 |
|
Пленочные пьезоэлектрические акселерометры
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана»
Калужский филиал
Факультет "Фундаментальных Наук"
Кафедра "Программного обеспечения ЭВМ, информационных технологий и прикладной математики" (ФН1-КФ)
Реферат на тему: «Погрешность инерциальных навигационных систем»
По курсу: УСС
Студент: Хейфец И.В. ( _____________ )
Группа: ИТД-82
Преподаватель: ( _____________ )
Калуга – 2012
Содержание
Акселерометры.. 3
Гироскопы.. 12
Магнитометры.. 15
Погрешности. 20
Список литературы.. 23
Акселерометры
Акселерометры представляют собой датчики ускорения(линейного или углового, статического (гравитационного) или динамического (вибрационного)) и в этом качестве широко используются для измерения углов наклона тел, сил инерции, ударных нагрузок и вибрации. Они находят широкое применение на транспорте, в медицине, в промышленных системах измерения и управления, в инерциальных системах навигации. Промышленность изготавливает много разновидностей акселерометров, имеющих различные принципы действия, диапазоны измерения ускорений, массу, габариты и цены.
Сейчас на рынке присутствует довольно большой ассортимент акселерометров как с цифровым, так и с аналоговым выходом. Акселерометры с аналоговым выходом дешевле, но требуют внешние фильтры и АЦП. С АЦП проблем обычно не возникает, ведь оно присутствует уже почти в каждом микроконтроллере, но такие АЦП обычно имеют не самые лучшие характеристики, к тому же некоторые метрологические характеристики встроенных АЦП вообще не указываются производителями микроконтроллеров. Аналоговые микроконтроллеры обычно подключаются к АЦП через ФНЧ (фильтр низкой частоты). Требуется расчёт параметров фильтра, расчёт погрешности вносимой элементами фильтра.
Современные технологии микрообработки позволяют изготовить интегральные акселерометры, имеющие малые габариты и низкую цену. Существуют акселерометры следующих типов: пьезопленочные, электромеханические, пьезоэлектрические, пьезорезистивные , интегральные объемные и поверхностные.
Таблица 1. Сравнительные характеристики акселерометров
| Тип | Точность | Цена | Область применения | Особенности |
| Пьезопленочные | Низкая | Самая низкая | Вибрации, удары | Только переменные ускорения Чувствительны к температуре и давлению |
| Электромеханические (струнные, маятниковые) | Очень высокая | Очень высокая | Инерциальная навигация | Низкие частоты Чувствительны к перегрузкам |
| Пьезоэлектрические | Высокая | Высокая | Вибрации, удары | Только переменные ускорения |
| Пьезорезистивные | Средняя | Высокая | Наклон, вибрации, инерциальные силы | Сложная настройка, низкая термостабильность |
| Интегральные объемной конструкции | Средняя | Средняя | Наклон, вибрации, инерциальные силы | Низкий шум, сложная настройка |
| Интегральные поверхностной конструкции | Средняя | Низкая | Наклон, вибрации, инерциальные силы | Малые габариты, завершенность конструкции |
Пленочные пьезоэлектрические акселерометры
Пленочные пьезоэлектрические датчики ускорения выполняются на основе многослойной пьезоэлектрической полимерной пленки. Многослойная пленка закреплена на подложке из окиси алюминия , и к ней присоединена инерционная масса из порошкового металла. При изменении скорости движения датчика в результате действия инерционных сил происходит деформация пленки. Благодаря пьезоэффекту возникает разность потенциалов на границах слоев пленки, зависящая от ускорения. Чувствительный элемент датчика обладает чрезвычайно высоким выходным сопротивлением, поэтому на подложке датчика ACH-01 компании Atochem Sensors имеется также полевой транзистор с малым током затвора, который представляет собой усилитель напряжения. Это позволяет измерять переменные ускорения со сравнительно низкой частотой. Датчики этого типа имеют плохую повторяемость характеристик в серийном производстве, высокую чувствительность к изменению температуры и давления. Они не могут контролировать постоянные ускорения и гравитационные силы. Основная область применения — схемы управления надувными подушками безопасности.