Разработка и исследование кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловой скорости на основе оптического туннелирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Йин Наинг Вин

• Йин Наинг Вин
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Йин Наинг Вин

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР МЕТОДОВ И МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ

1.1 Микроэлектромеханические вибрационные преобразователи угловых скоростей

1.1.1 Классификация резонаторов микроэлектромеханических преобразователей угловых скоростей

1.1.2 Вибрационные лучевые преобразователи угловых скоростей

1.1.3 Вибрационные камертонные и рамочные преобразователи угловых скоростей

1.1.4 Роторные МЭМ-преобразователи угловых скоростей

1.1.5 Вибрационные кольцевые преобразователи угловых скоростей

1.2 Оптические преобразователи угловых скоростей на эффекте Саньяка

1.3 Постановка частных задач исследования

1.4 Выводы по первой главе

2 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОЛЬЦЕВОГО МИКРООПТОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ НА ОСНОВЕ ОПТИЧЕСКОГО ТУННЕЛИРОВАНИЯ

2.1 Разработка функциональных схем кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ

2.2 Математические модели движения кольцевого резонатора микрооптоэлектромеханического преобразователя угловой скорости

2.3 Исследование влияния геометрических параметров кольцевого резонатора на второе радиальное движение

2.4 Математическая модель одноканального оптоэлектронного модуля преобразователя угловой скорости

2.5 Разработка и исследование математической модели одноосевого кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ

2.6 Разработка функциональной схемы и математической модели трехосевого кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ

2.6.1 Разработка функциональной схемы трехосевого кольцевого микрооптоэлектромиханического преобразователя угловой скорости на основе ОТЭ

2.6.2 Математическая модель трехосевого кольцевого микрооптоэлектромиханического преобразователя угловой скорости

2.6.3 Исследование влияния изменений конструктивных параметров кольцевого резонатора на амплитуду вторых движений

2.6.4 Исследование математической модели трехосевого кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ

2.7 Выводы по второй главе

3 АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОЛЬЦЕВОГО МИКРООПТОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ОТЭ

3.1 Разработка скорректированных математических моделей деформаций первого и второго режима кольцевого резонатора на характеристики преобразователя угловой скорости на основе ОТЭ

3.1.1 Скорректированная математическая модель МОТЭ с учетом деформации первого режима кольцевого резонатора

3.1.2 Скорректированная математическая модель МОТЭ с учетом деформации второго режима кольцевого резонатора

3.1.3 Исследование характеристик преобразователя угловой скорости во втором режиме колебаний кольцевого резонатора

3.2 Экспериментальное исследование характеристик пьезоэлектрического преобразователя на основе оптического туннельного эффекта

3.3 Исследование температурных погрешностей кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ

3.4 Выводы по третьей главе

104

4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ КОМПЕНСАЦИИ ВЛИЯНИЯ ЛИНЕЙНОГО УСКОРЕНИЯ И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ НА ОСНОВЕ ОПТИЧЕСКОГО ТУННЕЛЬНОГО ЭФФЕКТА

4.1 Анализ влияния линейного ускорения на характеристики кольцевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости и разработка алгоритмов его компенсации

4.1.1 Анализ влияния линейного ускорения на характеристики кольцевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости на основе ОТЭ по методу коррекции коэффициента усиления

4.1.2 Алгоритм компенсации влияния линейного ускорения на кольцевой резонатор преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ по методу коррекции коэффициента усиления

4.1.3 Алгоритм компенсации влияния линейного ускорения на кольцевой резонатор преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ по методу дифференциальной обработки и формирования добавки

4.2 Методика расчета кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя на основе оптического туннельного эффекта для измерения угловых скоростей

4.2.1 Алгоритм расчета кольцевого МОЭМ-преобразователя угловой скорости на основе оптического туннельного эффекта

4.2.2 Расчет чувствительности преобразования для обеспечения квазилинейного участка

4.2.3 Расчет конструктивных параметров кольцевого резонатора для изменения угловых скоростей

4.2.4 Программное обеспечение расчета кольцевого преобразователя угловых скоростей на ОТЭ

4.2.5 Минимальная детектируемая угловая скорость и динамический диапазон измерения преобразователя

4.3 Выводы по четвертой главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

139

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

141

ПРИЛОЖЕНИЕ

152

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

МЭМ - микро-электромеханический

МЭМП - микро-электромеханический преобразователь угловой скорости

МОЭМ - микро-опто-электромеханический

ОТЭ - оптический туннельный эффект

МОТЭ-модуль на основе оптического туннельного эффекта

КР - кольцевой резонатор

ЗГ-звуковой генератор

ЭБ - электронный блок

иЗГ - напряжение звукового генератора

у(иЗГ) - нано перемещение пьезоэлектрического преобразователя от напряжении звукового генератора ^поддер- радиус полукольцевой поддержки ^поддер- ширина полукольцевой поддержки. ?поддер -толщина полукольцевой поддержки. КЛП - кольцевой лазерный преобразователь угловой скорости ВОП - волоконно-оптический преобразователь угловой скорости ПП - пьезоэлектрический преобразователь ФП - фотоприемник ИИ - источник излучения БО - блок обработки информации и- выходное напряжение устройства П - призма

ПВО - полное внутреннее отражение п - показатель преломления в - угол падения излучения А -длина волны оптического излечения

