ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG ĐỘ NHẠY CON QUAY VI CƠ

Bài báo đã đề cập đến cách đánh giá ngưỡng độ nhạy con quay vi cơ gây ra do nhiễu nhiệt. Đã đưa ra được các công thức phân tích và chương trình phần mềm để đánh giá ngưỡng độ nhạy con quay vi cơ có kết cấu khung dao động. Bài báo đã đưa ra một số kiến nghị cho việc lựa chọn một sô thông số cơ bản của con quay vi cơ khi thiết kế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG ĐỘ NHẠY CON QUAY VI CƠ ĐÁNH GIÁ NGƯỠNG ĐỘ NHẠY CON QUAY VI CƠ TS Nguyễn Văn Chúc ThS Nguyễn Phú Thắng TS Lê Anh Tuấn Trung tâm KHKT & CNQS Tóm tắt: Bài báo đã đề cập đến cách đánh giá cơ có bù nhiệt đã đạt đến độ chính xác gần đến 1 ngưỡng độ nhạy con quay vi cơ gây ra do nhiễu độ/giờ. nhiệt. Đã đưa ra được các công thức phân tích và Mặc dù độ chính xác của con quay vi cơ ngày chương trình phần mềm để đánh giá ngưỡng độ càng tăng, nhưng vẫn tồn tại một rào cản vật lý để nhạy con quay vi cơ có kết cấu khung dao động. nâng cao độ chính xác của các thiết bị đo do nhiễu Bài báo đã đưa ra một số kiến nghị cho việc lựa “nhiệt” sinh ra. Theo lý thuyết thông tin-năng chọn một sô thông số cơ bản của con quay vi cơ khi lượng, sự trao đổi thông tin giữa đối tượng và thiết thiết kế. bị đo chỉ có thể khi giữa chúng có trao đổi năng lượng. Sự trao đổi được thực hiện bằng các lượng Abstract: The analytic expression and software tử năng lượng và gây ra sự tăng giảm nhiệt độ có program to estimate the sensitivity threshold of a liên hệ với sự phân tán của vật chất và năng lượng. micromechanical gyroscope due to thermal Việc đánh giá ngưỡng độ nhạy con quay vi cơ fluctuations were derived on the basic of rất cần thiết để xác định mức độ đáp ứng độ chính information-energetic theory. Numerical xác của các phương án kết cấu, giải pháp trong thiết estimations obtained from formulas are important kế chế tạo thiết bị. Trên cơ sở lý thuyết thông tin- for determination of main parameters in a năng lượng, có thể tính toán ngưỡng độ nhạy cho micromechanical gyroscope design. thiết bị lý tưởng ở điều kiện tất cả các nhiễu kỹ thuật coi như bằng không. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển của kỹ thuật vi điện tử hiện đại đã II. XÁC ĐỊNH NGƯỠNG ĐỘ NHẠY CON làm xuất hiện một loại cảm biến quán tính mới – QUAY VI CƠ con quay vi cơ. Việc sử dụng các thành tựu công Trong công trình này trình bày việc xác định nghiệp điện tử trong ngành công nghệ xử lý si líc ngưỡng độ nhạy của một kiểu con quay vi cơ là hệ và các phương tiện thiết kế hiện đại đã tạo ra các hai khung dao động được kích thích và cảm biến tiền đề thực tế để chế tạo các con quay kích thước bằng lực tĩnh điện kiểu tụ điện. Sơ đồ kết cấu con nhỏ, giá rẻ và có độ bền cao trước các tác động từ quay vi cơ được trình bày ở Hình 1. Con quay là bên ngoài. một hệ dao động cơ học gồm 2 khung ngoài và Các ngành ứng dụng chính loại cảm biến này là trong có thể dao động quanh trục Ox, Oy nhờ các công nghiệp ô tô, các hệ thống vũ khí và kỹ thuật gối treo đàn hồi. Trên tấm đế phân bố các bản tụ quân sự, kỹ thuật rô bốt… Đặc biệt các con quay vi của hệ thống kích thích và cảm biến. Khung ngoài cơ được ứng dụng trong các hệ thống dẫn đường và được kích thích dao động, dao động này truyền cho điều khiển chuyển động, được sử dụng cùng với các khung trong thông qua các gối treo đàn hồi. Kết quả hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu. là hệ dao động xung quanh trục Ox với tần số ωx, Theo độ chính xác, các ngành ứng dụng con khí đế con quay có chuyển động xung quanh trục quay được phân loại như sau: trong các ngành dân Oz với tốc độ Ω (t) xuất hiện lực Coriolit biến thiên dụng (độ ổn định tốc độ trôi 100-3600 độ/giờ), cấp xung quanh trục Oy tác động cho khung trong dao độ chiến thuật (0,1-100 độ/giờ), cấp độ dẫn đường động xung quanh trục Oy (vuông góc với trục Ox). (0,005-0,1 độ/giờ) và cấp độ chiến lược (nhỏ hơn 0,005 độ/giờ). Đa số các con quay vi cơ được sử dụng cho các mục đích dân sự, nhưng với việc độ chính xác của con quay vi cơ ngày càng tăng, số lượng các lĩnh vực sử dụng con quay vi cơ cũng ngày càng tăng. Con quay vi cơ từ si líc được nghiên cứu đầu tiên vào đầu thập kỷ 90 ở phòng Thí nghiệm Draper (Mỹ) cho công nghiệp ô tô và được sử dụng như là cảm biến tốc độ góc. Các mẫu đầu tiên có độ trôi đến vài độ/giây. Sau đó đã đạt được độ trôi từ 10 đến 100 độ/giờ, điều đó cho phép sử dụng trong dẫn đường và thử nghiệm trong đạn pháo có điều khiển. Hiện nay, với các con quay vi Hình 1: Sơ đồ kết cấu con quay vi cơ. 1 Để tăng độ nhạy của tốc độ góc cần đo, người Công thức (6) thể hiện ngưỡng độ nhạy của ta sử dụng độ tản mát năng lượng thấp trong si líc thiết bị lý tưởng, là thiết bị có các nhiễu kỹ thuật để tăng hệ số phẩm chất dao động và hiệu chỉnh các (cơ và điện) bằng không và đúng ở điều kiện khi thông số của nó để đạt cộng hưởng, tức là các tần thiết bị đo không ảnh hưởng đến hệ dao động. số riêng của dao động kích thích và cảm biến trùng Trong thực tế, các nhiễu kỹ thuật lớn hơn nhiều lần nhau. nhiễu do sự thay đổi nhiệt, và các thiết bị đo cũng Từ quan điểm vật lý, con quay vi cơ là một hệ có ảnh hưởng động học và nhiệt. dao động cơ học có hệ số phẩm chất cao, phương Theo công thức (6) ta nhận thấy, để giảm trình của dao động cảm biến dưới tác động của mô ngưỡng độ nhạy của con quay vi cơ ở dải thông cho ment Coriolit Mc có thể được viết dưới dạng sau ...