Об оценке предельных погрешностей инклинометрических систем с феррозондовыми и акселерометрическими датчиками

Д. Г. Миловзоров

doi:10.22213/2410-9304-2021-1-33-40

Авторы

Д. Г. Миловзоров Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-1-33-40

Ключевые слова:

инклинометрическая система, феррозонды, акселерометры, математические модели, предельные погрешности

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы построения инклинометрических систем с феррозондовыми и акселерометрическими датчиками, приводится структура инклинометрической системы и фотографии блоков двухосевых акселерометрических датчиков и трехкомпонентного феррозондового магнитометра. Рассматривается методика математического моделирования инклинометрических систем, основанная на формировании векторно-матричных уравнений и получении систем скалярных уравнений связи измеряемых проекций векторов ускорения свободного падения и индукции геомагнитного поля на оси чувствительности феррозондов и акселерометров. Приводятся базовые математические модели инклинометрических систем, позволяющие однозначное определение искомых угловых параметров пространственной ориентации по измеряемым сигналам с феррозондов и акселерометров. Получены общие аналитические выражения погрешностей измерений и выполнена оценка их предельных значений, позволяющая сформулировать требования к точности измеряемых сигналов в зависимости от предъявляемых требований в целом к метрологическим характеристикам инклинометрических систем. На основе анализа предельных значений погрешностей определения зенитного и визирного углов показана их зависимость от параметра наклона корпуса инклинометрической системы и от конкретных значений погрешностей измерений информационных сигналов с акселерометров. На основе анализа предельных значений погрешностей определения азимута показана их зависимость от угла магнитного наклонения и от конкретных значений погрешностей измерений информационных сигналов с феррозондов. Приведены графики зависимостей предельных значений погрешностей определения искомых углов.

Библиографические ссылки

Функция преобразования феррозонда с однополярным импульсным возбуждением / В. С. Безкоровайный, О. В. Тарасенко, В. В. Яковенко,

А. А. Ивженко // Вестник Луганского национального университета имени Владимира Даля. 2018. № 4 (10). С. 159–166.

Никишечкин А. П., Дубровин Л. М., Давыденко В. И. Частота напряжения запитки обмотки возбуждения феррозонда как полезный сигнал в устройствах измерения напряженности магнитного поля // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2019. № 7. С. 8–12.

Гринев И. В., Королев А. Б., Ситников В. Н. Классификация погрешностей магнитометрических инклинометров // Каротажник. 2019. № 2 (296). С. 67–70.

Milovzorov D. G., Yasoveev V. Kh. Mathematical modeling of fluxgate magnetic gradiometers, Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2017. Vol. 53. № 4. DOI: 10.3103/S8756699017040112. Pp. 388-394.

Milovzorov D. G., Yasoveev V. Kh. Angular installation options errors correction for three-component vector-measuring transducers with accelerometer at calibration phase. 2017 2nd International Ural Conference on Measurements (UralCon), Chelyabinsk, Russia, 2017. DOI: 10.1109/URALCON.2017.8120682. Pp. 23-28.

L. Yu et al., "Error Compensation and Implementation of Embedded High-Precision Magnetometer," 2010 International Conference on Electrical and Control Engineering, Wuhan, 2010, pp. 911-914, doi: 10.1109/iCECE.2010.232.

G. Liu, Y. Geng and K. Pahlavan, "Direction Estimation Error Model of Embedded Magnetometer in Indoor Navigation Environment," in 2015 IEEE 12th Intl Conf on Ubiquitous Intelligence and Computing and 2015 IEEE 12th Intl Conf on Autonomic and Trusted Computing and 2015 IEEE 15th Intl Conf on Scalable Computing and Communications and Its Associated Workshops (UIC-ATC-ScalCom), Beijing, China, 2015, pp. 1842-1846, doi: 10.1109/UIC-ATC-ScalCom-CBDCom-IoP.2015.334.

Z. Qi, P. Mengchun, C. Dixiang, L. Ji and L. Feilu, "Integrated Compensation Method of Three-axis Magnetometer in Geomagnetic Navigation," in Instrumentation, Measurement, Computer, Communication and Control, International Conference on, Beijing, China, 2011, pp. 929–932, doi: 10.1109/IMCCC.2011.234.

Z. Zhang, C. Xiao, K. Yin and H. Yan, "A Magnetic Field Correction Method for the Non-ideally Placed 3-Axial Magnetometer Sensor," in 2014 Sixth International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation, Changsha, China, 2010, pp. 130-133, doi: 10.1109/ICMTMA.2010.208.

A. Plotkin, E. Paperno, A. Samohin and I. Sasa-da, "Compensation of Temperature-Drift Errors in Fundamental-Mode Orthogonal Fluxgates," 2006 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference Proceedings, Sorrento, 2006, pp. 1201-1204, doi: 10.1109/IMTC.2006.328450.