Search

Актуальність теми. Сучасний рівень розвитку приладобудування, машинобудування та інших областей науки і техніки потребують високої точності кутових вимірів. Традиційні засоби вимірювання кута далеко не завжди задовольняють потреби. Однією з основних причин такого положення є недостатньо висока точність кутових вимірювань і перетворювачів кута, що задають в засобах вимірювання кутову шкалу. Тому на сьогодні постає питання покращення точності вимірювань з мінімальним збільшенням затрат. Об’єктом дослідження є інтерференційний нуль-індикатор. Предметом дослідження є процес вимірювання масштабного коефіцієнта гіроскопа. Мета роботи: дослідження відносної погрішності вимірювання масштабного коефіцієнта гіроскопа із заданою точністю вимірювання нуль-індикатора. Також дана робота припускає по завершенню теоретичних досліджень провести експеримент по результатам якого зробити відповідні висновки щодо використання нуль-індикатора для вимірювань. Особливістю використання даного інтерференційного нуль-індикатора для стенда вимірювання масштабного коефіцієнта є використання в ньому фотоелектронного множника що значно підвищує точність вимірювання. Методи дослідження: В роботі використовуються методи та критерії оцінювання різних побудов інтерференційного нуль-індикатора для стенда вимірювання масштабного коефіцієнта. Наукова новизна роботи полягає в наступному: Використання фотоелектронного множника в інтерференційному нуль-індикаторі для стенда вимірювання масштабного коефіцієнта. Практична цінність отриманих в роботі результатів полягає в тому, що запропонований варіант значно підвищує точність вимірювання. Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається з вступу, чотирьох розділів та висновків. У вступі подано загальну характеристику роботи, зроблено оцінку сучасного стану проблеми, обґрунтовано актуальність напрямку досліджень. У першому розділі було описано єдине вітчизняне підприємство яке працює в даному напрямку, а також було розглянуто будову, типи і принцип дії лазерного гіроскопа. Окрім цього, було описано будову і принцип дії БДІВа, будову і принцип дії нуль-індикатора. У другому розділі було проведено оцінку якості виробу. У третьому розділі було сформовано загальні вимоги до нуль-індикації кутового вимірювання, а також розроблено автоколімаційний нуль-індикатор. У четвертому розділі розроблено стартап проєкт та проаналізовано можливості і стратегії його реалізації. Actuality of theme. The modern level of development of instrument engineering, mechanical engineering and other fields of science and technology require high accuracy of angular measurements. Traditional means of angle measurement do not always meet the needs. One of the main reasons for this situation is the insufficiently high accuracy of angle measurements and angle converters that set the angle scale in measuring instruments. Therefore, today the question arises of improving the accuracy of measurements with a minimal increase in costs. The object of research is an interference null indicator. The subject of the study is the process of measuring the scale coefficient of the gyroscope. The purpose of the work: the study of the relative error of measuring the scale coefficient of the gyroscope with the specified accuracy of the zero indicator measurement. Also, this work assumes that after completing the theoretical studies, an experiment will be conducted, based on the results of which appropriate conclusions can be drawn regarding the use of the null indicator for measurements. A feature of the use of this interference zero indicator for the scale factor measurement stand is the use of a photoelectric multiplier in it, which significantly increases the accuracy of the measurement. Research methods: The work uses methods and criteria for evaluating different constructions of the interference null indicator for the scale factor measurement stand. The scientific novelty of the work is as follows: The use of a photoelectron multiplier in an interference null indicator for a scale factor measurement stand. The practical value of the results obtained in the work is that the proposed option significantly increases the accuracy of the measurement. Structure and scope of work. The master's thesis consists of an introduction, four chapters and conclusions. In the introduction, a general description of the work is presented, an assessment of the current state of the problem is made, and the relevance of the research direction is substantiated. In the first chapter, the only domestic enterprise working in this direction was described, as well as the structure, types and principle of operation of the laser gyroscope were considered. In the second section, the quality of the product was evaluated and the structure and principle of operation of the null indicator were described. The structure and principle of operation of the BDIV were also described. In the third section, the general requirements for the zero indication of angular measurement were formed, and an autocollimation zero indicator was developed. In the fourth chapter, the startup project was developed and the opportunities and strategies for its implementation were analyzed.

