精密加速度計の精度の調査とその品質の向上IzmailovAndreyEvgenievich。加速度計タイプbdlu-0.5理論情報の統計的特性の実験室作業研究加速度計の特性の研究

航空機の線形加速度とそのユニットの回転要素の角加速度を測定するように設計されたデバイスは、 加速度計.

加速度計信号は、慣性航法システムで速度と位置を計算するために、飛行とエンジン制御システムで、そして視覚的な計器インジケータで使用されます。機動性のある航空機のパイロットが、航空機の制御時に発生する過負荷を制御するには、視覚的な加速インジケータが必要です。

加速度計は、さまざまな基準に従って分類されます。特に、アプリケーションの領域、検出素子のサスペンションのタイプ、信号のピックアップ方法、測定された加速度成分の数、出力信号のタイプなどによって分類されます。

測定精度に関する加速度計の要件は、アプリケーションによって決定されます。したがって、慣性システムの加速度計の誤差は0.001％を超えてはなりません。制御システムで使用される加速度計の誤差は0.001〜1.0％です。視覚機器として使用される加速度計の誤差は1〜3％です。

加速度計の動作原理は次のとおりです。

図1加速度計のスキーム。

1-慣性質量; 2-春; 3-ダンパー; 4-スケール; 5 –デバイスケース。 6-加速度計の感度軸

デバイスの本体に関連付けられた慣性質量1 5 春2付きとダンパー3 , 6軸方向に移動できます感度軸と呼ばれます。 4のスケールで測定された、デバイスの本体に対する質量変位 , 感度軸に沿って方向付けられた測定された加速度に比例します。

加速度計の敏感な要素は慣性質量です。

慣性質量の場合
加速度計では、次の力が作用します。

-慣性力

どこ –デバイスの本体に対する質量の変位。

–空間内の固定点に対するデバイスの本体の動き。

-質量移動の速度に比例し、ダンパーによって生成される力：

どこ
–減衰係数。

-ばねの弾性によって生成される位置力：

どこは弾性係数です。

これらの力の合計はゼロに等しくなります。

どこ
–固有振動数;

;

は相対減衰係数です。

加速度計の主な要素は、慣性質量サスペンション、質量変位信号センサー、フィードバック信号の入力を提供するトルク（電力）デバイス、信号増幅器、および補正デバイス（ダンパー）です。

加速度計が測定対象の加速度成分にのみ応答するためには、その慣性質量には、次の要件を満たす特別なサスペンションが必要です。1）サスペンション軸の最小摩擦。 2）測定軸間に架橋がない。 3）慣性質量の偏差と測定された加速度の間に線形関係を提供します。

シンプルなサポートのハンガーは大きな摩擦を引き起こし、加速度計の感度を低下させます。摩擦を減らすために、敏感な要素はレバーに取り付けられるか、敏感な要素の比重に等しい比重で液体に置かれます（図2–4）。ばねおよび波形弾性膜のサスペンションには摩擦がありませんが、それらの欠点は、質量が逸脱すると、デバイスが感度軸に垂直な加速度成分に応答し始めることです。したがって、このようなサスペンションは、質量偏差が実質的にない場合に、力で補正された加速度計で使用されます。

米。 2.単一コンポーネント加速度計のスキーム：

1-慣性質量; 2-ボディ; 3-液体; 4-ガイドロッド; 5-アンプ; 6 –誘導変位センサー。

7-電磁駆動

図の図で。 2、慣性質量1はガイド4に吊り下げられています。液体3に配置されたガイド質量1の摩擦を減らすために、中性浮力があり、ガイドへの強い圧力がなくなります。慣性質量の動きに比例する、検討中のスキームの信号は、誘導センサー6によって測定されます。増幅器5で増幅された後、信号は電磁（電力）ドライブ7に供給されます。加速度計は電圧降下です抵抗についてパワードライブの巻線回路に直列に含まれています。デバイスの減衰は、流体内の慣性質量の移動中の抵抗によって得られます。検討中のタイプの加速度計では、高い固有振動数と小さな不感帯を得ることができます（液体中の慣性質量を計量することによって摩擦力を減らすことによって達成されます）。加速度計の特性の一定性を維持するために、サーモスタットによって達成される液体の温度を一定に保つ必要があります。

米。 3.振り子フロート加速度計のスキーム：

1-慣性質量; 2-液体; 3-体; 4 –トルクモーター。

5-アンプ; 6-信号センサー

イチジクに図３は、振り子フロート加速度計の図を示している。フロート（慣性質量）は、その重量Qが持ち上げ力Fに近くなるように設計されています。フロートに必要な振り子は、変位の中心に対する重心の変位によって値Lが提供されます。4。フロートQの重量は、持ち上げ力Fによって実質的にバランスが取れているため、サスペンションであるサポートの低摩擦は低圧によって提供されます。減衰は、質量が液体内を移動するという事実によって実現されます。デバイスの特性の一定性を維持するために、液体の温度を調整する必要があります。シリコン流体はフロート加速度計で使用されます。

慣性システムで使用される加速度計によって測定される加速度は、飛行速度と移動距離を取得するのに役立ちます。速度を取得するには、加速度を1回積分し、パスを取得するには、2回積分します。出力信号が加速度ではなく、加速度の積分の1倍または2倍に比例する特定のクラスの加速度計があります。

図4積分加速度計のスキーム

1-慣性フロート; 2ドライブモーター; 3-油圧バイパスチャネル; 4静電容量センサー; シリコーン液で満たされた5気筒; 6リレー暖房システム; 7-サーモスタット; 8-発熱体; 9-外筒; 10-液体

フロート型一体型加速度計のスキームを図1に示します。円筒形のフロート１は、液体１０で満たされた円筒形のチャンバー内に配置され、フロートの材料の密度は、液体の密度よりも小さい。カメラはモーター２によって一定速度で駆動される。液体の回転から生じる遠心力の作用の下で、フロートは対称軸に沿って設定され、それに沿って移動することができます。加速度計を図1に示す設計と統合します。 4の感度は10-5 gのオーダーで、誤差は0.01％以下です。

電磁および極低温懸濁液は有望です。

変位を電気信号に変換するために、加速度計は電位差測定、誘導、容量、光電、およびストリングトランスデューサーを使用します。コンバーターの主な要件は次のとおりです。1）高解像度。 2）出力の入力への線形依存。 3）敏感な要素に対するトランスデューサの応答がありません。これらの要件は電位差センサーでは満たされないため、精密機器では使用されません。

フィードバック信号を入力するための加速度計のトルク（動力）装置として、トルクモーター（ブレーキモードで動作する電気モーター）および電磁装置が使用されます。

必要な周波数特性を備えた加速度計を取得するために、フィードバック回路に補正フィルターと特殊なダンパーが使用されています。流体に懸濁された機器は、減衰のために流体自体の粘度を使用します。

加速度計のエラー

加速度計は、方法論的および機器的なエラーによって特徴付けられます。

加速度計の方法論的エラーは、2つのグループに分けることができます。1）加速度計はアクティブな力からの加速度のみを測定し、これらのデバイスは重力によって引き起こされる加速度に応答しないという事実から生じるエラー。 2）感度軸と測定された加速度の作用方向との不一致から生じるエラー。

