Способ настройки блока датчиков угловой скорости с дискретным выходом, способ определения скорости дрейфа датчика угловой скорости, способ определения показателя колебательности и полосы пропускания датчика угловой скорости, способ определения масштабного коэффициента датчика угловой скорости и способ определения угла юстировки датчика угловой скорости

Способ настройки блока датчиков угловой скорости с дискретным выходом, способ определения скорости дрейфа датчика угловой скорости, способ определения показателя колебательности и полосы пропускания датчика угловой скорости, способ определения масштабного коэффициента датчика угловой скорости и способ определения угла юстировки датчика угловой скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Техническое решение относится к области гироскопической техники и может быть использовано при проведении испытаний и настройки датчиков угловой скорости как с аналоговым, так и с дискретным выходом. При этом датчики угловой скорости с аналоговым выходом.

Известны датчики угловой скорости с дискретным выходом (ДУС-ДВ) из /1/ и /2/. Применительно для таких приборов разработано техническое решение, т.к. в этих статьях не приводятся сведения о методиках проведения испытаний приборов инерциального класса. В этих статьях идет речь о проблемах, решенных разработчиками при создании поплавковых датчиков угловых скоростей с дискретным выходом. Разработанное техническое решение восполняет пробел по проведению испытаний собранных ДУС-ДВ.

Важнейшими параметрами ДУС-ДВ, определяющими их точность и работоспособность, являются: дрейф ДУС-ДВ, включающий определение постоянной и случайной его составляющей при различных положениях прибора относительно поля силы тяжести и проекций угловой скорости вращения Земли; масштабный коэффициент, определяющий цену выходного информационного импульса на дискретном выходе ДУС-ДВ при различных входных угловых воздействиях; показатель колебательности ДУС-ДВ, характеризующий резонансные свойства прибора как звена системы автоматики, и угол юстировки ДУС-ДВ, характеризующий точность установки прибора относительно осей чувствительности блока датчиков угловых скоростей. Данное техническое решение и направлено на определение этих параметров и настройку ДУС-ДВ в блоке датчиков угловых скоростей с дискретным выходом.

Задачей всего комплекса решений является определение важнейших параметров и настройка датчиков угловой скорости с дискретным выходом в составе блока таких приборов, определяющих их точность и работоспособность, как чувствительных элементов бесплатформенной навигационной системы (БИНС).

Техническое решение: "Способ настройки датчика угловой скорости с дискретным выходом в блоке".

Прототипом для данной части технического решения является (стр.5 /3.2/) "Способ гидростатического подвеса цилиндрического поплавка в корпусе прибора", включающий размещение в цилиндрической герметичной камере гиромотора, заполнение зазора между цилиндрической камерой и корпусом прибора вязкой несжимаемой жидкостью и обеспечение при этом равенства массы цилиндрического поплавка массе вытесненной им жидкости, а также формирование "электрической пружины" так, что устанавливают на поплавковом узле датчик угла и датчик момента, соединенные между собой усилителем обратной связи с корректирующим контуром.

Недостатком прототипа является отсутствие рекомендаций по осуществлению настройки датчиков угловой скорости с дискретным выходом (ДУС-ДВ) в составе блока датчиков угловой скорости (БДУС).

Задачей данной части технического решения является реализация настройки ДУС-ДВ в блоке датчиков угловой скорости.

Решение поставленной задачи состоит в том, что осуществляют гидростатический подвес цилиндрического поплавка в корпусе прибора так, что размещают в цилиндрической герметичной камере гиромотор, заполняют зазор между цилиндрической камерой и корпусом прибора вязкой несжимаемой жидкостью, обеспечивают при этом равенство массы цилиндрического поплавка массе вытесненной им жидкости, а также формирование "электрической пружины" так, что устанавливают на поплавковом узле датчик угла и датчик момента, соединенные между собой усилителем обратной связи с корректирующим контуром, отличающийся тем, что осуществляют определение работоспособности каждого из датчиков в отсутствие входных угловых воздействий, так что определяют чувствительность их к измерению составляющей угловой скорости вращения Земли, осуществляют юстировку каждого из датчиков в блоке, определяют, регулируют показатель колебательности и находят полосу пропускания каждого из датчиков, определяют, регулируют величину и линейность его масштабного коэффициента каждого из датчиков, определяют дрейф каждого из датчиков в зависимости от времени и положения его относительно поля силы тяжести.

