О классификации и подборе МЭМС-акселерометров

А А Папко; Б В Чувыкин; Т А Редькина

doi:10.22213/2410-9304-2025-2-28-36

Авторы

А. А. Папко АО «Научно-исследовательский институт физических измерений»
Б. В. Чувыкин Пензенский государственный университет
Т. А. Редькина ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-2-28-36

Ключевые слова:

признаки, классификация, параметры, акселерометр

Аннотация

В статье рассматриваются различные области применения акселерометрических датчиков и показано, что наиболее широко акселерометры используются при разработке и создании геонавигационных систем, функционирующих на борту подвижных объектов - летательных аппаратов, включая беспилотные (БПЛА), космической техники, надводных и подводных морских судов, наземного транспорта. В отдельную область выделено применение акселерометров в так называемых системах подземной геонавигации, к которым относятся инклинометрические системы, используемые при выполнении геофизических исследований скважин, и забойные телесистемы, функционирующие непосредственно в процессе выполнения буровых работ. Рассматриваются известные варианты классификации акселерометров по ряду существенных признаков. Показано, что в последние годы находят все большее применение МЭМС-акселерометры, выполненные по технологиям производства интегральных микросхем, включающих размещение на одной подложке как полупроводниковых элементов, так и самих датчиков в виде конструкций микроэлектромеханических систем. Предлагается в качестве дополнения к известным решениям выполнять поэтапную классификацию, на основе которой будет осуществляться подбор того или иного МЭМС-акселерометра, технические и эксплуатационные характеристики которого будут удовлетворять предъявляемым требованиям. Предлагается классификация МЕМС-акселерометров по первично запрашиваемым параметрам: количество осей чувствительности акселерометров в одном корпусе, диапазоны измерений, тип выхода (аналоговый, цифровой и ШИМ), температурный диапазон; несоосность. Приводится классификация МЭМС-акселерометров по вторично запрашиваемым параметрам: напряжение питания, потребляемый ток, корпус, чувствительность, полоса пропускания, максимальная допустимая перегрузка. Рассматривается вариант автоматизированного подбора МЭМС-акселерометров, основанный на объектно-ориентированном программном обеспечении, включающем в себя соответствующие базы данных и имеющем открытую архитектуру с возможностью дополнения актуализированной информацией.

Биографии авторов

А. А. Папко, АО «Научно-исследовательский институт физических измерений»

доктор технических наук, профессор

Б. В. Чувыкин, Пензенский государственный университет

доктор технических наук, профессор

Т. А. Редькина, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

Senior Lecturer

Библиографические ссылки

Определение основных параметров акселерометра / К. Д. Кочеткова, П. А. Шолохов, А. Балгожиев, В. Красноперов, М. Мырзагалиев // Азаматтық авиация академиясының жаршысы. 2024. № 1 (32). С. 49-53.

Вялков А. В., Вялкова Т. П. Калибровка MEMS датчиков инерциальных модулей с использованием ручного стенда // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31, № 2 (121). С. 26-50.

Нгуен Чонг Иен, Нгуен Куок Хань, Ха Мань Тханг. Алгоритм калибровки микроэлектромеханических инерциальных датчиков // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 4. С. 90-104.

Миловзоров Д. Г., Ясовеев В. Х. Construction and Calibration of Inclinometric Systems with Fluxgate and Accelerometric Sensors // 2021 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED).

Аунг Тхура, Симонов Б. М., Тимошенков С. П. Исследование воздействия случайной вибрации на характеристики микромеханических акселерометров // Известия вузов. Электроника / Proceedings of Universities. Electronics. 2019. № 24 (5). С. 511-20.

Браславская К. Е. Возможности применения автоматизированных систем для наблюдения за деформациями уникальных сооружений // Молодой исследователь Дона. 2018. № 4 (13). С. 24-27.

Мониторинг крена зданий и смещения элементов с помощью решений ZETLAB // Информатизация и системы управления в промышленности. 2022. № 1 (97). С. 12-14.

Алейников Д. П., Костин П. Н., Лукьянова А. В. Использование МЭМС-акселерометров для вибромониторинга механообрабатывающих центров // Системы. Методы. Технологии. 2024. № 2 (62). С. 14-20.

Вязьмин В. С., Голован А. А., Говоров А. Д. Начальная и конечная выставки бескарданного аэрогравиметра с определением смещений нулевых сигналов акселерометров // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31, № 1 (120). С. 76-88.

Суров И. Л. Алгоритм определения угла крена быстровращающегося летательного аппарата по данным микромеханических датчиков угловой скорости на баллистическом участке траектории // Гироскопия и навигация. 2024. Т. 32, № 1 (124). С. 41-52.

Грязин Д. Г., Падерина Т. В. Разработка электронного кренодифферентометра на микромеханических датчиках, свободных от действия переносных ускорений // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31, № 2 (121). С. 51-64.

Проценко Д. Е. Метод электронной юстировки MEMS-инклинометра // 79-я научно-техническая конференция Санкт-Петербургского НТО РЭС им. А. С. Попова, посвященная Дню радио: сб. докладов. СПб., 2024. С. 343-346.

Люшнина М. С., Штрунова Е. С. Математическая модель инклинометра на основе трехосного микромеханического акселерометра // Вестник РГРТУ. 2023. № 84. С. 58-65.

Гринев И. В., Королев А. Б., Ситников В. Н. Компоновка сборки геофизических приборов с целью минимизации погрешностей инклинометра // НТВ "Каротажник". 2021. Вып. 2 (308). С. 89-94.

Кочеткова А. С. Применение инклинометра для подземных измерений // Наука и образование сегодня. 2021. № 7 (66). С. 23-24.

Трефилов С. А., Никитин Ю. Р., Пономарев Д. А. Исследование цифрового дискретного быстродействующего полосового фильтра высоких порядков на процессоре TMS320F28377D для навигации мобильных роботов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2024. Т. 27, № 4. С. 55-69. DOI 10.22213/2413-1172-2024-4-55-69. EDN HIIVHS.