Анализ доминирующих источников погрешностей и оценка ее результирующего значения.

 

Наибольшее влияние на суммарную погрешность в данной структурой схеме будут оказывать нагнетатель (влияет на стабильность работы) и термоанемочувствительные элементы (вводят функциональную погрешность).

Мультипликативная погрешность датчика будет определяться выражением ниже.

г де n - коэффициент кинематической вязкости; R_cr - радиус струи газа; d_с - диаметр сопла: l-длина волны; Рг - критерий Прандтля: параметры с индексом «с» соответствуют температуре Т_с.- температура окружающей среды, а с индексом «О» - температуре Т_о; Т - температура тела термоанеморезистора.

Для уменьшения мультипликативной составляющей погрешности выходного сигнала при изменении температуры среды до величины, соответствующей требованиям, необходимо применение усилителя выходного сигнала с температурозависимым коэффициентом усиления.

В результате расчета получаем, что мультипликативная погрешность не будет превышать 8 %.

В случае воздействия на преобразователь ω_x и ωy получили выражение ниже определяющее перекрестную погрешность.

Где j_н – начальная фаза угловой скорости ω_x, е – время действия угловой скорости.

В результате расчета получаем, чт перекрестная погрешность не будет превышать 5%.

Погрешность выходного сигнала представлена на рисунке 9.1.

Рисунок 9.1. Погрешность выходного сигнала

Анализ этого графика (рис.9.1) показывает, что на работу датчика угловой скорости влияют сопротивление анемочувствительного элемента(чем больше разброс сопротивления проволоки, тем больше погрешность), коэффициент В(чем больше разброс коэффициента В, тем больше погрешность), коэффициент рассеяния Н (чем больше разброс коэффициента В. тем больше погрешность).

Следует отметить то, что погрешность носит знакопеременный характер.

Таким образом, приведенный анализ температурной погрешности позволяет решать задачу параметрического синтеза, определять конструктивные параметры датчика угловой скорости.

В результате оценки погрешностей от различных источников было выявлено, что наибольшее влияние на суммарную погрешность в данном датчике угловых скоростей будут оказывать нагнетатель (влияет на стабильность работы) и термоанемочувствительные элементы (вводят функциональную погрешность).

На рис.9.2 и на рис.9.3 представлены графики зависимости температурной зависимости от режима работы и зависимость температурной нестабильности нагнетателя от частоты возбуждения.

 

Рисунок 9.2. Зависимость температурной нестабильности нагнетателя от режима работы.

Рисунок 9.3. Зависимость температурной нестабильности нагнетателя от частоты возбуждения..

 

 

Выводы

Проведённый анализ задачи измерения, показал, что из всех существующих средств измерения угловой скорости на крупноразмерных JIA и ракетах наиболее точно отвечают предъявляемым требованиям по надежности, готовности к работе, габаритам, экономическим затратам струйные системы.

Проведён патентно-реферативный поиск, в результате которого были определены основные направления развития принципов и схем построения ДУС, была выбрана группа аналогов на основе которой была выбрана обобщенная структурная схема

На основе анализа различных вариантов струйных ДУС выбрана обобщенная структурная схема, позволяющая решать задачи параметрического синтеза. Кроме того, показано, что основными направлениями совершенствования является повышение точности измерения и стабильности характеристик.

Функция преобразования показывает, что отклонение, а, следовательно, и чувствительность первичного преобразователя зависят не только от конструктивных параметров прибора, но и от газодинамических параметров используемого вещества. Передаточная функция струйного канала преобразования увеличивается при уменьшении струи газа. Выбран мембранный двухкамерный нагнетатель, который наиболее удовлетворяет заданным требованиям.

Определены конструктивные параметры датчика: длина рабочей камеры(32мм). размеры термоанеморезисторов (0,25x4 мм), размеры сопла(30х 2мм), скорость истечения из сопла(3м/с). Отсюда параметры датчика следующие: 130x132x32, масса(0,3).

Описан принцип действия работы струйного ДУС, и рассмотрены особенности конструктивного построения деталей и термоанеморезистивного узла датчика угловой скорости.

Анализ погрешностей основных элементов структурной схемы показал, что изменение крутизны статической характеристики датчика при температурах -60°С, 80°С составило соответственно, 11,1 % и 5,5 % по отношению к нормальным условиям; стабильность работы нагнетателя в условиях вибраций обеспечивается путем задания частоты работы нагнетателя выше диапазона вибраций, воздействующих на прибор. Мультипликативная погрешность не более 8%. перекрестная погрешность не более 5%

 

Заключение

Спроектированный двухкомпонентный датчик угловой скорости удовлетворяет требованиям, представленным в техническом задании.

Перспективным считаю проектирование ДУС, основанных на суммации различных физических эффектов, тем самым компенсируя недостатки одних эффектов использованием других, а также поиск новых конструкторских и схемотехнических решений.

Датчик угловой скорости отличается тем, что он построен на основе баллистического эффекта.

 

 

Список использованной литературы:

1)Короткова Ф.А. Элементы и устройство струйной техники. М.: Энергия. 1972, 96с.

2)Залманзон Л. А. Аэродинамические методы измерения входных параметров автомагически, систем. М.: Наука. 1973, 464с.

Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение. 1973, 504с.

3)Журнал «Вопросы ракетной техники» 1969 - №№ 1,2.

Авторские свидетельства СССР (G0\Р 3/22; G0\Р 3/26; G 01Р 5/08), 1978 - 1983.

4)Елисеев Н. А., Романова Р. Г. Анализ и обоснование структурного построения струйного датчи­ка угловой скорости на основе тепловых эффектов / XIV - Туполевские чтения, Казань 10-12 но­ября 2006г. Материалы конференции - Казань: изд-во «Экоцентр» 2006 с. 137-138

5)Елисеев Н.А., Романова Р.Г. Принцип построения и особенности исследования струйного дат­чика угловой скорости./ Конкурс на соискание премии им. Н.И.Лобачевского. Материалы конфе­ренции. Казань. 2006г.

6)Яшков В.А., Корнилов Л.А. Разработка струйного измерителя кинематических параметров ЛА./ 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов Микроэлектроника и информатика-2008 г.» Материалы конференции - Москва; издательский дом МИЭТ 2008 г., 23-25 апреля, с. 197.

7)Разработка и исследование струйного датчика угловой скорости/ Научный руководитель- Кравченко Н.А., Казань, 1984г.

8)Струйный датчик угловой скорости./ Экспресс информация. Часть 2-1./ М: измерительные при­боры и стенды, выпуск 48, реферат 314, 1968. 37-51с.

9)Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. 1978. 736с.

10)Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.; Наука. 1976, 888с.

11)Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960. 715с.

12)Костюков Ю.Ф., Кравченко Н.А. К расчету перемещения струи газа в струйном дат чике угло­вой скорости. (Рукопись отправлена на депонирование в ОЦАОНТИ).

13)Мирошников М.А., Ференец В.А., Кравченко Н.А. и др. Разработка струйного датчика угловой скорости. Техн. отчет, п/я М-5845. Арзамас. 1977.-460с.

14)Кравченко Н.А. Исследование термостабильности параметров узлов преобразователя угловой скорости. Техн. отчет, шифр 3417. этап №2. КАИ. Казань. 1977, 104с., ДСП.

15)Мартынов Е.В. Электропневматический нагнетатель измерительных устройств систем управле­ния. Автореферат диссертации на соиск. уч. степени к.т.н.. Казань: КАИ. 1981, 23с.

16)Овсищер 11.И.. Голованов Ю.В.. Ковешников В.П. и др. Несущие конструкции радиоэлектрон­ной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1988. 232с.

17)Блинов Г'.Л. Гибридные интегральные функциональные устройства. М.: «Высшая школа». 1987.