Осуществляют юстировку датчика в блоке таким образом, что определяют угол юстировки датчика в блоке, затем изменяют его угловое положение относительно посадочного места путем поворота вокруг его выходной оси до тех пор, пока величина угла юстировки не будет превышать заданного значения.

Регулируют показатель колебательности так, что определяют его после изготовления прибора и изменяют параметры корректирующего контура усилителя обратной связи до момента, когда величина показателя колебательности будет находиться в заданных пределах, определяют ширину полосы пропускания прибора.

Регулируют величину и линейность масштабного коэффициента таким образом, что определяют его для входных имитирующих угловых воздействий ω_вх из диапазона -ω_ВХ ^max≤ω_вх≤+ω_ВХ ^max, изменяют форму и амплитуду импульсов тока преобразователя "ток - число импульсов", при этом изменением амплитуды импульсов регулируют величину масштабного коэффициента, а линейность масштабного коэффициента регулируют посредством изменения формы передних и задних фронтов этих импульсов, где -ω_ВХ ^max, +ω_ВХ ^max - нижняя и верхняя границы диапазона измеряемых угловых скоростей ДУС-ДВ.

Новизна предложенного решения состоит в реализации настройки ДУС-ДВ в блоке ДУС посредством изменения параметров ДУС, поддающихся регулировке. В частности, предложено осуществлять определение и регулировку частотных свойств "электрической пружины" (усилителя обратной связи с корректирующим контуром) посредством изменения показателя колебательности и получения его величины из заданного интервала, например: 1.1<Q<1.3. Настройка частотных свойств осуществляется по традиционной (для автоматики) методике: посредством изменения параметров корректирующего контура - постоянных времени и коэффициента усиления обратной связи.

Предложена методика настройки величины и линейности масштабного коэффициента Км в диапазоне известных входных угловых воздействий (скоростей или имитирующих их входных моментов) для данного ДУС-ДВ. В отличие от применяемой методики формирования линейности масштабного коэффициента /1/ высокоточного прибора модели типа 18IRIG (и его модификации 25IRIG корабля программы "Аполлон") реализованы меры по уменьшению влияния на линейность масштабного коэффициента изменения чувствительности датчика момента от углового положения поплавка относительно нуля датчика угла, которые позволили ограничиться настройкой только величины и линейности масштабного коэффициента посредством изменения масштабного сопротивления в токоформирующих цепях преобразователя "ток датчика момента - число импульсов". Линейность масштабного коэффициента предложено регулировать посредством изменения (уточнения) формы разряжающих интегрирующую емкость импульсов путем подбора соответствующих корректирующих RC-цепей. Таким образом, реализация предложенного решения выгодно отличается от известного способа /1/ в сторону упрощения, сокращения времени проведения испытаний и настройки, что вполне приемлемо для ДУС-ДВ средней точности с шариковыми подшипниками ротора гиромотора. Однако при всех упрощениях конструктивных решений БДУС-ДВ по точностным характеристикам незначительно уступает приборам программы "Аполлон" типа 18IRIG (и его модификации 25IRIG) и до сих пор успешно эксплуатируется на современных челноках, доставляющий груз на МКС совместной с США экспедиции. Как известно, /1/, точностные характеристики гироскопов типа 18IRIG (и его модификации 25IRIG) выглядят следующим образом: линейность и стабильность масштабного коэффициента составляет 0.0001 ррм (0.01%), случайная составляющая скорости дрейфа на уровне 1 meru (0.015 град/ч). При этом применены газодинамические опоры ротора гиромотора и магнитный подвес ЧЭ. Диапазон измеряемых угловых скоростей до 1 рад/с (60 град/с). Безобогревный вариант ДУС-ДВ приобретает следующие характеристики при использовании предложенного способа определения параметров и настройки: линейность масштабного коэффициента 0,05-0,1%, случайная составляющая скорости дрейфа 0,05-0.1 град/ч, величина показателя колебательности находится в пределах 1.1-1.3. Диапазон измеряемых угловых скоростей до 15-20 град/с и может быть увеличен до 60-90 град/с. Применены шариковые подшипники ротора гиромотора и обычный гидростатический подвес поплавка ДУС-ДВ. Стоимость американского прибора несоизмерима высока в сравнении с российским аналогом, настроенным в соответствии с предложенным комплексом технических решений.

