Введение
1 Особенности работы микромеханического гироскопа с расширенным диапазоном измерения 12
1.1 Обзор рынка микромеханических гироскопов с расширенным диапазоном измерения 12
1.2 Описание структуры микромеханического гироскопа ММГ ЭП1 17
1.3 Структурная схема и математическая модель чувствительного элемента микромеханического гироскопа 20
1.4 Электродные структуры чувствительного элемента микромеханического гироскопа 22
1.5 Характеристики микромеханического гироскопа 26
1.5.1 Разрешение 27
1.5.2 Масштабный коэффициент 28
1.5.3 Нулевой сигнал 28
1.5.4 Полоса пропускания и динамический диапазон
1.6 Режимы работы и системы управления современных микромеханических гироскопов 29
1.7 Анализ возможности расширения диапазона измерения микромеханического гироскопа 39
2 Анализ работы микромеханического гироскопа при воздействии внешних и внутренних факторов 46
2.1 Анализ влияния внешних факторов на характеристики микромеханического гироскопа 46
2.1.1 Анализ влияния вибраций и ударов на характеристики микромеханического гироскопа 46
2.1.2 Анализ влияния температуры окружающей среды на характеристики микромеханического гироскопа 50
2.1.3 Влияние внешних факторов на межэлектродный зазор 53
2.1.4 Влияние температуры на добротность и резонансные частоты подвеса ЧЭ 55
2.2 Анализ влияния внутренних факторов на характеристики микромеханического гироскопа 56
2.2.1 Механические паразитные связи 56
2.2.2 Электрические паразитные связи 59
2.2.3 Электромеханические паразитные связи
2.2.3.1 Отрицательная электрическая жесткость 71
2.2.3.2 Датчики момента и угла
74
3 Системы управления гироскопа компенсационного типа с расширенным диапазоном измерения 77
3.1 Формирование сигналов в цифровых системах управления 77
3.2 Система измерения перемещения инерционной массы чувствительного элемента 79
3.2.1 Преобразователь емкость напряжение 79
3.2.2 Преобразователь емкость напряжение с измерением межэлектродного зазора 81
3.3 Система управления амплитудой первичных колебаний 83
3.4 Система обработки выходного сигнала канала вторичных колебаний 85
3.4.1 Система выделения полезного сигнала 85
3.4.2Методика определения синфазного и квадратурного сигналов 87
3.4.3 Компенсация квадратурного сигнала 88
3.5 Система управления канала вторичных колебаний 89
3.5.1 Методика расчета коэффициентов системы управления вторичными колебаниями 89
3.5.2 Структурная схема и Simulink модель микромеханического гироскопа с расширенным диапазоном 92
3.5.3 Способ управления по напряженности электрического поля 94
3.5.4 Результаты моделирования работы гироскопа при воздействии больших угловых скоростей 97
4 Экспериментальные исследования микромеханического гироскопа с расширенным диапазоном измерения 100
4.1 Описание и основные характеристики экспериментального образца 100
4.2 Описание аппаратуры, методик и программного обеспечения для проведения испытаний 101
4.2.1 Стенд угловых перемещений для исследования поведения гироскопа под действием больших угловых скоростей 101
4.2.2 Стенд для определения квадратурной и синфазной составляющих, настройки фазы опорного сигнала демодулятора .. 104
4.3 Результаты экспериментальных исследований микромеханического гироскопа 105
4.3.1 Результаты испытаний микромеханического гироскопа при воздействии больших угловых скоростей 105
4.3.2 Определение квадратурной и синфазной составляющих, и фазы опорного сигнала гироскопа 108
4.3.3 Исследование характеристик выходного сигнала гироскопа на неподвижном основании 110
Заключение 112
Список сокращений 113
Список публикаций автора 114
Список литературы