したがって、たとえば、感度軸と加速度の方向が1°一致しない場合、加速度の大きさの測定誤差は0.02％になります。このエラー自体は小さく、ほとんど意味がありません。より重要なのは、座標系の計器軸と真の軸の間の不一致を決定するため、示された方向の間の角度です。さらに、慣性航法システムでは、感度軸と測定された加速度の方向との不一致により、加速度計間のクロスリンクが出現し、その結果、加速度計は「それ自体」だけでなく「外国の」加速。

加速度計の機器誤差は、次の要素によって決定されます。1）感度しきい値（サスペンションの摩擦による）-出力信号が現れる最小入力信号。 2）入力信号と出力信号の間の線形関係の違反。 3）弾性およびその他の要素の特性のヒステリシス。 4）加速度計のパラメータと特性の温度依存性。

計器の誤差を減らすために、サスペンション、サーモスタット要素の摩擦を減らし、加速度計の感度特性を改善するための対策が講じられています。慣性システム用の加速度計の最良の設計では、機器の誤差は最大0.002％になります。

線形加速度センサーブロックBDLU-0.5通常の座標系を基準にした線形加速度を測定し、線形加速度に比例した電気信号を機内飛行システム（BOC）およびその他の機内システムに発行するように設計されています。

構造的に、BDLUタイプの加速度計は主要なユニットで構成されています。

– DLUV-42タイプの線形加速度センサーは、単軸加速度計であり、感度軸に沿って作用する線形加速度を測定し、電圧値が測定軸に沿って作用する線形加速度に比例する電気信号を出力するように設計されています。符号は線形加速動作の方向に対応します。

–電源ユニットタイプMUBP-1-1;

–フィードバックアンプタイプBU-44-2-11。

BDLUの外観を図5に示します。

図5BDLUの外観

単軸加速度計のスキームを図6に示します（タイプDLUV-42）

米。 6.力フィードバックを備えた一軸加速度計のスキーム：

1 –センサー巻線。 2-励起巻線; 3 –加速度計の感度軸。 4 –永久磁石; 5-復元巻き取り; 6-ACアンプ; 7 –復調器; 8-位相シフトチェーン; 9-DCアンプ; 10 –励起回路ジェネレータ。 11-出力抵抗; 12 –測定された加速度信号。

加速度計は、検出素子に作用する慣性力が、磁場に置かれたコイルの電流によって生成される電磁力によって（加速度に比例して）バランスが取られる力フィードバックデバイスです。

DLUV加速度計の敏感な要素は、永久磁石である振り子4です。

センサーの敏感な軸に沿って向けられた線形加速度の作用の下で、この力の作用と反対の方向にゼロ平衡位置から敏感な要素（振り子）を逸脱する慣性モーメントが発生します。

振り子の慣性モーメントは次のとおりです。

どこ
振り子の質量です。 –振り子の不均衡の腕。は実効線形加速度です。

同時に、ゼロ位置に対するそれの偏差は、それに取り付けられたセンサーコイルに1 emfを作成します。これは、作用力の大きさ、したがって加速度に比例します。センサーからの信号は、振幅に敏感な検出器-増幅器BU-44-2-11（7、8、10）の入力に送られ、そこで特定の極性のDC電圧に変換され、敏感な要素の弾性サスペンションに配置された回復コイル5の巻線へのDC増幅器UPT-9。

回復コイル５の磁場は、センサーの振り子に敏感な要素である永久磁石４の磁場と相互作用し、振り子の慣性モーメントのバランスを取り、それをゼロに戻す傾向がある電磁力が発生する。ポジション。

回復コイルの巻線を流れる電流によって生成される電磁トルクは次のとおりです。

どこ
-パワーフィードバック回路の伝達係数。

コイルを流れる電流です。

加速度計への力のフィードバックの導入は、弾性要素の剛性よりもはるかに大きい追加の剛性と同等です。

増幅器9のゲインが十分に大きい場合、電磁復元力は加速度に比例する力のバランスを取り、検出要素はゼロ平衡位置を取り、等式が発生します。

また
,

したがって、関係

したがって、電流は回復コイル５の回路に流れ、これは電流の線形加速度（過負荷）に正比例する。

コイルと直列に負荷抵抗を接続することにより
、現在の線形加速度に比例する出力電圧を取得します。

. (1)

序章

第1章。 精密加速度計の定性的特性の分析と精度を改善する方法の研究。

1.1。最新の高精度加速度計の分析と研究対象の選択。十一

1.2。加速度計の設計と組み立て技術18

1.3。加速度計の精度を決定する主なパラメータ、およびそれらの実装のレベル24

1.4。研究問題の声明。 31

第2章 加速度計の精度の静的パラメータを評価するための数学的モデルの開発 . 33

2.1。加速度計AK-6のゼロ信号モデル。 35

2.2。加速度計の「ゼロ」と「ベース」の値と安定性に対する一次設計と技術パラメータの影響度の評価。 48

2.3。調査結果51

第3章加速度計の主要なエラーを決定する物理プロセスの分析とエラーを減らす方法の開発。 53

3.1。デバイスの感度軸の位置の安定性に対する加速度計の本体に敏感な要素を固定することの影響の調査。 54

3.2。温度変化を伴うSEの部品およびユニットの作業の分析。 61

3.3。製造および操作中のゼロ信号と加速度計のベースの不安定性の理由の実験的研究。 67

3.5。調査結果77

第4章 テスト中に加速度計の品質特性を評価するための方法とツールの開発 . 79

4.1。加速度計の校正の既存の技術プロセスの分析。 80

4.2。高精度慣性航法システム用の加速度計のブロックシステムを校正する方法の開発。 83

4.3。加速度計を校正するためのスカラー法。 85

4.3.1。加速度計のトライアドの主なエラーを引き起こす建設的および技術的要因の分析とエラーモデルの開発。 85

4.3.2。加速度計のトライアドの接続方程式の導出。 89

4.4。加速度計のトライアドのパラメータを推定する精度を向上させる方法。 93

4.5。結論。 97

第5章技術機器の要件の決定と、提案された校正方法によるパラメータの決定の妥当性の実験的検証。 98

5.1。キャリブレーションプロセスをモデル化する際に考慮すべき主な要因。 98

5.2。提案手法のモデリングアルゴリズムの説明。 101

5.3。加速度計のトライアドのキャリブレーションプロセスの数学的モデリング。 109

5.4。数学的モデリングの結果の分析111

5.5。ベースとスカラーを使用した計測器パラメータの決定精度の実験的検証と分析

校正方法。 137

5.6。広範囲の加速度変化における制御測定の結果に対する誤差の二次成分の影響の分析。 141

5.7。結論。 151

仕事の主な結果。 152

参考文献。

仕事の紹介

航空計装の開発は、高速かつ飛行範囲を備え、飛行制御プロセスのますます高度な自動化を必要とする新しいタイプの航空機（LA）の作成と密接に関連しています。

航空機の動きの現在のパラメータに関するデータの形成を提供する多くの情報システムの中で、慣性航法システム（INS）は特別な場所を占めています。自律的であること、すなわち完全にノイズプルーフで、すべての航空機のモーションコントロールシステムに必要な情報を提供します。