Предложена методика юстировки ДУС-ДВ в блоке посредством определения величины угла и последующих последовательных разворотов его до минимизации (обнуления) выходного сигнала ДУС, который не должен им регистрироваться. При этом юстировка предполагает установку ДУС-ДВ непосредственно в БДУС и настройку положения осей прибора относительно осей блока непосредственно по месту его последующего нахождения и функционирования с точностью не хуже единиц угловых секунд.

Обоснование способа настройки ДУС-ДВ в блоке ДУС.

В известных источниках /1/, /2/, /6/, посвященных вопросам проектирования и испытаниям, рекомендации по настройке ДУС-ДВ также отсутствуют. Этот вопрос является определяющим при изготовлении и регулировке заданных в техническом задании характеристик. Так, например, требуется обеспечить показатель колебательности в пределах 1.1-1.3 (стр.67 /4/) как высокоточного звена системы автоматики. При этом необходимо обеспечить заданную величину (например, 6.29 угловых секунд) и линейность масштабного коэффициента на уровне, например, не хуже 0.1% во всем диапазоне входных угловых скоростей -ω_ВХ ^max≤ω_вх≤+ω_ВХ ^max (0-15(20) град/с) и стабильность скорости дрейфа ДУС-ДВ в блоке не хуже Δω_ДР=0.1 град/ч (≈7 meru стр.273 /6/), что соответствует ДУС-ДВ средней точности. Под 1 meru (milli-Earth-rate unit) понимают тысячную долю угловой скорости вращения Земли: 15 град/ч / 1000=0.015 град/ч. Точность установки ДУС-ДВ в блоке должна составлять не хуже, например, 10-30 угловых секунд (достаточно жесткие требования).

Для выполнения этих требований необходимы определение параметров каждого из ДУС-ДВ и настройка их в БДУС. Эти параметры предложено определять в соответствии комплексом предложенных выше технических решений. Так, величина и стабильность скорости дрейфа ДУС-ДВ обеспечивается качеством изготовления элементов подшипникового узла ротора гиромотора (см. стр.69 /3.2/), величиной зазора между цилиндрическим поплавком и цилиндрической камерой, где он размещен (на уровне 75-100 мкм), а также выбором конструкции поплавка (с ребрами вдоль образующей или без), вязкостью поддерживающей поплавок жидкости и величиной кинетического момента Н_о ротора гиромотора и.т.д. Таким образом, стабильность скорости дрейфа обеспечивается выбором параметров подвеса ЧЭ ДУС-ДВ и качеством его изготовления. Поэтому практически дрейф ДУС-ДВ только регистрируется в процессе проведения его испытаний и настройки в течение достаточно длительных интервалов времени, называемых запусками, в пределах 10-48 часов (стр.273 /6/).

Другие же параметры, такие как показатель колебательности M=Q, величина и линейность масштабного коэффициента Км для диапазона измеряемых угловых скоростей и точность установки ДУС-ДВ в блоке поддаются и регулировке и контролируются при изготовлении прибора и при проведении входного контроля потребителем.

Регулирование величины и линейности масштабного коэффициента. Величина масштабного коэффициента как цена в угловых единицах одного информационного импульса ДУС-ДВ является важнейшей характеристикой при построении системы координат БИНС. Поэтому выдерживанию ее с высокой точностью придается определяющее значение. Регулирование данной величины сводится к настройке токоформирующих цепей в преобразователе "ток - число импульсов". Так, в /1/ рассмотрена трехпозиционная импульсная обратная связь по моменту в датчике угловой скорости типа 18IRIG (фиг.11 первоисточника из AIAA №69-848). На фиг.11 представлены аналогичные примененным в ДУС-ДВ токоформирующие цепи. Важным элементом этих цепей является масштабное сопротивление (scale resistor) в стабилизаторе тока (current source). Изменяя его величину, можно установить амплитуду тока, протекающего в датчике момента. Об этом в /1/ ничего не сказано. В приборе 18IRIG применена трехпозиционная импульсная обратная связь по моменту. Сущность работы такой обратной связи раскрыта (с точностью качества англо-русского перевода) в /1/. При формировании положительной входной угловой скорости вокруг оси чувствительности прибора 18IRIG его поплавок отклоняется от своего начального положения и, когда величина отклонения превысит некоторое пороговое значение, подается команда на пару ключей мостового переключателя на пропускание тока в датчике момента. Этот ток, формируя парирующий (равный) момент входному гироскопическому моменту, возвращает поплавок в первоначальное положение. Длительность нахождения поплавкового ЧЭ за границей зоны нечувствительности трехпозиционного порогового устройства стробируется (заполняется) специальными счетными импульсами. Эти счетные импульсы и являются мерой входного углового воздействия.

