Введение
Глава 1. Основные проблемы проектирования инерциальных чувствительных элементов с упругими подвесами 20
1.1. Современное состояние разработок инерциальных чувствительных элементов с упругими подвесами для измерительных модулей подвижных объектов 20
1.1.1. Общие сведения 20
1.1.2. Микромеханические гироскопы 23
1.1.3. Приборы измерения гравитационного поля Земли 28
1.2. Принципы построения инерциальных чувствительных элементов с упругими подвесами инерционного тела 31
1.2.1. Принцип работы и конструкции микромеханических гироскопов.. 33
1.2.2. Принцип работы и конструкции гравитационных градиентометров 1.3. Классификация инерциальных чувствительных элементов 54
1.4. Проблемы проектирования инерциальных чувствительных элементов с упругими подвесами 64
1.4.1. Проблемы разработки микромеханических гироскопов 64
1.4.2. Проблемы разработки гравитационных градиентометров 71
1.4.3. Основные интегральные характеристики упругих подвесов 75
Выводы по главе 1 79
Глава 2. Методы аналитического исследования характеристик инерциальных чувствительныхэлементов с упругими подвесами 81
2.1. Математические модели динамики инерциальных чувствительных лементов с упругими подвесами инерционного тела 81
2.1.1. Методики составления математических моделей 81
2.1.2. Математические модели микромеханических гироскопов 90
2.1.3. Математические модели гравитационных градиентометров 99
2.2. Особенности динамики инерциальных чувствительных элементов при анизотропии инерционных свойств тела 104
2.2.1. Общая постановка и некоторые частные случаи в гироскопии 104
2.2.2. Гантельный эффект в гравитационных вариометрах и градиентометрах 107
2.2.3. Особенности динамики микромеханического гироскопа 111
2.2.4. Прогностическая задача в сейсмологии 115
Выводы по главе 2 120
Глава 3. Развитие теории упругого подвеса для инерциальных чувствительных элементов 122
3.1. Методика составления модели упругого подвеса 122
3.2. Модель упругого подвеса и его матрица жесткости 127
3.3. Требования к структуре упругого подвеса и его параметрам 131
3.4. Собственные частоты колебаний и их настройка 135
3.5. Нелинейные эффекты в упругих подвесах 142
3.6. Упругие подвесы с криволинейными элементами: методика расчета и
возможности использования 151
Выводы по главе 3 157
ГЛАВА 4. Компьютерное моделирование и конечно элементый анализ конструкций упругих подвесов 159
4.1. Компьютерные методы проектирования и анализа конструкций 159
4.2. Метод конечно-элементного анализа упругих подвесов 162
4.2.1. Расчет напряженно-деформированного состояния упругих
подвесов 166
4.2.2. Вычисление собственных частот упругих подвесов и построение амплитудно-частотных характеристик 170
4.2.3. Учет жесткости инерционного тела при расчете собственных частот упругого подвеса 174
4.2.4. Оценка стойкости к ударным воздействиям 177
4.3. Принципы построения систем автоматизированного проектирования микромеханических чувствительных элементов с упругими подвесами 181
4.3.1. Структура программного комплекса 185
4.3.2. Модуль «Конструкция микромеханического акселерометра» 188
4.3.3. Модуль «Конструкция микромеханического гироскопа» 191
4.3.4. Модуль «Системы управления» 198
4.3.5. Модуль «Системы термостабилизации» 199
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4 202
ГЛАВА 5. Инструментальные погрешности инерциальных чувствительных элементов с упругими подвесами инерционного тела 204
5.1. Модель погрешностей инерциальных чувствительных элементов 204
5.1.1. Статический дисбаланс 209
5.1.2. Динамический дисбаланс 212
5.1.3. Неравножесткость подвеса и его элементов 214
5.1.4. Перекосы осей 221
5.1.5. Неравенство параметров 223
5.2. Анализ особенностей технологических процессов изготовления конструкций упругих подвесов 226
5.2.1. Традиционные технологии пространственных упругих подвесов... 226
5.2.2. Микроэлектронные технологии планарных упругих подвесов 227
5.3. Технологические погрешности изготовления и их влияние на характеристики упругих подвесов 242
5.3.1. Особенности расчета характеристик упругих подвесов при использовании технологии микроэлектронного производства 244
5.3.2. Изменение геометрических размеров упругих элементов 248
5.3.3. Изменение взаимного расположения упругих элементов 260
5.3.4. Изменение формы упругих элементов 265
Выводы по главе 5 267
ГЛАВА 6. Результаты разработки инерциальных чувствительных элементов с упругими подвесами и их экспериментальные исследования 269
6.1. Испытания гравитационных градиентометров и вариометров 269
6.1.1. Обоснование конструкции чувствительного элемента ротационного гравитационного градиентометра 269
6.1.2. Испытания макета чувствительного элемента ротационного гравитационного градиентометра 274
6.1.3. Обоснование конструкции чувствительного элемента статического гравитационного вариометра 278
6.1.4. Испытания экспериментального образца чувствительного
элемента статического гравитационного вариометра 283
6.2. Испытания микромеханических гироскопов 286
6.2.1. Обоснование конструкции чувствительного элемента микромеханического гироскопа 286
6.2.2. Проверка статических характеристик подвесов 293
6.2.3. Определение динамических характеристик подвесов 295
6.2.4. Испытания на вибрационные и ударные нагрузки 300
6.2.5. Испытания в режиме датчика угловой скорости 303
Выводы по главе 6 309
Заключение 311
Публикации автора по теме диссертации 313
Литература