現在、車載機器で使用するための既存の衛星航法システムは、追加の修正手段と見なされていることに注意する必要があります。衛星航法の使用の制限は、主に信号受信の不変性、情報更新の低頻度、重心に対する航空機の角運動を決定することの難しさなどの問題によるものです。しかし、現在の座標を決定することは、ANNの積分精度を改善するために、慣性に敏感な要素のドリフトを補正するためにそのようなシステムを使用するための前提条件を作成します。

最近、オンボードコンピューティングデバイスの速度と信頼性を大幅に向上させることが可能になりました。これにより、物理参照システムが数学システムに置き換えられたストラップダウン（カーダンレス）慣性航法システム（SINS）が普及しました。

プラットフォームINSと比較して多くの利点があります。これには、設計の大幅な簡素化が含まれ、重量とサイズのパラメーターが減少し、増加します。

プラットフォーム慣性航法システム

非プラットフォーム慣性航法システム

物理的な3ヘドロン

数学的3ヘドロン

ゼロ不安定性と

からの加速度計ベース

起動して起動

起動時のジャイロドリフトの不安定性

動的

ジャイロスコープの範囲

^ h

o "a o s

ブロック反転Ch.E. 3つの軸のいずれかの周りの任意の角度に。

レベリング

キャリブレーションCh.E. すべての実行で

「WhicheoseGyrocompassing

起動時の加速度計のゼロとベースの不安定性

SEブロックの軸の位置は、選択した座標系で変更されません

^ Mb〜

動的

加速度計の範囲

不安定

スケールファクター

加速度計

ユニット準備時間F.E.

-sl 4 ^

C.E.ブロックのリジッドバインディングオブジェクト軸OI.A）に。

数学的ジャイロコンパス

ドリフトの不安定性

打ち上げからジャイロスコープまで

発売

L.A.の軸の変化に応じてSEブロックの軸の位置が変化します。

スケールの不安定性

ジャイロスコープ係数

熱安定性の欠如

エネルギー消費

不安定な温度係数

米。 1.1.1。最新の慣性システムによるSEの要件

ナビゲーション。

信頼性、ライフサイクルの短縮、削減

エネルギー消費、生成される情報量の増加、SINSは一次情報センサーのパラメーターの要件を大幅に増加させます。ジャイロスコープと加速度計のプラットフォームINSとSINSの要件の違いを図に示します。 1.1.1。

慣性航法システムの精度を上げることは、高精度クラスの加速度計を作成する問題の解決に直接関係しています。プラットフォームシステムをストラップオンシステムに置き換える傾向は、加速度計の精度パラメータの要件を大幅に厳しくするため、タスクをさらに複雑にします。まず第一に、これは、ゼロ信号（「ゼロ」）の大きさと安定性、スケールファクター（MC）、および決定される幅広い動作条件での感度軸（「ベース」）の位置を指します。 SINSがオンになるたびに加速度計を校正することが不可能であるため。この問題の解決は、加速度計のエラーの原因と、「ゼロ」、「ベース」、およびスケール係数の値と安定性に対する設計と技術パラメータの影響をより詳細に分析することなしには不可能です。設計と技術の両方を改善するための技術的提案を開発するための基礎となる加速度計の製造。

加速度計の上記の品質パラメータの認証は、その製造の技術プロセスの不可欠な部分です。得られた加速度計パラメータの推定値は認証誤差に直接含まれるため、加速度計の精度を上げるには、測定機器の精度に対する要件を明確にする必要があります。現在大量生産で使用されている認証（校正）方法は、機器の使用に基づいており、その誤差は推定されたパラメータに見合ったものです。さらに、この機器のコスト（主に精密光学

分割ヘッド）は非常に高く、主に自動化が不可能なため、プロセス自体は非常に面倒です。

以上のことから、加速度計の誤差を決定する要因の検討、精度向上のための設計・技術提言に基づく開発、より効率的な校正技術の創出が急務となっています。仕事。

この論文では、JSC「MoscowInstitute of Electromechanics and Automation」で開発されたAK-6クォーツ加速度計のパラメータを最新のSINSの要件に適合させる問題について考察します。これに関連して、デバイスの主なパラメータが開発され、この加速度計の設計と組み立ての技術的側面が考慮されます。設計を最新化する方法の分析に基づいて、加速度計のキャリブレーションの新しいモジュラーモデルが検討されます。

仕事の目的は、加速度計の精度を向上させる建設的かつ技術的なソリューションの開発であり、加速度計を校正するための新しい方法の作成です。これにより、デバイスのパラメータを決定する際に必要な精度が提供されます。プロセスの労働強度とより安価な機器の使用。

研究目的。

研究の目的に応じて、以下の研究目的を策定することができます。

高度なSINSの要件を満たさない大量生産された加速度計の精度パラメータの特定。

構造的および技術的理由の研究と、加速度計の主要な誤差の形成の物理的性質の分析。

加速度計の設計および技術パラメータとその誤差の間の関係の形式化。

加速度計の設計および組み立て技術を改善するための設計および技術的推奨事項の有効性の開発および実験的検証。

必要な精度を提供し、プロセスの複雑さを軽減し、その実装に高価な機器を必要としない、加速度計を校正するための方法の有効性の開発と確認。研究手法。

得られた結果は、理論力学、電気回路の理論、生産精度の理論、数学的分析方法、線形ベクトル空間の理論、近似と線形化の方法、および実物大の数学的モデリング。科学的新規性作業の内容は次のとおりです。

加速度計ハウジング内の感知要素プレートおよび感知要素自体の位置の不安定性に関連する加速度計誤差の物理モデルの構築および実験的確認。

記述する数学的モデルの開発 : : その設計および技術的パラメータにおける加速度計の主要なエラー。

加速度計を校正するためのモジュール方式の開発。、提案された方法に従って加速度計を校正するための特別な装置の要件の定式化および正当化。実用的な価値仕事は：

加速度計を組み立てる設計と技術プロセスを改善し、その主要なエラーを確実に削減するための技術ソリューションの開発。

加速度計の必要な精度を確保するという観点から、電子回路のパラメーターの合理的な値とこれらのパラメーターの偏差に対する合理的な許容誤差を選択するための加速度計エラーの開発された数学モデルの適用;

開発と実験的確認

加速度計を校正するための新しい方法の有効性、

これにより、次の見積もりの精度が大幅に向上します。

試験装置の精度に対する要件の急激な減少。

開発された技術ソリューションの実装

設計文書と組み立てプロセス

市販の加速度計AK-6。

仕事の承認。これで提示された資料

論文の仕事は、次の会議で報告されました：

全ロシア科学技術会議「新材料と技術」NMT-2000、「新材料と技術」NMT-2002、国際青年科学会議「XXVIIガガーリンリーディング」2001「XXVIIIガガーリンリーディング」2002、「XXIXガガーリンリーディング」2003 。、国際シンポジウム「航空宇宙計測技術」2002。

出版物。論文の成果は、2000/01年にMIEAが発行した8冊の印刷物とテクニカルレポートに掲載されました。

論文の構造と範囲：論文は、序論、5つの章、結論、および111タイトルの参考文献で構成されています。資料は、70の図、グラフ、35の表で示されている153ページに表示されます。論文の内容。作品は5つの章で構成されています。