й - зазор между основанием призмы и поверхностью кольцевого резонатора

- требуемый начальный зазор между основной призмой и поверхностью кольцевого резонатора

РФП - мощность оптических излучений на фотоприемников РИИ _ оптическая мощность источника излучения ^штерь - суммарный коэффициент потерь Я - отражательная способность

Я ± ), Я\(^) - отражательные способности границы сред для перпендикулярно и параллельно поляризованной волны с переменным зазором d

0— угловая скорость

/ - частота колебаний кольцевого резонатора

AwО - амплитуда второго радиального движения кольцевого резонатора от угловой скорости

Awa - смещения кольцевого резонатора от линейного ускорения АЛ - Амплитуда первого радиального движения кольцевого резонатора И -ширина кольцевого резонатора t -толщина кольцевого резонатора а- линейное ускорение

К - суммарная жесткость жесткость полукольцевых опор

Б - диаметр кольцевого резонатора

Т - температура

1ФП - ток фотоприемника;

1-Ц1-преобразователь «ток-напряжение»;

Ц^-ш-Выходное напряжение преобразователя «ток-напряжение»; ПА -преобразователь амплитуды;

Цшт-амплитуда выходного напряжения одного узла считывания ^выхт(^г)-амплитуда выходного напряжения от измеряемой угловой скорости

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловой скорости на основе оптического туннелирования»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. При разработке систем управления или стабилизации положения подвижных технических объектов, например, самолетов, телекамер, необходимо использовать данные об их угловой скорости. Определение угловой скорости с помощью механических преобразователей, использующих быстро вращающееся тело с несколькими степенями свободы, имеет ряд недостатков: значительную массу и большое энергопотребление. Современные малогабаритные микроэлектромеханические (МЭМ) преобразователи угловой скорости используют резонаторы камертонного, балочного, роторного, рамочного и, часто, кольцевого типа. В кольцевых МЭМ-преобразователях под действием угловой скорости кольцевой резонатор деформируется, а регистрация величины перемещений особых точек резонатора, пропорциональных угловой скорости, происходит с помощью съема информации, в основном, емкостным способом. Такие МЭМ-преобразователи требуют перемещений порядка единиц-десятков микрометров, что затрудняет измерение малых угловых скоростей, а функция преобразования при использовании емкостного способа имеет существенную нелинейность. Для обеспечения измерения малых угловых скоростей и получения квазилинейной функции преобразования предлагается использовать преобразователи угловой скорости на основе управляемого оптического туннельного эффекта (ОТЭ) с субмикронным переменным зазором между базовой поверхностью и кольцевым резонатором. При построении многоосевых преобразователей угловых скоростей также часто используют несколько одноосевых преобразователей угловых скоростей в желаемой конфигурации. Однако, если есть возможность использования одного резонатора для многоосевого измерения угловых скоростей, то это более эффективно. Поэтому разработка и исследование кольцевого микрооптоэлектромеханического (МОЭМ) преобразователя угловой скорости на основе оптического туннелирования, способного обеспечить измерение малых угловых скоростей по одной или нескольким осям, является актуальной задачей.

Целью работы является обеспечение возможности работы одно- и трехосевых МОЭМ-преобразователей угловых скоростей на основе кольцевых резонаторов с малыми амплитудами первичных колебаний при малых угловых скоростях за счет применения высокочувствительного оптического считывания субмикронных перемещений с помощью ОТЭ.

Для достижения цели данной диссертационной работы решаются следующие задачи исследования:

- разработка обобщенных структурной и функциональной схем кольцевых резонансных преобразователей угловой скорости на основе оптического туннелирования с различными вариантами считывания выходных оптических сигналов;

- разработка и исследование математических моделей кольцевых резонансных преобразователей на основе ОТЭ для измерения угловой скорости;

- исследование влияния конструктивных параметров на характеристики кольцевого преобразователя угловых скоростей на основе оптического туннельного эффекта;

- проведение экспериментального исследования характеристик модуля оптического считывания наноперемещений кольцевого резонатора с помощью пьезоэлектрического преобразователя на основе оптического туннельного эффекта;

- анализ влияния внешних дестабилизирующих факторов на характеристики кольцевых резонансных преобразователей угловой скорости на основе ОТЭ и разработка методов их компенсации;

- разработка методики расчета преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ.

Объектом исследования являются структурные схемы и математические модели одно-, трехосевых МОЭМ-преобразователей угловых скоростей на основе ОТЭ с использованием высокочувствительных оптоэлектронных схем считывания выходных сигналов.

Предметом исследования является улучшение характеристик МОЭМ-преобразователей угловых скоростей на основе ОТЭ, путем разработки новых структур преобразователей, методов компенсации погрешностей и методики расчета.

Методы и способы исследования

При исследовании математических моделей кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ применены методы теории упругости материалов, теории колебаний, использованы основные положения волновой и геометрической оптики, методы математического и компьютерного моделирования. При проведении экспериментальных исследований использовались положения теории измерений, формирование наноперемещений с помощью пьезоэлектрического преобразования, модуль на основе ОТЭ, обеспечивающий съем информации о наноперемещениях имитатора кромки резонатора преобразователя угловых скоростей.

