Способ тарировки датчика микроускорений в космическом полете



 


Владельцы патента RU 2583882:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при определении погрешности датчика микроускорений на космическом аппарате (КА). Технический результат - обеспечение тарировки датчика микроускорений в космическом полете. Способ тарировки датчика микроускорений в космическом полете, включает в себя сопоставление измерений с калиброванными значениями и определение погрешностей в измерениях датчика, фиксирование в связанной с космическим аппаратом системе координат вектор определяющий положение датчика микроускорений, измерение угловой скорости космического аппарата и его угловое ускорение определение углового положения и орбиты космического аппарата, по изменению орбиты космического аппарата и определенному его угловому положению оценивают плотность атмосферы ρа на высоте полета космического аппарата и ускорение его торможения, калиброванное значение микроускорения определяют по формуле где:

- микроускорение в связанной с космическим аппаратом системе координат;

µe - гравитационный параметр Земли;

r - расстояние от центра Земли до центра масс космического аппарата;

- орт оси орбитальной системы координат, направленной по радиус-вектору космического аппарата;

- скорость космического аппарата;

с - баллистический коэффициент космического аппарата,

и сопоставляя калиброванное значение микроускорения и измеренное значение, определяют погрешность в измерениях датчика микроускорений.

 

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при определении погрешности датчика микроускорений на космическом аппарате (КА).

Для измерения ускорений используются специальные датчики и приборы - акселерометры. В процессе их использования вследствие различных причин происходит ухудшение точности измерений и появляется необходимость установления величины погрешности прибора, т.е. его тарировка. Такая задача возникает и перед началом использования прибора.

Известен способ тарировки датчиков ускорений - акселерометров, реализуемый устройством для создания нормированных ускорений при поверке акселерометров [1] (патент RU 2393488 с 1 по заявке 2009112707/28 от 06.04.2009). Данный способ не применим в космическом полете, где измеряются малые ускорения ~10-3 - 10-7g, где g = 9.8 м c 2 .

Известен способ тарировки датчика микроускорений, основанный на сопоставлении измерений с калиброванными значениями и определении погрешностей в измерениях датчика микроускорений [2] (патент США №3779065, 1973 г.). В данном способе, взятом авторами за прототип, тарировка датчиков осуществляется путем воздействия на датчик бойком с последующим измерением воздействия и фиксированием показаний датчика. Следует отметить, что в космическом полете на КА возникают обычно малые ускорения и их значение составляет 10-7g - 10-3g [3]. Их точное измерение является весьма сложной технической задачей и для ее решения используются различные датчики микроускорений [4]. В процессе полета возникают неизбежные погрешности в показаниях используемых датчиков и появляется необходимость выполнения их тарировки.

Известные способы, включая способ-прототип, не позволяют решить задачу тарировки датчиков микроускорений в космическом полете.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является определение погрешностей датчика микроускорений в космическом полете.

Технический результат достигается тем, что в способе тарировки датчика микроускорений в космическом полете, включающем сравнение измерений датчика микроускорений с калиброванными значениями и определение погрешностей в измерениях датчика микроускорений, фиксируют в связанной с космическим аппаратом системе координат вектор , определяющий положение датчика микроускорений, измеряют угловую скорость космического аппарата ω и его угловое ускорение , определяют угловое положение и орбиту космического аппарата, по изменению орбиты космического аппарата и определенному его угловому положению оценивают плотность атмосферы ρа на высоте полета космического аппарата и ускорение его торможения, калиброванное значение микроускорения определяют по формуле

где - микроускорение в связанной с космическим аппаратом системе координат;

µe - гравитационный параметр Земли;

r - расстояние от центра Земли до центра масс космического аппарата;

- орт оси орбитальной системы координат, направленной по радиус-вектору космического аппарата;

- скорость космического аппарата;

с - баллистический коэффициент космического аппарата,

и сопоставляя калиброванное значение микроускорения и измеренное значение, определяют погрешность в измерениях датчика микроускорений.

За счет выполнения предлагаемых действий возможна тарировка датчика микроускорений в космическом полете. Главная проблема в выполнении тарировки на КА заключается в создании калиброванных значений микроускорений малой величины (до 10-7g). В предлагаемом способе калиброванные значения микроускорений создаются за счет отличительных действий способа. Для анализа процессов, происходящих в аппаратуре космических экспериментов по микрогравитации, главным образом необходимо знать квазипостоянные величины микроускорений [3], [4]. Квазипостоянные значения микроускорений обусловлены вращением КА вокруг центра масс, неоднородностью гравитационного поля в пределах конструкции КА и действием на КА сопротивления атмосферы. Измеряя угловую скорость и угловое ускорение ΚΑ , можно для заданного вектором положения датчика микроускорений точно определить составляющую калиброванного значения микроускорений за счет вращения КА вокруг центра масс. Измерив угловое положение КА, можно точно определить составляющую, возникающую за счет неоднородности гравитационного поля в пределах конструкции КА. Измеряя точно орбиту КА, можно по изменению орбиты КА и его угловому положению определить плотность атмосферы на высоте полета КА и его ускорение от сопротивления атмосферы. Сложив три составляющие, получим калиброванное значение микроускорений. Сопоставление калиброванного значения микроускорений с измеренным значением, позволит определить погрешность в измерениях датчика микроускорений.

В настоящее время технически все готово для реализации предложенного способа на КА, например, на МКС или на транспортном грузовом корабле ТГК «Прогресс». Для измерения микроускорений на КА могут использоваться датчики типа ИМУ, ИМУ-Ц, MAMS и др. Для измерения угловой скорости и углового ускорения могут использоваться существующие датчики угловых скоростей и угловых ускорений. Для определения углового положения КА могут использоваться датчики ориентации: солнечный датчик, звездный датчик, магнитометр и т.д. Подобные приборы используются, например, на МКС и ТГК «Прогресс». Для определения орбиты КА могут использоваться высокоточные измерения радиоконтроля орбиты, или измерения спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Приемники GPS и ГЛОНАСС уже установлены, например, на МКС. Для выполнения расчетов и сопоставления калибровочных значений микроускорений с измеренными могут использоваться вычислительные средства МКС, ТГК «Прогресс».

Список литературы

1. Патент RU 2393488 с 1 по заявке 2009112707/28 от 06.04.2009.

2. Патент США №3779065, 1973 г.

3. М.Ю. Беляев. «Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях», М.: «Машиностроение», 1984.

4. Д.М. Климов, В.И. Полежаев, М.Ю. Беляев, А.И. Иванов, С.Б. Рябуха, В.В. Сазонов. «Проблемы и перспективы использования невесомости в экспериментах на орбитальных станциях». РКТ, серия 12, выпуск 1-2, 2011.

5. Основы теории полета космических аппаратов. М.: «Машиностроение, 1972.

Способ тарировки датчика микроускорений в космическом полете, включающий сравнение измерений датчика микроускорений с калиброванными значениями и определение погрешностей в измерениях датчика микроускорений, отличающийся тем, что фиксируют в связанной с космическим аппаратом системе координат вектор ρ , определяющий положение датчика микроускорений, измеряют угловую скорость космического аппарата ω и его угловое ускорение ω . , определяют угловое положение и орбиту космического аппарата, по изменению орбиты космического аппарата и определенному его угловому положению оценивают плотность атмосферы ρа на высоте полета космического аппарата и ускорение его торможения, калиброванное значение микроускорения определяют по формуле

где n - микроускорение в связанной с космическим аппаратом системе координат;
µe - гравитационный параметр Земли;
r - расстояние от центра Земли до центра масс космического аппарата;
E 3 - орт оси орбитальной системы координат, направленной по радиус-вектору космического аппарата;
V - скорость космического аппарата;
c - баллистический коэффициент космического аппарата,
и сопоставляя калиброванное значение микроускорения и измеренное значение, определяют погрешность в измерениях датчика микроускорений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике определения параметров движения и к области оценки и компенсации погрешностей измерения углового положения летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям воздушной скорости, и может быть использовано для определения и компенсации погрешности измерения воздушной скорости и определения скорости ветра на высоте полета летательного аппарата.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам калибровки средств измерений, применяемых на стендах для определения моментов инерции изделий ракетной, авиационной и космической техники.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к стендам поверочным для градуировки акселерометров с использованием более точных средств измерения. Стенд для градуировки акселерометров содержит тензометрическое устройство с градуируемым акселерометром, тензодатчиками и бойком, и наковальню.