の投与作業の関連性と実用的な価値について簡単に検討します。作業の目的、研究のタスクと方法、科学的新規性、承認の結果、およびこの作業の実施が定式化されます。論文の構造と主要なセクションの要約が与えられます。

V 最初の章多数の加速度計の設計、動作原理、および特性を確認し、加速度計の精度を決定する主なパラメータを特定し、AK-6クォーツ加速度計の設計を詳細に検討します。

の第2章加速度計のゼロ信号の数学的モデルが作成され、それに基づいて、加速度計の「ゼロ」と「ベース」の大きさと安定性に対する設計と技術要素のパラメータの影響の程度が評価されました。

V 第3章実験的および理論的研究に基づいて、「ベース」とゼロの精度と安定性を向上させるために、分析が行われ、敏感な要素の設計とAK-6ハウジングへの固定の要件が策定されました。広い温度範囲での加速度計の信号。デバイスの提案された設計および組み立て技術は、生産に導入されました。

V 第5章数学的モデリングが実行され、それに基づいて加速度計をテストするための機器の要件が定式化され、提案された方法によって決定されたパラメータの妥当性の実験的検証が行われました。

V 投獄作業の主な結果とその結論が示されています。

加速度計の設計と組み立て技術

加速度計AK-6-振り子、敏感な要素の弾性サスペンションを備えた補償タイプ、厚さ20ミクロンの2本のトーションバーに実装されています。

加速度計AK-6の動作原理は、ダイナミクスの基本法則によって決定されます。これによれば、加速度計が設置されている物体が加速度aで感度軸の方向に移動すると、慣性モーメントMiが発生します。基準質量のサスペンション軸に対して発生し、センサープロビジョニング（DP）によって測定される角度偏差Dにつながります。 DPからの信号は、フィードバックアンプ（FB）を介して力センサー（DS）の巻線に送られます。 DSは、質量サスペンション軸に対してモーメントMを発生させ、慣性モーメントMiを補正します。この場合、負荷抵抗RHでの出力電圧Uは、測定された加速度aに比例します。

構造的に、AK-6加速度計は次の主要部分で構成されています。 1.2.1 。：

1.基準質量の固定を提供し、DPおよびDSを実現する高感度要素。

2.DP信号をDS制御信号に変換するフィードバックアンプ。DS制御信号は加速度計の出力信号でもあります。

3.加速度計の内部空洞の実際の温度に比例する電気信号を生成する熱センサー。

4.上記のノードを含む密閉ハウジング。中間アセンブリユニットを割り当てた、検討対象の水晶加速度計の構造図を図に示します。 1.2.2。敏感な要素。

これは、変位センサーの成形プレートと力センサーの磁石（31）を備えた2つのハウジング（19と32）、プレート上のSEハウジング間に固定するために使用される外輪からなる石英プレート（34）で構成されています。プレートがスプレーされる振り子にトーションバーで接続され、DPとコイル（28）はDSシステムのハウジングの磁石と接続リングで固定されています。

クォーツプレートを製造する技術的プロセスは独自のものであり、振り子とトーションバーを形成し、その表面の周波数、平坦性、平行性に対する厳格な要件を確保するための一連の操作が含まれています。

次に、化学エッチングの助けを借りて、保護マスクを使用して、最初のプラットが2つの遷移でペシンから形成され、次に所定の厚さのトーションバーが形成されます。プレートが完全に形成された後、容量性DPのプレートとDS回路の導体が、0.1μmの厚さの金の熱真空堆積の方法によってその上に作成されます。必要な接着を確実にするために、同様の方法で形成されたクロム副層に金がスプレーされます。

力センサーのコイルが巻かれたフレームは、エポキシベースの接着剤でプレートのタングに接着され、コイルのリード線は、熱圧縮溶接によって溶射された導体に取り付けられます。

敏感な要素の溶接は、プレートに対して上部と下部のSEハウジングの相互センタリングを提供する特別な装置で実行されます。デバイスには調整可能なクランプがあり、ケースの圧縮力を提供しますが、圧縮力の適用点はプレートの「圧力の中心」に適用されます。プレートによって形成される三角形の重心で。これらの操作は、プレートをプレートにのみ固定し、プレートの振り子とSEハウジングの間に均一なギャップを確保するために実行されます。

SEハウジングは、特別なアルゴリズムに従って実行されるレーザースポット溶接を使用して、同じ材料の剛性リングによって接続されます。

加速度計の「ゼロ」と「ベース」の値と安定性に対する一次設計と技術パラメータの影響度の評価。

得られた式（2.32）を考慮すると、加速度計の感度軸のベース1からの偏差に相当する、条件a = 0での質量の位置の静的誤差は次の式で決定されることがわかります。位置センサーの製造における技術的エラー、ならびに差動および積分増幅器は、トーションバーの質量サスペンションの弾性特性および位置センサーの静電力に依存しません。式（2.32。）は、実際の加速度計では方法論の誤りを完全に排除することは不可能であるという事実を確認しています。

式（2.35。）の分析は、ゼロ信号の独立した成分が存在することを明確に示しています。そのうちの1つは電子回路の実行のエラーによって決定され、もう1つは加速度計の電気機械部分の相対エラーによって決定されます。各外乱力のゼロ位置と位置センサーの情報信号のゼロ位置の差。ただし、エラーの性質に関係なく、トーションバーの幾何学的パラメーターと位置センサーの励起電圧を合理的に選択することで、エラーの影響を大幅に減らすことができます。これにより、条件kt = keが確実に満たされます。加速度計の他の重要な要件を考慮していないため、一般的な条件kt-0およびke-0は正しくないことに注意してください。特に、これはトーションバーの機械的強度と位置センサーの情報信号の特性の最小許容急勾配に適用されます。したがって、条件の完全なセットは、kt = keとkt-minおよびke-minのようになります。最適化の問題があります。（2.35。）に含まれる残りの名目パラメータの選択も最適化問題であり、（2.15。）を除いて、得られた関係が必要ですが、明らかに十分ではない数学モデルのセットです。ただし、選択した公称パラメータを使用すると、これらの比率により、これらのパラメータの許容誤差の合理的な分布の問題を解決できます。

感度理論に基づいて製品の精度を分析するという観点から、公差の合理的な分布の問題を考慮して、UeblxoおよびA0に対する一次パラメーターの影響の関数の決定に移りましょう。この場合、場合によっては、設計パラメーターの公称値からの偏差を主要なパラメーターと見なします。この場合、偏差の公称値としてゼロを取ります。複素関数の微分法則に基づき、微分の時点で関係が有効であることを考慮に入れて、D0の値に対する一次パラメーターの影響の関数について次の式を取得します。

