер, размещенных с возможностью получения изображений ТС спереди и сзади, измеряют скорость и координаты ТС с помощью радара и вычисляют дистанцию между первым и вторым ТС с использованием полученных данных. Технический результат - обеспечение измерения габаритной длины транспортных средств и дистанции между транспортными средствами при минимальных энергетических и компьютерных затратах. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к общей области датчиков, например, таких как датчики температуры, давления, перемещения и т.д. В частности, оно касается компенсации погрешностей измерения, связанных с выходным полным сопротивлением датчика. Способ коррекции измерения напряжения на выходных контактах датчика и измерительный прибор для реализации способа, при котором упомянутый датчик содержит генератор (10) и последовательный резистор (8), при этом каждый из упомянутых выходных контактов (B1, В2) соединен с нагрузочным резистором (12) и нагрузочным резистором (14), при этом способ содержит следующие этапы: предварительный этап оценки последовательного сопротивления (Rcapt) датчика, причем этот этап включает в себя измерение первого (соответственно, второго) напряжения на выходных контактах, когда на каждый нагрузочный резистор подают первое (соответственно, второе) напряжение смещения, и оценку последовательного сопротивления на основании первого и второго напряжений, и этап коррекции, на основании последовательного сопротивления, напряжения, измеренного на выходных контактах датчика, чтобы из него вывести соответствующее напряжение, генерируемое генератором. Технический результат заключается в возможности компенсировать погрешность измерения, влияющую на датчик, соединенный с цифровым вычислительным устройством, причем эта погрешность связана с выходным полным сопротивлением датчика. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх