priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-4-276-284pribor-85Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGМатематическая модель погрешности компенсационного акселерометраMathematical model of the error of the compensation accelerometerВатутинМ. А.VatutinM. A.

Михаил Алексеевич Ватутин - канд. техн. наук, доцент, кафедра автономных систем управления

Санкт-Петербург

Mikhail A. Vatutin — PhD, Associate Professor, Department of Autonomous Control Systems

 

vatutinm@inbox.ruКлючниковА. И.KlyuchnikovA. I.

Алексей Игоревич Ключников - соискатель; кафедра автономных систем управления; старший инженер-испытатель

г. Мирный, Архангельская обл.

Alexey I. Klyuchnikov - Applicant; Department of Autonomous Control

Systems; Senior Test Engineer

 

keynikov198@gmail.comВоенно-космическая академия им. А. Ф. МожайскогоA. F. Mozhaisky Military Space Academy1-й Государственный испытательный космодром1st State Test Cosmodrome202326112024664276284Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/85

Рассмотрены маятниковый акселерометр компенсационного типа как электромеханическое измерительное устройство и факторы, влияющие на его точностные параметры. Показано, что ошибки обратного преобразователя, компенсирующего входное воздействие, не снижаются элементами цепи обратной связи. Разработана математическая модель ошибки компенсационного акселерометра в статическом режиме работы. Оценено влияние конструктивных и электронно-преобразовательных элементов акселерометра на общую погрешность измерения. Показано, что одним из основных источников погрешности преобразования измеряемого ускорения в электрический сигнал является устройство, суммирующее измеряемую величину и величину компенсирующего воздействия. Ошибка сравнения этих двух сигналов суммирующим устройством и определяет ошибку измерения входного ускорения акселерометром. 

A compensation-type pendulum accelerometer is considered as an electromechanical measuring device, and factors affecting its accuracy characteristics are analyzed. It is shown that the errors of the inverse converter compensating the input action are not reduced by the elements of the feedback circuit. A mathematical model of the error of the compensation accelerometer in the static mode of operation is developed. The influence of the design and electronic-converter elements of the accelerometer on the overall measurement error is estimated. It is shown that one of the main sources of error in converting the measured acceleration into an electrical signal is a device summing the measured value and the value of the compensating effect. The error of comparing these two signals by the summing device determines the error of measuring the input acceleration by the accelerometer. 

акселерометрошибка сравнениякомпенсационный метод измеренияточностные параметрырадиоэлементыисточник опорного напряженияaccelerometercomparison errorcompensation measurement methodaccuracy parameters of radio elementsaccuracy parameters of the accelerometerreference voltage sourceReferencesДубовской В. Б., Кисленко К. В., Пшеняник В. Г. Методика повышения точности навигационного обеспечения космических аппаратов, оснащенных высокочувствительными акселерометрами // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 7. С. 590—595.Dubovskoy V.B., Kislenko K.V., Pshenyanik V.G. Journal of Instrument Engineering, 2018, no. 7(61), pp. 590–595. (in Russ.)Аш Ж. и др. Датчики измерительных систем. М.: Мир, 1992. 480 с.Asch G. Les capteurs en instrumentation industrielle, Paris, Dunod, 1987.Лучко С. В., Ватутин М. А. Компенсационный акселерометр в режиме автоколебаний // Изв. вузов. Приборостроение. 2005. Т. 48, № 6. С. 62.Luchko S.V., Vatutin M.A. Journal of Instrument Engineering, 2005, no. 6(48), pp. 62. (in Russ.)Лучко С. В., Балуев С. Ю., Ватутин М. А., Кузьмичев Ю. А., Ключников А. И., Ефимов В. П. Точностные параметры нелинейного звена для автоколебательного акселерометра // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 12. С. 43—46.Luchko S.V., Baluyev S.Yu., Vatutin M.A., Kuzmichev Yu.A., Klyuchnikov A.I., Efimov V.P. Journal of Instrument Engineering, 2013, no. 12(56), pp. 43–46. (in Russ.)Резисторы постоянные металлофольговые Р2-67 [Электронный ресурс]: <http://reom.ru/katalog/18/16/>. (дата обращения 11.09.2022 г.)http://reom.ru/katalog/18/16. (in Russ.)Десять причин выбрать фольговые резисторы Vishay для вашего проекта [Электронный ресурс]: <https://www.compel.ru/lib/54355>. (дата обращения 11.09.2022 г.)https://www.compel.ru/lib/54355. (in Russ.)Арбузов В. П. Измерительные цепи прямого преобразования для емкостных акселерометров и гироскопов // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 11. С. 997—1004.Arbuzov V.P. Journal of Instrument Engineering, 2019, no. 11(62), pp. 997–1004. (in Russ.)Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. М.: Изд. дом „ДодэкаXXI“, 2005.Volovich G.I. Skhemotekhnika analogovykh i analogo-tsifrovykh elektronnykh ustroystv (Circuitry of Analog and Analog-Digital Electronic Devices), Moscow, 2005. (in Russ.)Депутатова Е. А., Гнусарев Д. С., Калихман Д. М. Анализ шумовых составляющих кварцевого маятникового акселерометра с цифровым усилителем обратной связи // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18, № 6. С. 1091—1098. DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-10911098.Deputatova E.A., Gnusarev D.S., Kalikhman D.M. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2018, no. 6(18), pp. 1091–1098, DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1091-1098. (in Russ.)Ватутин М. А., Кузьмичев Ю. А., Буянкин М. П., Петухов А. Б., Ключников А. И. Влияние параметров микромеханического акселерометра на стабильность его передаточной функции // Сб. тр. Всерос. науч.практ. конф. „Проблемы создания и применения малых космических аппаратов и робототехнических средств в интересах Вооруженных Сил Российской Федерации“. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2016. Т. 3. С. 153—157.Vatutin M.A., Kuzmichev Yu.A., Buyankin M.P., Petukhov A.B., Klyuchnikov A.I. Problemy sozdaniya i primeneniya malykh kosmicheskikh apparatov i robototekhnicheskikh sredstv v interesakh Vooruzhennykh Sil Rossiyskoy Federatsii (Problems of Creation and Application of Small Spacecraft and Robotic Means in the Interests of the Armed Forces of the Russian Federation), Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference, St. Petersburg, 2016, vol. 3, April, pp. 153–157. (in Russ.)Скоробогатов В. В. Проблемы разработки широкодиапазонного кварцевого маятникового акселерометра с цифровой обратной связью и пути их решения // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 10. С. 17—28.Skorobogatov V.V. News of TulSU. Technical sciences, 2016, no. 10, pp. 17–28. (in Russ.)Волков В. Л. Обоснование требований к параметрам микромеханического акселерометра // Тр. Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева. 2011. № 2(87). С. 288—295.Volkov V.L. Proceedings of the Nizhny Novgorod State Technical University n. a. R.E. Alekseev, 2011, no. 2(87). pp. 288–295. (in Russ.)Ханов В. Х., Шахматов А. В., Чекмарев С. А., Лепешкина Е. С. Бортовой комплекс управления для наноспутника CubeSat на базе технологии „система на кристалле“ // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 5. С. 403—408.Khanov V.Kh., Shakhmatov A.V., Chekmarev S.A., Lepeshkina E.S. Journal of Instrument Engineering, 2018, no. 5(61), pp. 403–408. (in Russ.)Основы метрологии и электрические измерения / Под ред. Е. М. Душина. Л.: Энергоатомиздат, 1987.Dushin E.M., ed., Osnovy metrologii i elektricheskiye izmereniya (Fundamentals of Metrology and Electrical Measurements), Leningrad, 1987. (in Russ.)Демидович Б. П., Марон И. А. Основы вычислительной математики. М.: Наука, 1966.Demidovich B.P., Maron I.A. Osnovy vychislitel'noy matematiki (Fundamentals of Computational Mathematics), Moscow, 1966. (in Russ.)Пушкарев М. Интегральные источники опорного напряжения // Компоненты и технологии. 2007. № 6. С. 71—76.Pushkarev M. Components and Technologies, 2007, no. 6, рр. 71–76. (in Russ.)Староверов К. Новое семейство прецизионных ИОН REF50XX // Новости электроники. 2008. № 14. С. 22—26.Staroverov K. Electronics News, 2008, no. 14, рр. 22–26. (in Russ.)Буянкин М. П., Ватутин М. А., Ключников А. И. Адаптация маятникового акселерометра компенсационного типа к возмущающим факторам космического пространства // Вестн. Российского нового университета. Сер. „Сложные системы: модели, анализ и управление“. 2020. Вып. 1/2020. С. 55—59.Buyankin M.P., Vatutin M.A., Klyuchnikov A.I. Bulletin of the Russian New University. The series "Complex systems: models, analysis and management", 2020, no. 1/2020, pp. 55–59. (in Russ.)Ватутин М. А., Буянкин М. П., Ключников А. И. Методика определения параметров маятникового акселерометра по его частотной характеристике // Сб. тр. молодых ученых 46 ЦНИИ Минобороны России. М., 2016. 115 с.Vatutin M.A., Buyankin M.P., Klyuchnikov A.I. Sbornik trudov molodykh uchenykh 46 TSNII Minoborony Rossii (Collection of Works of Young Scientists of the 46 Central Research Institute of the Ministry of Defense of Russia), Moscow, 2016, 115 p. (in Russ.)Ватутин М. А., Кузьмичев Ю. А., Трофимов И. А., Буянкин М. П. Имитационная модель интеллектуального акселерометра // Сб. тр. ВКА им. А.Ф. Можайского. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2017. № 657. С. 87—96.Vatutin M.A., Kuzmichev Yu.A., Trofimov I.A., Buyankin M.P. Collection of works of the A.F. Mozhaisky VKA, St. Petersburg, 2017, no. 657, pp. 87–96. (in Russ.)Кварцевые генераторы, фильтры, резонаторы, кристаллические элементы. Прайс-лист. СПб: ОАО „Морион“, 2012.Kvartsevyye generatory, fil'try, rezonatory, kristallicheskiye element (Quartz Generators, Filters, Resonators, Crystal Elements), Price list, St. Petersburg, 2012. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.