Научная новизна работы полученных результатов состоит в следующем:

• разработанные новые функциональные схемы одно-, и трехосевого кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей содержат оптический элемент считывания на основе ОТЭ и обеспечивают регистрацию наноперемещений второго режима кольцевого резонатора, что позволяет уменьшить амплитуду первичных колебаний резонатора при измерении малых угловых скоростей и получить квазилинейную характеристику;

• скорректированная математическая модель изменения зазора для различных точек оптического пятна модулятора на основе ОТЭ при деформации кольцевого резонатора эллиптического типа учитывает изменения выходных оптических мощностей из-за вибрации кольцевого резонатора в первом режиме и при действии угловой скорости, что уменьшает погрешность расчетов кольцевого МОЭМ преобразователя угловых скоростей;

• разработанный алгоритм коррекции изменения чувствительности при влиянии дестабилизирующего линейного ускорения на кольцевой резонатор

использует дифференциальную обработку сигналов оптических узлов считывания преобразователя угловой скорости и полученные аналитические зависимости коэффициента коррекции чувствительности от линейного ускорения, что обеспечивает измерение угловых скоростей с повышенной точностью во всем диапазоне без введения дополнительных средств измерения ускорения.

Практическая значимость результатов исследования.

• использование полученных в работе уточненных математических моделей изменения зазора для различных точек оптического пятна модулятора на основе ОТЭ при деформации кольцевого резонатора эллиптического типа, учитывающих изменения выходных мощностей из-за вибрации кольцевого резонатора (в первом режиме) и из-за действия угловой скорости (во втором режиме), позволяет повысить точность расчета характеристик кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей;

• предложенные алгоритмы коррекции изменения чувствительности при действии линейного ускорения позволяют уменьшить дополнительные погрешности преобразователя угловых скоростей с упругим подвесом кольцевого резонатора без введения дополнительных средств измерения;

• проведенное экспериментальное исследование характеристик модуля съема информации на основе ОТЭ преобразователя угловых скоростей с помощью пьезоэлектрического преобразователя подтверждает возможность использования аналитических зависимостей для расчета квазилинейной функции преобразования при воздействии угловых скоростей, приводимых к субмикронным перемещениям кольцевого резонатора;

• разработанная методика расчета кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ позволяет определять основные параметры преобразователя по заданным техническим требованиям.

Достоверность полученных результатов подтверждается обоснованностью допущений и преобразований при разработке математических моделей МОЭМ-преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ. Корректность

математических моделей обоснована соответствием полученных результатов известным, а также проведенным экспериментальным исследованиям модуля съема информации на основе ОТЭ.

Внедрение результатов работы. Результаты работы используются в учебном процессе в дисциплине «Оптические и волоконно-оптические устройства и системы» кафедры «Системы автоматического и интеллектуального управления» МАИ.

Основные положения, выносимые на защиту:

• функциональные схемы одно-, и трехосевого кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей с оптическим элементом считывания на основе ОТЭ, обеспечивающие уменьшение требуемых амплитуд вынужденных колебаний кольцевого резонатора для измерения малых угловых скоростей и получение квазилинейных функций преобразования;

• скорректированные математические модели отражательной способности области оптического контакта модулятора на основе ОТЭ при деформации кольцевого резонатора эллиптического типа, обеспечивающие уменьшение погрешностей расчета кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей;

• структурные схемы и алгоритмы компенсации влияния линейного ускорения на изменение амплитуды выходного напряжения преобразователя угловой скорости на основе ОТЭ;

• методика расчета кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ, позволяющая определять его основные параметры, обеспечивающие заданные технические требования.

Личный вклад автора. Новые функциональные схемы одно- и трехосевого кольцевого МОЭМ-преобразователя угловых скоростей, скорректированные математические модели и результаты моделирования функции преобразования, алгоритм коррекции изменения чувствительности при влиянии дестабилизирующего линейного ускорения, результаты экспериментального

исследования характеристик модуля съема информации на основе ОТЭ, результаты исследований в диссертации, составляющие ее научную новизну и выносимые на защиту, получены автором лично.

Апробация работы. В 2015 году 3 материалы диссертации докладывались на конференции «22-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов» (МИЭТ, г. Зеленоград), «XXIV Международная научно-техническая конференция - Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации » (г. Алушта) и «14-я Международная конференция - Авиация и космонавтика - 2015» (МАИ, г. Москва). В 2016 году 4 материалы диссертации докладывались на конференции«^ международная конференция по фотонике и Информационной оптике» (МИФИ, г. Москва), «23-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов» (МИЭТ, г. Зеленоград), «XXV Международная научно-техническая конференция - Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации » (г. Алушта) и «15-я Международная конференция - Авиация и космонавтика - 2016» (МАИ, г. Москва). В 2017 году 3 материалы диссертации докладывались на конференции «24-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов» (МИЭТ, г. Зеленоград), «XXVI Международная научно-техническая конференция - Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации » (г. Алушта) и «16-я Международная конференция -Авиация и космонавтика - 2017» (МАИ, г. Москва). В 2018 году 4 материалы диссертации докладывались на конференции «VII международная конференция по фотонике и Информационной оптике» (МИФИ, г. Москва), «25-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов» (МИЭТ, г. Зеленоград), «XXVII Международная научно-техническая конференция - Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации » (г. Алушта) и «17-я Международная конференция -Авиация и космонавтика - 2018» (МАИ, г. Москва). В 2019 году 2 материалы диссертации докладывались на конференции «VIII международная конференция

по фотонике и Информационной оптике» (МИФИ, г. Москва), и «XIII Всероссийское совещание по проблемам управления» (Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН, г. Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 22 работы, из них 3 статьи в журналах перечня ВАК, 1 статья в журнале, включенном в международные реферативные базы данных и системы цитирования Scopus и WoS, 1 статья в издании, включенном в международную систему цитирования; получен 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, результатов исследования и списка использованных источников. Объём диссертации составляет 170 страниц; работа содержит 82 рисунка, 2 таблицы; список использованных источников включает 99 наименований.