分析に基づいて、次の結論を導き出すことができます。-加速度計の主なエラーの1つが形成される-そのゼロ信号は組み立て段階で発生し、の主な機能要素の主要なパラメータの技術的な広がりによるものです。加速度計; -感度軸の初期変位に関連する加速度計の方法論的誤差は、オペアンプの不完全性の結果である情報増幅経路の誤差によって決定されます。このため、完全に排除することはできません。 -示された方法論的エラーは、マスサスペンショントーションバーの電力特性のパラメーターおよび位置センサーの静電効果に依存しません。 -加速度計のゼロ信号には、2つの独立したコンポーネントが含まれています。1つは電子回路のエラーで、もう1つは電気機械部品のアセンブリのエラーです。実行された分析により、技術的エラーは情報信号よりも静電力のパラメータに非常に大きな影響を与えると結論付けることができます。 -機能要素の公称パラメータを選択するためのいくつかの要件が定式化されています。構築された数学モデルに加速度計の動作パラメータを記述する機能モデルを追加することにより、要件の完全なセットを取得できます。 -構築された数学的モデルにより、ゼロ信号と「ベース」の安定性を高めるために、加速度計の主要な機能要素の主要なパラメータの許容誤差の合理的な選択の問題を解決できます。

温度変化を伴うSEの部品およびユニットの作業の分析。

行われた作業に基づいて、AK-6のベースエラーとゼロ信号の安定性を確保するために、次の推奨事項が策定されました。

着座面に沿ったプレート面の摩擦力の温度範囲の極限点でのプレートの外輪の応力の過剰に関連する、SEハウジングに対するクォーツプレートの起こり得る変位を排除するために。ハウジングの場合、全温度範囲で接続リングによるSEハウジングの保証された圧縮力を確保する必要があります。これは、実装可能です。-接続リングの設計の変更により、垂直方向、すなわち春の形でのその実行; -組み立てプロセスの変更。これにより、接続リングが予備的に引き伸ばされます。。接続リングSEこの目的のために、接続リングの設計が開発されました（図3.15）。剛性を下げた要素（1）、下部および上部ハウジングの取り付け直径（それぞれ4および3）、および固定要素（フランジ）-2。SEの最終組み立ての一部（図3.16。）でも、組み立てプロセスが次のように変更されました。-接続リング（1）が下部ハウジング（2）に取り付けられているレーザースポット溶接による（3）;

SEの最終組み立てのスキーム。 -このアセンブリは、接続リングのフランジに基づいた特別なデバイス（5）に取り付けられています。 -さらに、コイル付きのプレートとトップケース（4）が取り付けられています。 -圧縮力（6）は、石英プレートのプレートによって形成される三角形の中央値の交点で上半身に適用されます。これは、ベーススキームのおかげで、接続リングに伝達されます。垂直方向の幾何学的寸法。 -上半身は、スポットレーザー溶接によって接続リングに対して固定されています。

SEハウジング、取り付けリング、および計器ハウジングのTCLEの違いに関連する、加速度計の本体に対するSEの可能な動きを排除するため、およびSEをハウジングから確実に分離するために、設計と組み立ての技術を変更する必要があります。これは、次の方法で実装できます。-取り付けリングと接着剤の接続を削除します。 -固定して加速度計本体にSEを固定します。絶縁体として機能する2つのセラミックブッシング間の接続リングフランジ。 -スプリングを使用して、動作温度範囲全体にわたってフランジクランプの安定性を確保します。検討した設計について図。 3.17。組み立てプロセスは次のように実行する必要があります。-板ばね2は、加速度計本体7の上部に取り付けられ、その上にセラミックブッシング3が配置されます。 -セラミックブッシング3が接続リング2SE 1のフランジに取り付けられ、2番目のセラミックブッシング5が取り付けられています。 -ロッキングワッシャーを取り付け、このアセンブリを中央に配置します。 -校正された力をロッキングワッシャーに加え、スポットレーザー溶接9によってデバイスの本体に対して固定します。 3.18。および表3.7。開発された設計と技術的推奨に従って組み立てられたデバイスのバッチのテスト結果（ゼロ信号の温度依存性）が示されています。与えられたデータからわかるように、検討中のパラメータは、古い技術を使用して組み立てられた同様のデバイスのバッチと比較して、温度依存性と温度ヒステリシスの両方の点でより安定しています（表1.3.2および図1.3.2）。）。一般に、開発された推奨事項の実装の結果としての加速度計パラメーターの安定性（ゼロ信号および「ベース」の観点から）は、20％以上増加しました。

高精度慣性航法システム用の加速度計のブロックシステムを校正する方法の開発

より完璧な校正手法を得るために、その中でスカラー標準を使用する試みが行われました。その値は加速度計の方向に依存しません。そのような標準として、重力加速度ベクトルの二乗係数を使用することが提案されました。これは、地球上の任意の点で非常に正確に知られており、座標系の選択に依存しません。

ベクトル標準をスカラー標準に置き換えることに関連して、この手法にはいくつかの機能があり、その主なものは次のとおりです。ご存知のように、3次元空間でベクトルを決定するには、同じ平面にない3方向の投影を測定する必要があります。したがって、この手法を使用する場合は、少なくとも3つの機器を同時に校正する必要があります。この状況は、たとえばSINSの加速度計を校正する場合に特に重要です。これにより、軸の相対位置を維持しながら、分解せずにシステムにインストールできるアセンブリ内の3つのデバイスを一度に校正できるためです。

この手法を数学的に説明するには、加速度計のトライアドのエラーモデルを決定し、出力信号を介してデバイスの考慮されるエラーを表す通信方程式のシステムを構成する必要があります。

単一の加速度計の誤差モデルをコンパイルする場合、理想的なケースでは、誤差がない場合、その出力信号は、感度軸の方向への重力加速度ベクトルGの射影の値によって完全に決定されると想定します。（4.1.1）との類推によるデバイスの例：W = M（G e）（4.3.1）（4.2.1）の内積をgとして表し、起こりうるエラーを考慮に入れると、次のようになります。W= M（ 8o + g + 5、g + 52 g2 + 83 g3 + 54 g4 + 55 g5 +..。）（4.3.2）ここで、5jはj次の誤差係数です。式（4.3.2）の括弧内の各項は、入力に還元された対応する次数の誤差です。式（4.2.2）の両方の部分を重力加速度ベクトルの係数とスケール係数Mで割ると、次のようになります。A\ u003d Do + a + D、a + D2 a2 + D3 a3 + D4 a4 + D5 a5 + ...（4.3 .3）ここで、Aは無次元形式の加速度計の出力信号です。 aは加速度計によって測定された加速度であり、Gと呼ばれます。 Aj-j次の無次元誤差係数：Aj = 574）1

係数Doには明確な物理的意味があります。ベクトルGと50が互いに垂直であると仮定すると、ベクトルGと（G + 50）の間の角度に等しくなります。したがって、残りの係数Aを角距離で表すと便利です。

この手法を使用する場合、考慮されるエラー係数の次数は理論的には無制限ですが、ほとんどのアプリケーションでは、2次以下のエラーを考慮するだけで十分です。したがって、トライアドに含まれる加速度計の誤差モデルは次の形式になります。+Д2гaz2加速度計のトライアドによる加速度ベクトルの測定誤差は、システムによって完全に決定されるわけではありません（4.2.4）。エラーの完全な説明については、各加速度計の感度軸の実際の方向とトライアドの公称座標系の対応する軸との間の不一致の可能性によって発生するエラーも考慮する必要があります。 4.2.1。加速度計のトライアドのエラーモデルを、加速度ベクトルメーターとして全体として考えてみましょう。

Khrabrov、Sergey Vasilievich

- [ ページ1 ] -

原稿として

UDC 531. 781. 2

Vavilov Ivan Vladimirovich

マイクロシステム加速度計の開発

技術科学の候補者

ニジニノヴゴロド-2006

作業は、ニジニノヴゴロド州立工科大学のアルザマス支部の航空計器および装置部門で実施されました。

科学指導教官：博士号、准教授。 Pozdyaev V.I.