В российском упрощенном по принципу действия варианте ДУС-ДВ применен безобогревный (нетермостатированный) поплавковый датчик угловой скорости, имеющий ребристый поплавок для увеличения демпфирования вокруг выходной оси поплавка, с преобразователем "ток-число импульсов", использующим в диагонали мостового переключателя интегрирующую емкость С (см. фиг.3), которая по мере накопления заряда на ее обкладках разряжается преобразователем "ток - число импульсов". Эти разряжающие емкость импульсы и являются информационными в каналах положительного" и "отрицательного" вращения. Поэтому формирование их амплитуды и формы передних и задних фронтов является важным с точки зрения величины и линейности масштабного коэффициента соответственно. Масштабный коэффициент ДУС-ДВ определяется по формуле: Км=Кдм Io Т/Н, полученной в обосновании определения Км. Поэтому при постоянной длительности Т разряжающих С импульсов и известной величине коэффициента передачи Кдм датчика момента и кинетического момента Н_о, изменяя величину масштабного сопротивления, устанавливают величину (амплитуду) разряжающего емкость С тока Io и тем самым формируют заданную величину масштабного коэффициента Км, соответствующую, например, 6.29 угловых секунд.

Сложнее обстоит дело с линейностью масштабного коэффициента во всем диапазоне измерения ДУС-ДВ. Для определения линейности масштабного коэффициента определяют зависимость его от величины входных угловых воздействий при положительном и отрицательном вращении основания в соответствии с предложенным способом. При этом взаимное влияние разряжающих импульсов при различных входных угловых воздействиях является дополнительной причиной нелинейности масштабного коэффициента. Находят среднее значение Км^CP для всего диапазона угловых воздействий и определяют отклонения Км от среднего его значения. Далее при регулировке добиваются получения величины отклонений Км от среднего Км^CP не превышающих заданной величины в техническом задании (или ТУ на прибор).

В приборе типа 18IMG линейность масштабного коэффициента обеспечивается включением параллельно датчику момента (представляющему собой RL-цепь) RC-цепей, формирующих суммарное сопротивление на участке ДМ, близкое к активному сопротивлению R. Здесь (как показано в /1/) на его линейность влияет масса факторов. Прежде всего, линейность масштабного коэффициента зависит от величины угла отклонения поплавка от своего начального положения. Совмещение максимальной чувствительности датчика момента и нулевого положения датчика угла (см. фиг.5 и 10 первоисточника) для мощного датчика момента является весьма важной задачей. В /1/ предложен и применен комплекс мер по уменьшению нелинейности Км. Для снижения влияния этого фактора в российском исполнении ДУС-ДВ контур обратной связи рассчитан так, что он максимально приближен (с точки зрения автоматики) к астатическому. Т.е. величина угла отклонения поплавка от своего первоначального положения находится в пределах одной угловой минуты для величин угловых скоростей из заданного диапазона измерения. При этом применен значительный коэффициент усиления "электрической пружины". Кроме этого, использован с несколько меньшей, но стабильной по величине изменения напряженности магнитного поля магнит (типа ЮНДК вместо SmCo7) в датчике момента. При этом применяемый датчик момента в ДУС-ДВ использует лишь часть своей мощности. В связи с этим линейность масштабного коэффициента, обусловленная изменениями коэффициента передачи датчика момента Кдм сведена к минимуму. Поэтому незначительная корректировка при помощи RC-цепей передних и задних фронтов разряжающих емкость С импульсов оказалась достаточной для того, чтобы уложиться в заданную величину отклонения масштабного коэффициента от средней величины во всем заданном диапазоне входных угловых воздействий.

Регулирование показателя колебательности ДУС-ДВ.

Здесь для регулирования показателя колебательности применен стандартный для датчиков угловой скорости с "электрической пружиной" прием формирования заданного качества регулирования, описанный, например, в /4/ (стр.81). Первоначально рассчитывают по известным параметрам ДУС-ДВ его динамические характеристики. Устанавливают при сборке усилителя обратной связи с корректирующим контуром расчетные значения параметров контура, затем по результатам измерений Q уточняют параметры корректирующего контура до получения назначенного в задании (или ТУ) показателя колебательности с учетом его изменения от температуры окружающей среды.

Установка ДУС-ДВ в блок датчиков.

Операция размещения ДУС-ДВ в блоке датчиков сводится к определению неточности установки юстировочного приспособления при сборке прибора. При этом предполагается, что уточнение необходимо проводить непосредственно в собранном приборе. Т.к. только регулировка ДУС-ДВ в "посадочном" узле окончательно может быть уточнена в процессе испытаний его в составе уже блока датчиков. В соответствии с предложенным выше способом определяется угол (юстировки) несовпадения оси чувствительности ДУС-ДВ, устанавливаемого в блок, и физической оси его чувствительности в блоке датчиков. Для устремления этого углового рассогласования к нулю предложено изменять угловое положение осей кинетического момента и чувствительности путем разворота ДУС-ДВ на найденный по результатам испытаний угол. По существу, вращая ДУС-ДВ вокруг оси кинетического момента с угловой скоростью p₁ добиваются (путем разворота вокруг выходной оси) получения на выходе установленного по месту в блок ДУСа величины выходного сигнала, равного его дрейфу, определенному в отсутствие вращения основания, где установлен блок ДУСов. Так осуществляется юстировка ДУС-ДВ при установке его в БДУС.

Все эти операции выполняются перед окончательным измерением составляющих скорости дрейфа, т.к. именно расположение осей каждого из ДУС-ДВ в блоке определяет положение приборов при определении дрейфа в поле силы тяжести (см. фиг.1).

Следует отметить, что не является принципиальным, какой из параметров ДУС-ДВ регулировать первым: показатель колебательности Q или масштабный коэффициент Км, т.к. масштабный коэффициент, по существу, является статической характеристикой прибора, а показатель колебательности является динамической его характеристикой. Важно, чтобы юстировка ДУС-ДВ в блоке предшествовала определению составляющих скорости дрейфа ДУС-ДВ.

Способ настройки блока датчиков угловой скорости с дискретным выходом для бесплатформенной инерциальной навигационной системы реализуется следующим образом.

Реализуют гидростатический подвес цилиндрического поплавка в корпусе прибора так, что размещают в цилиндрической герметичной камере гиромотор, заполняют зазор между цилиндрической камерой и корпусом прибора вязкой несжимаемой жидкостью, обеспечивают при этом равенство массы цилиндрического поплавка массе вытесненной им жидкости. Данная "объемная" операция предполагает изготовление элементов ДУС-ДВ, сборку его и заполнение жидкостью зазора между поплавком и корпусом прибора. Каждое из действий - это специальные технологии, которые обеспечивают последующую возможность настройки ДУС-ДВ в БДУС.

Формируют "электрическую пружину" так, что устанавливают на поплавковом узле датчик угла и датчик момента, соединенные между собой усилителем обратной связи с корректирующим контуром.

Осуществляют определение работоспособности каждого из датчиков в отсутствие входных угловых воздействий, так что определяют чувствительность их к измерению составляющей угловой скорости вращения Земли.

Осуществляют юстировку каждого из датчиков в блоке.

Определяют, регулируют показатель колебательности и находят полосу пропускания каждого из датчиков.

Определяют, регулируют величину и линейность масштабного коэффициента каждого из датчиков.

Определяют дрейф каждого из датчиков в зависимости от времени и положения его относительно поля силы тяжести.

Осуществляют юстировку датчика в блоке таким образом, что определяют угол юстировки датчика в блоке, затем изменяют его угловое положение относительно посадочного места путем поворота вокруг его выходной оси до тех пор, пока величина угла юстировки не будет превышать заданного значения.

Регулируют показатель колебательности так, что определяют его после изготовления прибора и изменяют параметры корректирующего контура усилителя обратной связи до момента, когда величина показателя колебательности будет находиться в заданных пределах, определяют ширину полосы пропускания прибора.