1 ОБЗОР МЕТОДОВ И МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ

Для определения угловой скорости традиционно используются механические преобразователи, использующие быстро вращающееся тело с несколькими степенями свободы, Однако они имеют значительную массу и большое энергопотребление [1]. Микроэлектромеханические (МЭМ) преобразователи угловых скоростей являются малогабаритными инерциальными датчиками, которые применяются для решения задач контроля, навигации, автомобильных применений для видео-стабилизации, инерциальных мышей для компьютеров, применений робототехники и управления подвижными объектами [2,3].

МЭМ-преобразователи угловых скоростей включают в себя микромеханические и электронные части, которые изготавливаются либо на одном чипе [4,5], либо на нескольких отдельных чипах. В одной микросхеме интегрированные МЭМ-преобразователи угловых скоростей имеют преимущества уменьшения размера и шума интерфейса между механической и электронной частью. Первый МЭМ преобразователь угловой скорости был описан лабораторией Draper в 1988 году [6]. МЭМ-преобразователи угловых скоростей обычно представляют собой микрорезонаторы с двумя резонансными режимами, которые называются первым режимом (режим движения) и вторичным режимом (режим чувствительности). В первом режиме резонатор преобразователя угловых скоростей может вибрировать с постоянной резонансной частотой и амплитудой от электростатической, электромагнитной, пьезоэлектрической или другой силы [7]. Во вторичном режиме измеряемая угловая скорость может регистрироваться за счет силовой связи Кориолиса между двумя режимами [8]. Современные малогабаритные МЭМ-преобразователи угловой скорости используют резонаторы камертонного, роторного, рамочного и, часто, кольцевого типа [9-11]. В кольцевых МЭМ-преобразователях под действием угловой скорости подвижная часть (кольцевой резонатор) смещается относительно неподвижной части, а регистрация величины

перемещений, пропорциональных угловой скорости, происходит с помощью съема информации емкостным способом. Такие МЭМ-преобразователи требуют перемещений порядка единиц-десятков микрометров, что затрудняет измерение малых угловых скоростей, а функция преобразования при использовании ёмкостного способа имеет существенную нелинейность [12-14].

Желательно иметь преобразователи и методы получения информации, которые могли бы работать в различных диапазонах угловых скоростей. Для реализации таких преобразователей, можно использовать микромеханические или оптические методы.

Рассмотрим принципы построения, конструкции чувствительного элемента и основные характеристики этих преобразователей угловых скоростей. 1.1 Микроэлектромеханические вибрационные преобразователи угловых скоростей

1.1.1 Классификация резонаторов микроэлектромеханических преобразователей угловых скоростей

Современные разрабатываемые МЭМ-преобразователи угловых скоростей

имеют: меньшие массогабаритные, низкую стоимость, высокую стойкость к механическим воздействиям, сохранение показателей точности в широких диапазонах температур и малое энергопотребление [15]. По мере повышения точности МЭМ-преобразователя угловых скоростей расширяются области их использования. Требования наглядно представлены на рис. 1.1, а в виде параметров стабильности скорости дрейфа и диапазона измерения. В таблице 1.1 приведен список паспортных технических характеристик МЭМ-преобразователя угловых скоростей ЭП1 (рис. 1.1,б), который является разработкой АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор».

а) б)

Рис. 1.1. Области применения МЭМ-преобразователей угловых скоростей (а) общий вид преобразователя угловой скорости МЭМ-преобразователя угловых

скоростей ЭП1 на плате (б) [16]

Таблица 1.1.

Характеристика Значение

Количество осей 1

Диапазон измерения, град/с ±300

Нелинейность масштабного коэффициента, % 0,5

Полоса пропускания, Гц 100

Нестабильность коэффициента преобразования, % < 1

Плотность шума, град/с/л/Гц 0,01

Нестабильность смешения нуля (по вариациям Аллана), град/ч < 10

Диапазон рабочих температур, °С -55...+85

Напряжение питания, В 5

Потребляемая мощность, Вт 0,2

Габаритные размеры микромодуля, мм 20x11x3

Габаритные размеры печатной платы, мм 40x40

МЭМ-преобразователь угловых скоростей ЭП1 изготовлен по технологии фирмы TRONIC'S Microsystems SA (Франция) и состоит из микромодуля и печатной платы [16].

Классификационный признак чувствительного элемента преобразователей угловых скоростей характеризует такие особенности приборов, как степени свободы, материал, конструкция, конфигурация и количество чувствительных элементов. При разработке малогабаритных МЭМ-преобразователей угловых скоростей используются различные чувствительные элементы: лучевые (прямоугольные, треугольные), камертоны (классические, двойные,

многозубцовые), дисковые (с внутренним подвесом (ЯЯ-тип), с наружным подвесом (ЯЯ-тип)), рамочные (прямоугольные плата (КЬ-тип)), полусферические, кольцевые, цилиндрические (рис. 1.2) [17].