公式の反対者：技術科学博士、RaspopovV.Ya教授。

技術科学博士、主任研究員

連邦州の単一企業「NPP「ポリョート」KeistovichA.V。

大手企業：OJSC「ArzamasInstrument-Making Plant」、

アルザマス。

防衛は2006年10月11日の15:00に部屋で行われます。住所：603600、GSP-41、ニジニノヴゴロド、セントでニジニノヴゴロド州立工科大学での論文評議会D212.165.12の会議で1258。ミニナ、24歳

論文はニジニノヴゴロド州立工科大学の図書館で見つけることができます

論文評議会の科学秘書

技術科学の候補者、准教授______________ V.V. ペトロフ

仕事の一般的な説明

統合センサーの開発における刺激的な要因は、さまざまな制御された技術システムにおける情報の必要性の高まりです。微小電気機械システム（MEMS）は、「センサーからシステムへ」の概念に基づいており、その本質の定式化は、次の規定として表すことができます。

一次高感度要素と二次電子変換器を組み合わせた統合直接測定センサーの開発、研究、作成。ただし、それらは単一の技術プロセス内で実行されます。
一次検知素子、二次電子変換器、フィードバック変換器を組み合わせて検知素子を制御する統合補償センサーの開発、研究、作成。ただし、これらは単一の技術プロセス内で実行されます。
コンピューティング機能を備えた統合センサーの開発、研究、作成。たとえば、多因子測定、アナログからデジタル、デジタルからアナログへの変換、最適条件への適応、制御および診断機能のパフォーマンスなどを実現します。単一の技術プロセス内で実行
低消費電力で最初の3つのグループの特性を備えたワイヤレス統合センサーの開発、研究、作成。

マイクロシステムセンサーに関する最初の体系化作業の1つは、1982年にIEEE No.5で公開されたPetersenK。の記事「統合構造の機械的材料としてのシリコン」でした。統合センサーの開発期間は30年強です。この間、一体型ひずみゲージから補償加速度計まで、さまざまなセンサーが開発されてきました。マイクロシステムナビゲーションデバイスの分野で最も成功している開発者は、現在アナログデバイセズ（米国）です。私たちの国では、マイクロシステムセンサーは、Arzamas Research and Production Enterprise“ TEMP-AVIA”（Ph.D。Bilinkin S.F。）、Penza Research Institute of Physics（D.Sc。Mokrov E.A。）、Zelenograd NIIET（D.T。Timoshenkov SP ）、トゥーラ州立工科大学（D.Sc. Raspopov V.Ya.）、モスクワ高等技術学校（D.Sc. Konovalov SF）など。しかし、この時期は最終段階にあるとは言えません。特に弱いリンクは、線形および角度加速度計などのモーションパラメータ用の統合センサーの開発です。これまで、100％積分された加速度計はなく、既知の開発の実際の精度は測定範囲の12％を超えていません。統合は、機能ユニットとブロックを1つの構成に統合し、1つのモノリシックな「詳細」を表すものとして理解されます。処理ループに負帰還回路を導入することにより、統合された加速度計の測定精度を1桁以上向上させることができますが、これは回路の複雑さによるものです。

仕事の関連性. 20世紀末から21世紀初頭にかけての情報技術の世界発展の特徴は、マイクロメカニカルシステムの技術を含む一体的に形成された（複雑な）技術の配分です。国内外で、統合センサーの開発への関心が着実に高まっており、これは、多くの監視および制御の問題を彼らの助けを借りて効果的に解決する可能性に関連しています。 2002年3月30日以降、マイクロシステム技術はロシアで重要な技術として公式に宣言されています。ロシア大統領によって承認された重要な技術のリストでは、文言は次のように定義されています。マイクロテクノロジーとナノテクノロジー。」慣性航法システム（INS）、傾斜計、方位などの測定システムの機能は、常に一次トランスデューサーの特性によって決定されてきました。一体型加速度センサーの既存の設計は、製造の労働集約度が高く、計測特性が一時的に不安定でリソースが少ないため、最新の要件を満たしていません。

この作業は、アルザマス科学生産企業「TEMP-AVIA」の科学的研究の主題、および問題「開発」に関するアルザマス工科大学（NSTU支部）の主要な科学的研究の計画に従って実施されました。一次情報の統合センサーの研究」。

目的。この論文の目的は、新しいマイクロシステム加速度センサーとそのコンポーネントを研究開発し、センサーの数学的モデルと、静的、動的、および精度の特性を理論的に決定するための計算された比率を構築することです。

論文の仕事のタスク：

1.半導体材料とマイクロマシニング技術を使用した新しいマイクロシステム加速度計とその機械的および電気的コンポーネントの構造の研究。

2.マイクロシステム加速度計のすべての特性（静的、振幅周波数、位相周波数、過渡、精度、および個々のノードの特性）の研究開発の段階で分析するためのセンサーの数学モデルの開発。

3.新しいマイクロシステム加速度センサーの静的および動的特性の実験的研究を実施します。その結果により、従来の非一体型設計に対する一体型設計の精度と利点を判断することができます。

4.論文の実験結果と理論結果の比較。

研究対象。調査の対象は次のデバイスです。

シリコン振り子に敏感な要素。
電気信号への容量性変位トランスデューサ。
線形加速度計をテストするためのデバイス。
統合された加速度センサーに組み込まれたマイクロエレクトロニクスコンバーターとアセンブリ。

研究手法。タスクセットを解く際には、加速度計の特性の数学的およびコンピュータモデリングの方法、実物大の実験、理論力学の方法、弾性理論、および自動制御が使用されました。

科学的新規性 仕事以下のとおりであります：

1. 構造を研究し、アナログの2分の1の測定誤差を持つ新しい高感度要素（RF特許番号2231795）を開発し、特性の影響を改良した新しいマイクロシステム加速度計の数学モデルを開発しました。その結果、計算されたデータは実験データと一致しました。

2.オリジナルの容量性トランスデューサーが開発されました（特許：No.223179およびNo.2272298）。マイクロメカニカルSEとの共同動作用に設計されたマイクロエレクトロニクスコンバータの計算に関する理論的関係が得られ、開発者に新しい効果的な設計ツールが提供されました。

3.ブレッドボードおよび完成品のマイクロシステム加速度計の静的および動的特性の実験的研究およびコンピューターシミュレーションを実施し、理論的結果と比較して、理論的規定の妥当性を確認しました。

仕事の実用的な価値：

1.理論的な解決策は、特性の計算、開発中の統合加速度センサーのパラメーターの最適化に実用化され、ロシア連邦の特許によって保護されている回路や構造の開発の基礎となっています。

2.センサーの最も重要な特性を決定するための推奨事項と計算された比率の形での理論的および実験的研究の結果を使用して、0.5gから50gの範囲のAT1105およびAT1112タイプの一体型加速度センサーを設計および構築しました。