Робота виконана на кафедрі аерокосмічних систем управління Національного авіаційного університету Міністерства освіти і науки України та у Публічному акціонерному товаристві «Науково-виробниче об’єднання «Київський завод автоматики». Дисертаційна робота присвячена науковому обґрунтуванню та розробці алгоритмів компенсації внутрішніх похибок та зовнішніх збурень у Коріолісовому вібраційному гіроскопі, а також удосконаленню його складових частин (резонатора, чутливого елементу). Автором розроблено методику та обладнання для робочого місця безелектродного вимірювання динамічних параметрів металевого резонатора після його виготовлення, розроблено конструкцію приладдя для приклеювання п’єзоелектродів до резонатора нової конструкції, методику та обладнання робочого місця для балансування мас. Розроблено та відпрацьовано на експериментальному зразку КВГ методики температурної корекції фаз сигналів квадратури та кутової швидкості, багатопараметричної корекції дрейфу нуля і масштабного коефіцієнту, що призводить до збільшення точності виміру кутової швидкості в умовах дії температурних градієнтів. In the thesis the following new scientific results are obtained: 1. For the first time, a multi-parameter method of CVG scale factor correction is developed and implemented, which can be used during the CVG operation in the rate and in the differential modes. Ukraine patent have been obtained for this method. 2. Scientifically grounded analysis of a new design of a cylindrical resonator with holes on the walls of a cylinder having higher vibration resistance was first developed and carried out. 3. The multiparameter bias correction algorithm has been developed and implemented, which has advantages over the existing ones by accuracy. 4. For the first time experimental researches were carried out on a manufactured experimental sample of CVG with developed metal cylindrical resonator made of elenvar elloy, which showed high accuracy scale factor and bias drift correction under the action of temperature gradient, as well as high shockvibration resistance of the sample. The practical significance of thesis results are: − comparison of two designs of metallic cylindrical resonators with holes on the bottom and on the wall of the cylinder and by calculations and computer simulation the advantages of the second design over the first one in the part of shock resistance have been substantiated; − аn analysis of the different geometries of the holes has been made. Their influence on the resonant oscillation frequencies of a cylindrical resonator is revealed. Recommendations for the geometry of the resonator and its elements have been developed; − improved design of the base on which the newly designed resonator with holes on the wall of the cylinder is installed; − the choice of electrodes used for oscillation excitation and measurement of the signals is experimentally substantiated; − the technique and equipment for workplace electrodeless measurement of metallic resonator dynamic parameters after its manufacture have been developed; − the influence of frequency mismatch, wave angle and positioning errors of the electrodes on the CVG bias and scale coefficient have been evaluated; − a new accessory design has been developed to attach the electrodes to the new resonator design; − the technique and equipment of the workplace for balancing the mass of the resonator on the fourth harmonic of the unbalance to reduce its frequency mismatch have been developed. The technique was tested in the manufactured ample of CVG; − the technique of measuring the angles of non-orthogonality of the sensitive axis to its mounting surface has been developed and implemented in the experimental sample of CVG; − the use of CVG to improve the accuracy of armament stabilization was analyzed; − improved CVG standing wave control algorithm block diagram, which provides a fast start of the gyroscope when it is turned on at any temperature in the range of operating temperatures; − the techniques for temperature correction of quadrature and angular rate phases, multiparameter correction of CVG bias and scale factor have been developed and tested on experimental sample of CVG, which leads to an increase in the accuracy of measuring angular rate under temperature gradients; − the experimental results showed that the CVG with a metallic resonator is resistant to multiple shocks with amplitude 100 g and its bias is slightly dependent on the shock amplitude and does not exceed 5×10−3 deg/s. The bias sensitivity to vibration perturbations is 2.5×10−3 deg/s/g. Диссертация посвящена научному обоснованию и разработке алгоритмов компенсации внутренних погрешностей и внешних возмущений в Кориолисового вибрационном гироскопе, а также совершенствованию его составных частей (резонатора, чувствительного элемента). Автором разработана методика и оборудование для рабочего места безэлектродного измерения динамических параметров металлического резонатора после его изготовления, разработана конструкция приспособления для приклеивания пьезоэлектродов к резонатору новой конструкции, методику и оборудование рабочего места для балансировки масс резонатора. Разработано и отработано на экспериментальном образце КВГ методики температурной коррекции фаз сигналов квадратуры и угловой скорости, многопараметрической коррекции дрейфа нуля и масштабного коэффициента, что приводит к увеличению точности измерения угловой скорости в условиях действия температурных градиентов.