Рис. 1.2. Различные конфигурации чувствительного элемента: а-лучевая (прямоугольная), б-классическая камертонная, в-двойная камертонная, г-многозубцовая камертонная, д-дисковая с внутренним подвесом, е-дисковая с наружным подвесом, ж-прямоугольная плата, з-вибрирующая полусферическая,

и-кольцевая, к-цилиндрическая В настоящее время к микро-преобразователям угловых скоростей относят приборы, у которых габаритные размеры - единицы миллиметров, а масса -единицы и десятки грамм [18-20].

1.1.2 Вибрационные лучевые преобразователи угловых скоростей

Вибрационные преобразователи угловых скоростей были впервые

представлены в начале 50-х годов прошлого века для замены преобразователей с вращающимся телом в космической технике. Производство таких преобразователей угловых скоростей увеличивается в 10 раз каждые два года с 1991 года, когда Лаборатория Charles Stark Draper Laboratory продемонстрировала первый микромеханический преобразователь угловых скоростей [21,22]. Для преобразователей угловых скоростей высокая востребованность обусловлена широким диапазоном их применения. Вибрационный МЭМ-преобразователь

угловых скоростей состоит из массы, подвешенной на упругих элементах, закрепленных на основании. В вибрационных МЭМ-преобразователях угловых скоростей, вибрирующий элемент подвергается воздействию Кориолиса, которое вызывает вторичную вибрацию перпендикулярно к первоначальному направлению вибрации. Величину угловой скорости можно определить, измеряя вторичную вибрацию.

Все вибрирующие МЭМ-преобразователи угловых скоростей основаны на феномене ускорения Кориолиса. Ускорение Кориолиса испытывается телом, осуществляющим линейное движение в системе отсчета, которая вращается вокруг оси, перпендикулярной оси линейного движения. Результирующее ускорение, которое прямо пропорционально угловой скорости, направлено вдоль третьей оси, перпендикулярной плоскости, содержащей две другие оси [23]. Контрольная масса, составляющая активную часть преобразователя, приводится в движение с заданной амплитудой и высокой частотой (рис. 1.3а) и используется для создания силы инерции при воздействии угловой скорости на МЭМ-преобразователь угловых скоростей. Емкостные и пьезорезистивные методы являются наиболее распространенными методами измерения вторичных движений.

При вращении с угловой скоростью О контрольная масса подвергается воздействию силы Кориолиса:

= 2 • т -V

где т-масса; Ус -скорость массы.

Вибрационные МЭМ-преобразователи угловых скоростей могут потенциально работать в двух различных режимах: режимах угла и угловой скорости [24]. Вибрационный лучевой МЭМ-преобразователь угловых скоростей (рис.1.3в) также представляет собой вибрационный МЭМ-преобразователь угловых скоростей, использующий силу Кориолиса.

а)

б)

в)

Рис. 1.3. Вибрационные лучевые преобразователи угловых скоростей: принципиальная модель микромеханического вибрационного преобразователя угловой скорости (а), МЭМ-преобразователь угловых скоростей Университета Клемсона (Clemson University) (б), МЭМ-преобразователь угловых скоростей Чунцинского университет почты и телекоммуникаций(Chongqing University of

Posts and Telecommunications) (в) В возбужденном режиме, переменная сила воздействует на инерционную массу микромеханического преобразователи угловых скоростей. При воздействии угловой скорости на вибрационный чувствительный элемент (лучевой резонатор) сила Кориолиса производит вторичные колебания (рис.1.3б). Угловая скорость вращающегося основания может быть оценена путем анализа вторичного колебания.

1.1.3 Вибрационные камертонные и рамочные преобразователи угловых

скоростей

Камертонные преобразователи угловых скоростей основаны на свойстве камертона, заключающегося в стремлении сохранить плоскость колебаний своих ножек. Камертон, как показано на рисунке 1.4,а, состоит из двух зубцов, которые подключены к распределительной шине. Теория и эксперимент показывают, что в ножке колеблющегося камертона, установленного на платформе, вращающейся вокруг оси симметрии камертона, возникает периодический момент сил, частота которого равна частоте колебания ножек, а амплитуда пропорциональна угловой скорости вращения платформы. Поэтому, измеряя амплитуду угла деформации ножки камертона, можно определить информацию об угловой скорости платформы [25,26]. Вибрационный камертонный преобразователь угловых скоростей представлен Пекинским университетом в 2009 году. В преобразователе (рис. 1.4,б) электростатические силы генерируются при возбуждении гребенчатых электродов и не зависят от бокового смещения масс. Это повышает чувствительность преобразователя из-за большой амплитуды колебаний. Гребни и поддержки режима движения расположены посередине, окруженные гребенчатыми электродами и лучевыми поддержками чувствительного режима [27].

а) б)

Рис. 1.4. Камертонный (а) и гребенчатый камертонный преобразователь угловой

скорости (б) [27]

Как показано на рисунке 1.5,а и 1.5,б, преобразователь угловой скорости может состоять из двух кремниевых колеблющихся рам. Каждая рама закреплена на подложке четырьмя пружинными балками. Каждая инерционная масса с электродами соединена с окружающей колебательной рамой двумя балочными поддержками. Колеблющиеся рамки и инерционные массы в форме стержней могут двигаться в направлении X или У. Электроды со стержневой структурой и неподвижные противоположные электроды на стеклянной подложке формируют чувствительные конденсаторы.