3.一体型加速度センサーの静的特性とテスト機器を使用したそれらの誤差を決定するために開発された方法により、デバイスの主要な計測パラメータを取得することが可能になります。

4.論文の成果は、ANPP「TEMP-AVIA」の連続生産製品と、国立工科大学の航空計器および装置学部のアルザマス支部での専門分野190300および190900。

業界での実装。論文の作業で得られた結論、推奨事項、および結果は、企業ANPP "TEMP-AVIA"（Arzamas）で実装されており、付録に記載されているドキュメントで確認されています。

仕事の承認。論文とその個々のセクションは、次の会議や会議で議論され、肯定的な評価を受けました。

地域の科学技術会議「物理量を測定する方法と手段」で、ニジニ・ノヴゴロド、1997、1998、2002、2003
全ロシアの科学会議で「機械と器具の製造における進歩的な技術」。 2002、2003、2004
1998年、2000年、2001年、2002年、2003年および2004年のNSTUのアルザマス支部の航空計器および装置部門の拡大会議で。

出版物。研究結果に基づき、発明に関する13件の論文と4件の特許を含む17件の論文が発表されました。

ワークロード。論文は、序論、4つの章、結論、付録、参考文献のリスト、受け入れられた指定のリストで構成され、タイプライターで書かれたテキストの153ページが含まれています：イラスト-39（図面、図、グラフ）、表-15、リスト参照の-83タイトル。

防衛のために

1.熱応力の影響を補償した新しい振り子に敏感な要素の構造回路と数学モデル。

2.加速度計テストを備えた元のマイクロシステム容量性変位トランスデューサ、同じコストでより小さな寸法。

3.マイクロシステム加速度計の数学モデル。研究開発の段階でもそのパラメータを評価することができます。

4.最小測定誤差の基準に従ってマイクロシステム加速度計の最適なパラメータを選択するための比率。これにより、直接測定加速度計は、静電フィードバックを備えた補償加速度計と同等の精度を得ることができます。

5.マイクロシステム加速度計の静的および動的特性の実験的研究のための設備のブロック図と実験的研究の結果。

6.理論計算の関係：弾性サスペンションの剛性、ガス力学的減衰の絶対係数、縦方向の安定性のための弾性サスペンション、および電気回路要素。

はじめに選択されたトピックの関連性が実証され、一次情報の統合センサーの現在の状態の分析に基づいて、研究の目的と目的が定式化されます。

最初の章論文は、マイクロシステム加速度計の現在の状態のレビューに専念しており、そこではそれらの特性の比較分析が行われます。国内および海外の両方のソリューションが考慮され、構造のプラス面とマイナス面が最大の精度を得るという観点から特定されます。分析の結果、ローカルフィードバックを備えたマイクロシステム加速度計が優先されました。

第二章ソードR生きているマイクロメカニカルセンシング要素と電気回路の構築の理論的正当化。振り子可動ユニットの自由度は、さまざまな方向の弾性サスペンションの剛性の分析に基づいて推定されます。分析から、y軸に対する振り子の角運動（図1）と、x軸とy軸に対する線形運動は、それらの剛性が無限に大きいため、存在しないことがわかります。ｘ軸とｚ軸に関する角剛性を比較すると、ｚ軸に関する角剛性は、ｘ軸に関する角剛性を係数で上回っていると結論付けることができる。数値的には、これは少なくとも5桁であり、比較された軸に沿って作用する力が等しいと仮定すると、z軸に対して無限に小さい角変位を無視することができます。

z軸の正と負の方向に沿ったサスペンションの軸方向の剛性は一般的に同じではありません。正の方向では、サスペンションは張力で機能し、負の方向では、サスペンションは圧縮で機能します。この場合、負方向に大きな荷重がかかるため、サスペンションの縦方向の安定性を確認する必要があります。ここで、幅と厚さが曲率のあるサスペンションの場合、サスペンションの最小セクションの短いセクションが圧縮され、弾性の範囲内でその特性を維持しながら、サスペンションは常に安定していることに注意してください。

したがって、導入された仮定の下で、積分加速度計の振り子SEの考慮された設計には、2つの自由度があります。x軸に対する角変位とy軸に沿った線形変位です。したがって、マイクロメカニカル移動アセンブリは、4次の伝達関数を持っています。ダイナミクスの解析に第2種のラグランジュ方程式を使用する場合、移動ノードの伝達関数は次のように定義されました。

, (1)

ここで、伝達関数係数は、移動ノードのパラメーターで表されます。

(2)

ここで、はz軸周りの振り子の慣性モーメントです。 mは振り子の質量です。 KdおよびKdu-軸方向および角度の絶対減衰係数。 GおよびGu-弾性サスペンションの軸方向および角度方向の剛性。 lц-重心から振り子の振り子の軸までの距離。

敏感な要素の静的特性の急峻さは、（1）を考慮して（2）で決定されます。

(3)

振り子の動きを処理するために、特殊な電気変換器が開発されました。トランスデューサの開発の初期前提条件として、次の要件が採用されました。1-測定範囲全体にわたって静的特性の直線性を確保する。 2-コンバーターでは、コンバーターの測定電極間のスペースを満たす媒体の誘電率の影響を完全に排除する必要があります。 3-ギア比では、抵抗器の値を比の形で含める必要があります; 4-パラメータを変更するときの最小温度誤差。 5-容量性ブリッジに給電する発電機の搬送周波数からの出力信号の十分なフィルタリング。 6-容量性ブリッジの可動電極と固定電極の間の張力の排除。 7-動的に、変位トランスデューサは、ローパスフィルタを考慮せずに、慣性のないリンクでなければなりません。 8-静的特性の急峻さとコンバーターのゼロ信号を電源ジェネレーターの周波数から独立させ、電源の不安定性によるエラーを最小限に抑えます。

図1に示すスキームは、最も完全に定式化された要件を満たしています。 2、a。回路の静的および動的精度に関して必要な特性を達成するために、特定のノードに対していくつかのソリューションが考案され、最適なソリューションが選択されました。この方式には、その構造に次のものが含まれます。測定容量C1〜C2の差動回路。基準電圧を切り替えるための装置Kl1-Kl4; OU1の増幅器、同期（復調器）検出器（Kl5およびKl8）; シュミットトリガータイプの論理要素上のクロック周波数発生器（図2、b）。基準電圧源とOU2のローパスフィルター（LPF）。電気回路は、次の伝達関数によって記述されます。

(4)

どこ -コンバーターの静的特性の急峻度の係数。

フィルター時定数;

マイクロシステム加速度計の完全な伝達関数は、機械部品と電気部品の伝達関数の積で構成されています。

(5)

伝達関数係数は、移動ノードのパラメーターから求められます。 .