Регулируют величину и линейность масштабного коэффициента таким образом, что определяют его для входных угловых воздействий, имитирующих соответствующие входные угловые скорости ω_вх из диапазона -ω_ВХ ^max≤ω_вх≤+ω_ВХ ^max. Определяют его среднее значение Км^CP, находят отклонения Км от среднего и изменяют форму и амплитуду импульсов тока, разряжающих интегрирующую емкость преобразователя "ток - число импульсов", при этом изменением амплитуды импульсов регулируют величину масштабного коэффициента, а линейность масштабного коэффициента регулируют посредством изменения формы передних и задних фронтов этих импульсов, где -ω_ВХ ^max, +ω_ВХ ^max - нижняя и верхняя границы диапазона измеряемых угловых скоростей ДУС-ДВ. Регулировка линейности Км сводится к уменьшению отклонений величин Км для различных входных угловых воздействий от среднего значения Км^CP.

Использование данной части технического решения позволяет решить поставленную задачу - реализовать настройку ДУС-ДВ в блоке датчиков. При этом относительно изготовленного и ненастроенного прибора реализация предложенного способа позволяет обеспечить получение заданных технических характеристик, т.е. повысить точность ДУС-ДВ настроенного по сравнению с ДУС-ДВ после изготовления (технический результат). Технический эффект состоит в том, что перед настройкой оценивают работоспособность прибора после его изготовления посредством определения чувствительности ДУС-ДВ к измерению составляющей угловой скорости вращения Земли. Далее посредством настройки и ДУС-ДВ определяют и регулируют угол юстировки каждого из ДУС в блоке, определяют и обеспечивают получение показателя колебательности в заданных пределах его изменения и ширины полосы пропускания, определяют и регулируют номинальную величину и линейность масштабного коэффициента каждого из ДУС-ДВ из блока. При этом линейность Км регулируют посредством изменения формы передних и задних фронтов импульсов, разряжающих емкость С преобразователя "ток-число импульсов" в цепи обратной связи. В заключении определяют комплекс всех составляющих скорости дрейфа каждого ДУС-ДВ из блока.

"Способ испытаний ДУС-ДВ" при определении его дрейфа. Прототипом для данного технического решения является "Способ измерения дрейфа поплавкового гироскопа в режиме датчика угловой скорости" /3.1/, стр.142. Этот способ заключается в том, что сигнал с датчика угла прибора подается через фазочувствительный усилитель на датчик момента, при этом замеряют ток в датчике момента и определяют величину вредных (возмущающих) моментов вокруг выходной оси прибора в отсутствие входных угловых воздействий.

Недостатком прототипа является то, что указывается, какой параметр необходимо определить в процессе измерений, и не даются рекомендации, как это осуществить, например, для блока датчиков угловой скорости с дискретным выходом при определении постоянной и случайной составляющей скорости дрейфа, не зависящей от ускорения и разбалансировок каждого из ДУС-ДВ из блока.

Задачей данной части технического решения является определение составляющих скорости дрейфа ДУС-ДВ средней точности. Задача решается так, что измеряют ток в обмотке управления датчика момента и определяют при этом возмущающий момент вокруг выходной оси прибора, особенность при этом состоит в том, что дрейф определяют таким образом, что ток в обмотке управления датчика момента преобразуют в число N выходных информационных импульсов, которые суммируют в течение фиксированного промежутка времени t замера, а время замера t выбирают из соотношения: t=К_M/Δω_ДР, где К_M - масштабный коэффициент датчика угловой скорости с дискретным выходом; Δω_ДР - желаемая цена одного импульса случайной составляющей скорости дрейфа (град/ч),

повторяют замеры информационных импульсов N n-раз в течение интервала времени Δt запуска и вычисляют среднее число информационных импульсов N*=(1/n) ∑ⁿ _iN_i≡ω* за время Δt, равное скорости дрейфа ω* датчика угловой скорости с дискретным выходом для данного запуска, и случайную составляющую скорости дрейфа где N^max _i - наибольшее отклонение суммы числа выходных информационных импульсов от среднего значения N*.

Дрейф определяют таким образом, что определяют три основные его составляющие (ω_H, ω_PP, ω_AP) в зависимости от расположения выходной оси и оси чувствительности датчика угловой скорости с дискретным выходом относительно поля силы тяжести, определяют эти составляющие скорости дрейфа датчика для каждого из них при собственном вращении носителей кинетического момента всех датчиков из блока, где ω_H - независящая от ускорения составляющая скорости дрейфа; ω_PP - скорость дрейфа, зависящая от ускорения, обусловленная радиальной разбалансировкой (рр - радиальным смещением центра масс в направлении входной оси) чувствительного элемента; (ω_АР - скорость дрейфа, зависящая от ускорения, обусловленная аксиальной разбалансировкой (АР - смещением центра масс в направлении оси собственного вращения).

Независящую от ускорения составляющую скорости дрейфа ω_H определяют таким образом, что устанавливают выходную ось датчика вертикально и направляют вниз, а ось чувствительности совмещают с направлением меридиана, проводят замеры чисел информационных импульсов N1_i≡ω1_i, (I=1...n), затем устанавливают ось чувствительности перпендикулярно меридиану и проводят замеры чисел выходных информационных импульсов N_Hi≡ω_Hi, (I=1...n), с использованием которых вычисляют средние значения: ω₁*=(1/n)∑ⁿ _iN_1i, ω_H*=(1/n)∑ⁿ _iN_нi, затем определяют разность (ω₁*-ω_H*), по которой судят о качестве изготовления датчиков угловой скорости с дискретным выходом, при этом, если вычисленная разность соответствует горизонтальной составляющей скорости вращения Земли, считают испытуемый датчик угловой скорости с дискретным выходом годным для эксплуатации, если же вычисленное значение разности значительно отличается от фактической для данной широты угловой скорости вращения Земли, то такие датчики отбраковывают, затем для годных датчиков повторяют n раз замеры и запуски m раз и находят среднее значение скорости дрейфа для проведенных запусков:

и вычисляют изменение скорости дрейфа от запуска к запуску: где

(ω_H*)_i ^max - наибольшее отклонение скорости дрейфа одного из запусков от среднего значения между запусками

Скорость дрейфа от запуска к запуску вычисляют в соответствии с соотношением: а изменение скорости дрейфа от запуска к запуску вычисляют из соотношения: где (ω*_i)^max - наибольшее отклонение скорости дрейфа одного из запусков от - среднего значения между запусками.

Дрейф датчика угловой скорости с дискретным выходом, зависящий от ускорения, обусловленный аксиальной и радиальной разбалансировками, определяют при расположении выходной оси датчика угловой скорости в плоскости горизонта, при этом для определения скорости дрейфа ω_РР, обусловленной радиальной разбалансировкой, устанавливают ось чувствительности также горизонтально и перпендикулярно меридиану и проводят замеры и запуски по определению суммарной составляющей скорости дрейфа ω_3,, включающую скорость дрейфа, обусловленную радиальной разбалансировкой ω_РР, и независящую от ускорения скорость дрейфа а скорость дрейфа ω_РР, определяют в соответствии с соотношением: затем определяют ω_AP - скорость дрейфа датчика, обусловленную аксиальной разбалансировкой, при этом ось чувствительности устанавливают вертикально, проводят замеры и запуски и находят - суммарную величину вертикальной составляющей скорости вращения Земли, независящей от ускорения скорости дрейфа и скорости дрейфа, обусловленной аксиальной разбалансировкой, а величину скорости дрейфа ω_AP вычисляют по формуле: где

ω_ЗВ - вертикальная составляющая скорости вращения Земли. Проводят аналогичные проверки для каждого ДУС-ДВ из блока датчика угловой скорости.

Новизна способа испытаний по определению скорости дрейфа состоит в преобразовании тока датчика момента в число информационных импульсов за определенное время замера t, с обоснованным назначением длительности одного замера t скорости дрейфа в зависимости от желаемой цены одного импульса приращения скорости дрейфа в град/ч и величины масштабного коэффициента Км прибора. При этом, например, для масштабного коэффициента Км=6.29 угл.сек и оцениваемой случайной составляющей скорости дрейфа до 0.1 град/ч желаемая цена десятичного разряда найденного числа выходных информационных импульсов должна составлять не менее 0.01 град/ч. Отсюда время t одного замера будет составлять t=6.29/0.01=629 секунд (10.5 минут). Предложена методика оценки наиболее значимых составляющих скорости дрейфа ДУС-ДВ средней точности. При оценке изобретательского уровня нельзя не отметить значимый труд /6/ разработчиков прецизионных приборов из лаборатории Дрейпера Массачусетского Технологического Института, принимавших участие в программе "Аполлон". В главе 15, посвященной испытаниями высокоточных поплавковых приборов для дальнего космоса, описаны возможные варианты способов испытаний двухстепенных поплавковых гироскопов. Представлен способ испытаний в режиме одноосного гиростабилизатора (стр.358). Именно отсюда, руководствуясь рекомендациями (стр.359), может быть выбрана желаемая цена одного импульса при измерении скорости дрейфа. Речь идет о том, что при оценке точности какого-либо параметра точность измерительного оборудования должна быть по крайней мере на порядок выше. С другой стороны, предлагаемый способ испытаний по определению дрейфа ДУС-ДВ предполагает работу его в качестве чувствительного элемента бескарданной инерциальной навигационной системы. Именно поэтому способ определения дрейфа в режиме одноосного гиростабилизатора не в полной мере отражает специфику работы прибора в такой системе. Наиболее близким по технической сущности для сравнения может быть выбран способ "испытаний в режиме обратной связи по моменту" (стр.367). Сущность способа состоит так же, как в прототипе (/3.1/ стр.142), в определении токов датчика момента (стр.369 /6/). По величине тока и калибровочной кривой датчика момента (т.е. коэффициента передачи) определяют момент, необходимый для уравновешивания поплавкового узла в нулевом положении. Там же отмечено, что при калибровке (определении) чувствительности датчика момента ее величина получается путем определения величины тока, необходимого для уравновешивания гироскопического момента, вызываемого горизонтальной составляющей угловой скорости Земли. Для определения моментов, обусловленных тяжением токоподводов, разбалансировками и неравножесткостью (упругой податливостью конструкции гироскопа), измерения производятся при ориентациях входной оси гироскопа на север и на юг. Чувствительность измеряется в классических единицах mery (тысячная доля угловой скорости вращения Земли: 0.015 град/ч) на единицу тока. В /6/ представлена целая комплексная методика оценки скорости дрейфа в сопоставлении с разработанной математической моделью гироскопов (стр.371). На стр.381 /6/ сказано, что на практике выбирают положения стола (основания, где установлен гироскоп), позволяющие найти искомые коэффициенты момента:

Входная ось горизонтальна, выходная ось вертикальна и направлена вверх (определяется суммарная составляющая независящей от ускорения составляющей и зависящей от ускорения составляющей скорости дрейфа, обусловленной конвекцией жидкости в поле силы тяжести, R+gUo).

Входная ось горизонтальна, выходная ось вертикальна и направлена вниз (определяется суммарная составляющая независящей от ускорения и зависящей от ускорения составляющей скорости дрейфа, обусловленной конвекцией жидкости в поле силы тяжести R-gUo).

Входная ось вертикальна (определяется суммарная составляющая независящей от ускорения и составляющей, обусловленной аксиальной разбалансировкой R+gUs).

Входная ось горизонтальна, выходная ось горизонтальна (определяется суммарная составляющая независящей от ускорения и зависящей от ускорения составляющей скорости дрейфа, обусловленной радиальной разбалансировкой R+gUi).

Входная ось параллельна земной оси, выходная ось горизонтальна (определяется суммарная составляющая скорости дрейфа, независящей от ускорения, зависящей от ускорения и зависящей от квадрата ускорения (т.е. от влияния упругой податливости конструкции прибора).

Здесь следует привести соответствие обозначений, применяемых в /6/ и используемых в отечественном приборостроении: R - возмущающий момент относительно выходной оси датчика, соответствующий независящей от ускорения составляющей скорости дрейфа (ω_H) (например, обусловленный тяжением токоподводов и др.); gUs - момент, зависящий от ускорения, обусловленный смещением центра масс в направлении оси собственного вращения, соответствующий аксиальной разбалансировке (ω_AP); gUi - момент, зависящий от ускорения, обусловленный смещением центра масс в направлении входной оси (чувствительности) ДУС-ДВ (радиальное смещение центра масс), соответствующий радиальной разбалансировке (ω_PP), gUo - моме