а)

б)

Рис. 1.5. Схема механического расположения колебательных рам (а) Схема микро обработанного преобразователя угловой скорости (б) [28] При воздействии угловой скорости вокруг оси инерционные массы преобразователя будут перемещаться вдоль оси У из-за сил Кориолиса. Результирующее изменение емкости между инерционными массами и неподвижными электродами может быть измерено дифференциально; при это позволяет измерить одновременно угловую скорость и ускорение в направлении

Y. Амплитуда вибраций инерционной массы для вибрационного преобразователя угловых скоростей может быть определена как [28]:

2 • ^ • О

А =-2• 0а О, (1.1)

* и 2 Л

1

т, •

а а *

V у

, С

02 С

где ^ - возбуждающая сила, Ша- масса, О -угловая скорость, -частота возбуждения, ю8 -собственная частота чувствительного режима, , & -коэффициенты для режима возбуждения и чувствительности.

Характеристики преобразователя угловых скоростей были проверены при атмосферном давлении, а чувствительность и нелинейность преобразователя угловых скоростей при атмосферном давлении составляют 10 мВ/ °/с и менее 0,5%.

1.1.4 Роторные МЭМ-преобразователи угловых скоростей

Роторные МЭМ-преобразователи угловых скоростей содержат следующие

основные элементы: инерционную массу (ротор); упругий подвес УП; электростатический двигатель первичных колебаний для возбуждения колебаний относительно главной оси [29].

В настоящее время роторные МЭМ-преобразователи угловых скоростей, имеющие дрейф нулевого сигнала на уровне 0,1-10°/ч, проектируются на базе трех основных систем управления: без обратной связи с разнесенными резонансными частотами подвеса инерционной массы; без обратной связи с совмещенными резонансными частотами подвеса инерционной массы; с обратной связью по перемещению инерционной массы с совмещенными резонансными частотами подвеса инерционной массы. В общем виде принцип действия роторного МЭМ-преобразователя угловых скоростей имеет вид, представленный на рисунке 1.6[30].

а)

б)

Рис.1.6. Схема роторного МЭМ-преобразователя угловых скоростей ЯЯ-типа (а), измерительные электроды ЧЭ преобразователя угловых скоростей (б) [29,30] Конструкция роторного МЭМ-преобразователя угловых скоростей формируется соединением между собой двух пластинами толщиной 0,8 мм из монокристаллического кремния. На одной из пластин сформирован диск, подвешенный на упругом подвесе, и гребенчатая система управления первичными колебаниями диска вокруг своей оси (рис. 1.7, а), на второй -электроды датчиков системы измерения и управления вторичными колебаниями диска (рис. 1.7, б). Подвес состоит из четырех упругих элементов прямоугольного сечения. Упругие элементы имеют одинаковую форму и попарно расположены под одинаковыми углами к оси вторичных колебаний. Изменение угла между упругими элементами изменяет частоту вторичных колебаний при неизменной

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Йин Наинг Вин, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. J. Soderkvist. "Micromachined gyroscopes," Sensors Actuators A, 1994. vol. 43, 65-71p.

2. Фрайден Дж. Современные датчики: справочник. пер. с англ. Под ред. Е. Л. Свинцова. М.: Техносфера, 2005. - 592 с.

3. Kwon H J, Seok S, Lim G. System Modeling of a MEMS Vibratory Gyroscope and Integration to Circuit Simulation. Sensors (Basel). 2017 Nov 18;17(11). pii: E2663. doi: 10.3390/s17112663.P.13.

4. Geen J.A., Sherman S.J., Chang J.F., Lewis S.R. Single-chip surface micromachined integrated gyroscope with 50°/h Allan Deviation. IEEE J. SolidState Circuits 2002, 37, 1860-1866p.

5. Lai S., Kiang J. A. CMOS-MEMS Single-Chip Dual-Axis Gyroscope. In Proceedings of the 4th IEEE International Conference on Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology, Taipei, Taiwan, 21-23 October 2009; 305-307p.

6. Boxenhorn B., Greiff P. A Vibratory Micromechanical Gyroscope. In Proceedings of the AIAA Guidance and Controls Conference, Minneapolis, Minnesota, 15-17 August 1988; 88-4177p.

7. Tsai N., Liou J., Lin C., Li T. Design of micro-electromagnetic drive on reciprocally rotating disc used for micro-gyroscopes. Sens. Actuators A: Phys. 2010, 157, 68-76p.

8. Saukoski M., Aaltonen L., Halonen K.A.I. Zero-rate output and quadrature compensation in vibratory MEMS gyroscopes. IEEE Sens. J. 2007, 7, 1639-1651p.

9. Zarabadi S. A Resonating Comb/Ring Angular Rate Sensor, Delphi Delco Electronics Sistems, Sensors and Actuators. 1999 (SP-1443).

10.K. Y. Park, C. W. Lee, Y. S. Oh, and Y. H. Cho, "Laterally oscillated and force-balanced micro vibratory rate gyroscope supported by fish hook shape springs," in Proc. IEEE Micro Electro Mechanical Systems Workshop (MEMS'97), Japan, 1997, 494-499p.

11. A. M. Shkel. Type I and Type II Micromachined Vibratory Gyroscopes. Position Location and Navigation (PLANS), IEEE Symposium, Coronado, CA, USA, 2006, 586-593p.

12. Valerii V. Chikovani, Hanna V. Tsiruk. Digital Rate MEMS Vibratory Gyroscope Modeling, Tuning and Simulation Results. Computación y Sistemas, Vol. 21, No. 1, 2017, 147-159p.

13.Hui, L. & Quan, H. (2013). Research of ring MEMS rate integrating gyroscopes. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Electronics and Communication Engineering Vol.7, No.4, 2013. 360-364p.

14.J. Cho, J. A. Gregory and K. Najafi, Single-crystal-silicon vibratory cylinderical rate integrating gyroscope (CING), Transducers' 11, Beijing, China, June 5-9, 2011. 2813-2816p.

15. Бабур Н., Шмидт Дж. Направления развития инерциальных датчиков // Гироскопия и навигация. 2000. № 1. 315c.

16. Пешехонов В.Г. Микромеханический гироскоп, разрабатываемый в ЦНИИ «Электроприбор» / В.Г. Пешехонов, Л.П. Несенюк, Д.Г. Грязин, М.И. Евстифеев, Я.А. Некрасов, В.Д. Аксененко // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2008. - № 2. - С.29-31.

17.Antonello R. MEMS Gyroscopes for Consumer and Industrial Applications / R. Antonello, R. Oboe // Microsensors. Prof. Igor Minin (Ed.), InTech. - 2011. 253-280p.

18.M. W. Putty and K. Najafi, "A micromachined vibrating ring gyroscope," in Tech. Dig. Solid-State Sensor and Actuator Work- shop, Hilton Head Island, SC, June 1994, 213-220p.

19.Putty M W and Najafi K 1994 A micromachined vibrating ring gyroscope SolidState Sensor and Actuator Workshop, Hilton Head. 213-20p.

20.Harris A J, Burdess J S, Wood D, Langford R, Williams G, Ward M C L and McNie, M E 1998 Issues Associated With The Design, Fabrication and Testing of a Crystalline Silicon Ring Gyroscope With Electromagnetic Actuation and Sensing Journal of Micromechanics and Microengineering 8. 284-292p.

21.NAVID YAZDI, FARROKH AYAZI, AND KHALIL NAJAFI. Micromachined Inertial Sensors// PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 86, NO. 8, AUGUST 1998. 1640-1659p.

22.Матвеев В.А. Проектирование волнового твердотельного гироскопа / В.А. Матвеев, В.И. Липатников, А.В. Алехин // М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1998. - 167 с.

23.Andrei M. Shkel. Micromachined Gyroscopes: Challenges, Design Solutions, and Opportunities//Smart Structure and Materials 2001: Smart Electronics and MEMS, Proceedings of SPIE Vol. 4334 (2001). 74-85p.

24.Cornelius T. Leondes. MEMS/NEMS Handbook Techniques and Applications. Design Methods Volume 1. Hardcover, Published January 1st 2007 by Springer. P.2094.

25.Галкин В. И. Перспективные гироскопы летательных аппаратов и их производство. М.: МАТИ, 2005. - 151 с.

26. Федор Крекотень. Современные МЭМС-гироскопы и акселерометры.: Петербургский журнал электроники, №1, 28.7.2011 год

27.YONG CHEN, JlWEl JIAO, LlNXl DONG, BIN XIONG, LUFENG CHE, XlNXlN LI,YUELIN WANG. Micromachined Bar-Structure Gyroscope with High Q-factors for Both Driving and Sensing Mode at Atmospheric Pressure//SENSORS, 2003 IEEE, Vol. 2.461-465p; doi:10.3390/s140101394

28.Y. Chen, J. Jiao, B. Xiong, L. Che, X. Li, Y. Wang. A novel tuning fork gyroscope with high Q-factors working at atmospheric pressure. Microsystem Technologies 11 (2005). 111-116p. Springer-Verlag 2005 DOI 10.1007/s00542-004-0438-8

29.Распопов В. Я. Микромеханические приборы. Учебное пособие, 2-е изд. Тула: Гриф и К. 2004. - 476 с.

30.И.А. Аверин, В.Е. Пауткин. Особенности формирования микроэлектромеханических элементов первичных преобразователей информации/ // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2014. - №2. -с.24-32.

31. Мусалимов В. М., Ротц Ю. А., Астафьев С. А., Амвросьева А. В. Расчет надежности упругих элементов микромеханических гироскопов. Учеб. пособие. Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2012. - 127 с.

32.F. Ayazi and K. Najafi, "A HARPSS Polysilicon Vibrating Ring Gyroscope", Journal of Microelectromechanical Systems Vol. 10, No. 2, June 2001. 169-178p.

33.Yeonhwa Jeon, Heejun Kwon, Hyeon Cheol Kim, Sung Wook Kim. Design and development of a 3-axis micro gyroscope with vibratory ring springs. Procedia Engineering 87 ( 2014 ). 975 - 978p.

34.Журавлев В.Ф. Дрейф несовершенного ВТГ. Изв. РАН. МТТ. 2004. № 4. С. 1923.