ローカルユニティフィードバックを備えたマイクロシステム加速度計の静的特性の勾配係数は、伝達関数（5）から次の形式で取得されます。

代替回路として、電力静電試験とパルス幅変調（PWM）を備えた回路が開発され、研究されました。比較後、図1のスキームが優先されました。 2.2。

作業では、キャリアプレートの内部および外部固定を備えたSEが調査されました。身体から伝わる接触応力の影響が少ないという観点から、一点での内部締結が好ましいことが研究から確認されています。

マイクロメカニカル加速度計の特徴は、シリコン技術に基づく材料からこれらのデバイスの敏感な要素を主に生産することです。これにより、加速度計の寸法と重量が小さくなり、グループ製造技術を使用できる可能性があり、その結果、大量生産のコストが低くなります。生産、操作の高い信頼性。

マイクロメカニカル加速度計の測定誤差を引き起こす主な理由の1つは、周囲温度の変化です。周囲温度の変動による追加のゼロオフセット：

どこ k T-加速度計の零点のシフトの熱ドリフト。？T-試験中の温度変化、T-温度変化率; tはテスト時間です。

測定精度は、系統誤差だけでなく、測定ノイズのスペクトル組成によっても制限されることが知られています。たとえば、MEMSセンサーの測定では、測定ノイズを着色するフリッカーノイズがあります。

フリッカーノイズ（過度のノイズ）-スペクトル密度が一定であるホワイトノイズとは対照的に、周波数に対するパワースペクトル密度の反比例依存性によって特徴付けられる異常な変動。フリッカーノイズは、「フリッカー効果」と呼ばれる、電子管カソードの熱放射のゆっくりとしたカオス的変化として発見されました。その後、同じ特性を持つ変動が多くの物理化学的、生物学的、さらには社会的システムで発見されました。現在、「フリッカーノイズ」という用語は、あまり便利ではないがより適切な用語「1 / fノイズ」、および「マクロ変動」という用語とともに、複雑なシステムの異常な変動を示すために使用されています。フリッカーノイズのバリエーションは、半導体で観察されるパルス（爆発）ノイズです。レベル変化の間にランダムに分散された時間間隔で信号レベルが段階的に変化します。そのパワースペクトル密度は、周波数の低下とともに増加し、平均化によって精度を向上させる能力を制限し、エラーのランダム成分をゼロに減らすことを許可しません。さらに、デジタルセンサーでは、クロックジェネレーターの周波数と常に干渉があり、ホワイトノイズにも色が付きます。

ジャイロスコープのような加速度計は、バイアスとオフセットのドリフト、ミスアライメントエラー、温度と加速度のドリフト、非線形性（VREエラーと呼ばれる）、および感度のドリフトに悩まされています。比較分析のための加速度計の最も重要な特性は、オフセットとそのドリフト、オフセットの不安定性、およびノイズです。感度ドリフト、VRE、およびその他のパラメータも考慮に入れることができます。

二重積分加速度がない場合に加速度計が変位すると、積分時間に比例した速度誤差と、計算された位置の誤差が時間とともに二次関数的に増加します。制御されていないゼロシフトにより、加速度ベクトルが真の方向に対してシフトします。これは、線形加速度センサーだけでなく、加速度計の合計出力から差し引く必要のある重力加速度にも当てはまります。慣性航法システムでは、加速度計のオフセットのドリフトが、速度と位置の計算における誤差に大きく影響します。標定を測定する場合、最も重要なのは、縦方向と横方向の傾斜の計算における角度誤差です。

センサーのバイアスの不安定性は、平均値として特定の時間間隔で計算されたバイアスのランダムな変動です。このパラメーターは、静止センサーのAllanメソッドを使用して計算されます。平均化時間が長くなると、出力ノイズが減少し、勾配が最小点に達してから再び増加します。アラン曲線の最小点は、加速度計の仕様に記載されている変位の不安定性（mgまたはµg）です。このパラメータの値が小さいほど、速度、位置、および方向の計算におけるエラーが小さくなります。ほとんどの仕様での加速度計のバイアスの不安定性は、実験室の条件下（20°Cで機械的ストレスなし）で達成される最高のパフォーマンスとしてメーカーによって定義されています。実際の状態でのオフセットの安定性は、温度、衝撃、振動、経年変化などの外部要因を補正した後の残留オフセット誤差の最大ドリフトです。

前述のように、MEMSはセンサーとアクチュエーターの2つのタイプに分けられます。最もよく使用されるタイプのセンサーの1つはモーションセンサーで、これは加速度計（加速度センサー）とジャイロスコープ（回転センサー）に分けられます。今日、これらのデバイスの使用は非常に広くなっています。電話、コミュニケーター、ゲーム機、カメラ、ラップトップにこのようなセンサーがますます装備されています。携帯電話やビデオセットトップボックスでは、ユーザーの動きに対する感度は主に娯楽に使用されます。しかし、ポータブルコンピュータでは、加速度計は非常に便利な機能を実行します。加速度計は、衝撃によってハードドライブが損傷する可能性がある瞬間を捉え、ディスクヘッドを駐車します。写真撮影では、モーションセンサーの使用はそれほど重要ではありません。正直な画像安定化システムが機能するのは、モーションセンサーに基づいています。

自動車メーカー（大衆産業から、この種のデバイスを最初にテストした）は、エアバッグやアンチロックブレーキシステムなどで、モーションセンサーを数十年にわたって積極的に活用してきました。そのため、対応するチップは長い間開発され、多くの大企業と比較的小企業によって製造され、価格が長く確実に最小限に抑えられるような量で製造されてきました。典型的なMEMS加速度計は、今日、1個あたり数ドルの費用がかかります。

加速度が存在する場合、おもりは加速度計の固定部分に対して変位します。おもりに取り付けられたコンデンサープレートは、固定部分のプレートに対してずれています。一定の電荷で静電容量が変化し、電圧が変化します。この変化を測定し、おもりの変位を計算できます。どこからでも、その質量とサスペンションのパラメータがわかれば、目的の加速度を簡単に見つけることができます。実際には、MEMS加速度計は、重量、サスペンション、ケース、コンデンサープレートなどのコンポーネントを互いに分離するのがそれほど簡単ではないように設計されています。実際、MEMSの優雅さは、ほとんどの場合、一度に複数のアイテムを1つの詳細に組み合わせることが可能である（というよりは、単に必要である）という事実にあります。

アーキテクチャに関しては、MEMSデバイスは、相互作用するいくつかの機械的コンポーネントと、これらのコンポーネントから受信したデータを処理するマイクロプロセッサで構成されています。

ここでは、MEMS製造技術に関して、いくつかの主要なアプローチが使用されています。これらは、体積マイクロマシニング、表面マイクロマシニング、LIGAテクノロジー（Litographie、Galvanoformung、Abformung）-リソグラフィー、電鋳、成形）、および深掘り反応性イオンエッチングです。体積処理は、MEMSを製造するための最も費用効果の高い方法であると考えられています。その本質は、材料の不要な部分が化学エッチングによってシリコンウェーハから除去され、その結果、必要なメカニズムのみがウェーハ上に残るという事実にあります。深掘り反応性イオンエッチングは、化学エッチングの代わりにプラズマエッチングを使用してメカニズムを作成することを除いて、バルクマイクロマシニングプロセスをほぼ完全に繰り返します。これらの2つのプロセスの正反対は、表面マイクロマシニングのプロセスです。このプロセスでは、必要なメカニズムが、薄膜を順次適用することによってシリコンウェーハ上に「成長」します。そして最後に、LIGAテクノロジーはX線リソグラフィー法を使用しており、高さが幅よりもはるかに大きいメカニズムを作成できます。

密閉