Изобретение относится к области пьезотехники и используется для измерения коэффициента преобразования акселерометров методом сравнения с калибровочным акселерометром.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для обеспечения взаимозаменяемости пьезоэлектрических вибропреобразователей ускорения (вибродатчиков ускорения), входящих в состав акселерометров или измерительных систем, без дополнительной настройки электронных согласующих элементов акселерометра или измерительных систем.

Изобретение относится к области сейсмоакустических исследований и касается устройства контроля динамических характеристик сейсмоакустических преобразователей.

Устройство (12) определения ускорения содержит блок (21) корректировки нулевой точки для корректировки положения нулевой точки значения сигнала (Gsen) датчика, используя величину корректировки (абсолютное значение для значения (Gd) корректировки) на основе ускорения (Gout), когда транспортное средство переходит от остановленного состояния на наклонной дороге к состоянию движения, и блок (20) ограничения величины корректировки для ограничения величины корректировки, тем самым пресекая вычисление избыточной величины корректировки вследствие неровностей поверхности дороги или перемещения пассажира.

Изобретение относится к калибровке датчика ускорения. Способ калибровки датчика ускорения для определения показателей ускорения транспортного средства содержит этап определения характеристической постоянной для датчика ускорения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения погрешностей инерциальных измерительных приборов, в частности лазерных гироскопов и маятниковых акселерометров, при стендовых испытаниях на ударные и вибрационные воздействия.

Изобретение относится к метрологии и предназначено для контроля дополнительной нелинейности микроэлектромеханических преобразователей линейного ускорения (МПЛУ) при испытании на виброустойчивость. Устройство для контроля дополнительной нелинейности преобразователей линейного ускорения при испытании на виброустойчивость содержит вибратор, неподвижно закрепленный на приспособлении, которое неподвижно закреплено на валу угломерного устройства. На столе вибратора закреплены вибродатчик и испытуемый микроэлектромеханический преобразователь линейных ускорений, выход которого соединен со входом преобразователя, выход которого подключен ко входу компьютера, выход вибродатчика соединен со входом осциллографа и со входом измерителя вибрации, выход генератора вибростенда подключен ко входу усилителя вибростенда, выход которого соединен со входом вибратора. При этом в устройство введен уровень, регулировочные винты, с помощью которых выставляют стол вибратора в горизонтальное положение, которое контролируется уровнем, устройство содержит виброгасящую прокладку, выполненную с возможностью уменьшения вибрации. Технический результат - повышение точности. 1 ил.

Группа изобретений относится к области измерений, а именно к калибровке комплекса измерения скорости транспортных средств. Система и способ калибровки комплекса измерения скорости транспортных средств (ТС) содержат электронно-вычислительное устройство (ЭВУ), соединенное с видеокамерой, с поворотной платформой и с лазерным дальномером. Видеокамера выполнена с возможностью формирования изображения дорожного полотна и находящихся на нем ТС, а также с возможностью передачи изображения в ЭВУ. Лазерный дальномер выполнен с возможностью проецирования в точку измерения расстояния световой метки из трех разных угловых позиций. ЭВУ выполнено с возможностью анализа изображения, а также с возможностью вычисления калибровочных параметров и функций, необходимых для позиционирования объектов, с использованием данных о расстоянии до световых меток и их пиксельных координат, а также с использованием данных внутренней калибровки объектива и чувствительной матрицы видеокамеры. Технический результат заключается в упрощении калибровки комплекса измерения скорости ТС, содержащего видеокамеру, осуществлении калибровки в автоматическом режиме с возможностью внесения поправок в значения калибровочных параметров во время эксплуатации комплекса измерения скорости ТС. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх