Мінімізація зміщення нуля вібраційного гіроскопа шляхом керування положенням вібраційної хвилі

Abstract

Гіроскоп — це інерційний датчик, який використовується для вимірювання або контролю орієнтації та швидкості обертання тіла. На початку 17 століття люди час від часу використовували обертові масові об’єкти для навігації. Концепція обертового масового гіроскопа була вперше розроблена французьким вченим Жаном Бернаром Леоном Фуко в 1852 році [1]. Наприкінці 18 століття використання гіроскопа поширилося на навігацію суден у морі. На початку 20-го століття традиційний обертовий масовий гіроскоп почав використовуватися в літаках [2]. У 1960-х роках було введено концепцію оптичних лазерів для гіроскопів, які забезпечили вищу точність і кращу чутливість і зробили величезний стрибок вперед для аерокосмічних і військових застосувань [3] . Однак витрати, пов’язані з оптичними гіроскопами, були досить високими, і це стало мотивацією для розробки вібраційних гіроскопів з мікроелектромеханічними системами (МЕМС). За останні кілька десятиліть було розроблено велику кількість гіроскопічних технологій МЕМС з високою чутливістю, високим масштабним коефіцієнтом і зниженими витратами на виготовлення [4]. Сьогодні в нашому повсякденному житті смарт-пристрої зазвичай використовуються для відстеження, а для їх навігації потрібні системи глобального позиціонування, такі як мобільні телефони, розумні годинники та транспортні засоби. Навігаційні системи містять інерційні вимірювальні пристрої (IMU) [5], які встановлені в інтелектуальних електронних пристроях [6]. IMU зазвичай складається з кількох інерційних датчиків, включаючи гіроскоп, акселерометр і магнітометри. Усі ці датчики працюють за різними науковими принципами: гіроскоп — це інерційний датчик обертального руху, який виявляє зміну положення під час обертання, акселерометр — датчик поступального руху, який виявляє лінійне прискорення [7], а магнітометр дає вказівки в система координат [8]. Метою роботи є визначити мінімізацію нуля та дослідити методи мінімізації зміщення нуля вібраційного гіроскопа. Завдання роботи: - визначити основну конструкцію вібраційних гіроскопів; - розглянути види МЕМС-гіроскопів; - проаналізувати дрейф нульового сигналу, який викликаний нелінійною вібрацією; - дослідити залежності зміщення нуля від температури; - розглянути методи мінімізації зміщення нуля; - долідити мінімізацію зміщення нуля вібраційного гіроскопа шляхом керування положенням вібраційної хвилі.