35.Guohong He, and Khalil Najafi, A single-crystal silicon vibrating ring gyroscope. Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) ■ February 2002. 718-721p.

36. Федор Крекотень. Современные МЭМС-гироскопы и акселерометры.: Петербургский журнал электроники, №1, 28.7.2011 год

37.Hervé C. Lefèvre. The Fiber-Optic Gyroscope. Second Edition. Artech House Applied Photonics Series.2014. P.489.

38.Armenise, M.N.; Passaro, V.M.N.; de Leonardis, F.; Armenise, M. Modeling and design of a novel miniaturized integrated optical sensor for gyroscope systems. J. Light. Technol. 2001, 19. 1476-1494p.

39.Cao, H.; Liu, C.; Ling, H.; Deng, H.; Benavidez, M.; Smagley, V.A.; Caldwell, R.B.; Peake, G.M.; Smolyakov, G.A.; Eliseev, P.G.; Osinski, M. Frequency beating between monolithically integrated semiconductor ring lasers. Appl. Phys. Lett. 2005, 86,041101:1-041101:3.

40.Alexey Tirtichny. Calculation of vibrating ring gyroscope characteristics.// International forum"Information and communication technologies and higher education - priorities of modern society development" Proceedings of the forum. May 26-30, 2009.79-84p.

41.Мартыненко Ю.Г. Тенденции развития современной гироскопии // Соросовский образовательный журнал, 1997, №11, с. 120- 127.

42.R. Eley, C.H.J Fox and S Mc. William. The dynamics of vibrating ring multi axis rate gyroscope // Journal of Mechanical Engineering Science. Dec 1, 2000, vol. 214 no.12, 1503-1513p.

43.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин, Семушева С.М. Исследование характеристик кольцевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости// Микроэлектроника и информатика - 2015 « 22-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов », 2015г., г. Зеленоград, - с. 117.

44.Tom Irvine. Ring vibration modes revision D.: http://www.vibrationdata.com /tutorials2/ January 26, 2015.1-15p.

45.Бусурин В. И., Коробков В. В., Йин Наинг Вин. Исследование характеристик кольцевого волнового оптоэлектронного преобразователя угловой скорости// Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. T. 17, № 5, с. 340-346.

46.M.Born, E.Wolf. Principles of Optics. Pergamon Press, Oxford, October 1986. -854p.

47.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин, Семушева С.М. Трехосевой кольцевой оптоэлектронный преобразователь угловой скорости // XXIV Международная научно-техническая конференция « Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации », сборник трудов. 2015г., г. Алушта, - с. 207-208.

48.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин, Семушева С.М. Исследование влияния конструктивных параметов на характеристики кольцевого птоэлектронного преобразователя угловой скорости//14-я Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2015». 2015г., г. Москва, - с. 172-173.

49.Бусурин В.И., Горшков Б.Г., Коробков В. В. Волоконно - оптические информационно - измерительные системы. - М.: МАИ, 2012. - 168с.

50.B.J. Gallacher, J.A. Neasham, J.S. Burdess and A.J. Harris. Initial Test Results from a 3-axis Vibrating Ring Gyroscope. Journal of Physics: Conference Series 34 (2006). 662-667p.

51.Брозгуль Л. И., Смирнов Е. Л. Вибрационные гироскопы. М.: Машиностроение. 1970. - 216 с.

52. А.Е. Закржевский, В.Ф.Ткаченко, В.С.Хорошилов. Собственные формы и частоты плоских колебаний закрепленного упругого кольца. Прикладная механика. - 2010. - Т. 37, № 4. - 8c.

53.Gallacher B.J. Principles of a Three-Axis Vibrating Gyroscope / B.J. Gallacher, J.S. Burdess, A.J. Harris // IEEE transactions on aerospace and electronic systems. -2001. - Т. 46, № 12. 1333-1343p.

54.Бусурин В.И., Коробков В.В., Йин Наинг Вин. Исследование влияния параметров кольцевого резонатора на характеристики трёх осевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости// Доклады ТУСУРа. Т. 20, № 4, 2017, - с. 43-49.

55.Бусурин В.И. Оптические и волоконно-оптичес-кие устройства и системы / В.И. Бусурин, А.В. Казарьян, Е.С. Неретин. - М.: Изд-во МАИ, 2015. - 112 с.

56.Мартыненко Ю.Г. Тенденции развития современной гироскопии // Соросовский образовательный журнал, 1997, №11, с. 120- 127.

57.Cenk Acar, Adam R. Schofield, Alexander A. Trusov, Lynn E. Costlow, and Andrei M. Shkel, Environmentally Robust MEMS Vibratory Gyroscopes for Automotive Applications. IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 9, NO. 12, DECEMBER 2009, 1895-1906p.

58.Zhiwei Kou, Jun Liu, Huiliang Cao, Ziqi Han, Yanan Sun, Yunbo Shi, Senxin Ren, and Yingjie Zhang "Investigation, modeling, and experiment of an MEMS S-springs vibrating ring gyroscope," Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS 17(1), 015001 (16 January 2018). 015001-1-015001-10p.

59.БусуринВ.И., ФамАньТуан, АхламовП.С. Анализ влияния конструктивных параметров на характеристики микроопто-электромеханического преобразователя угловых скоростей // ТРУДЫ МАИ. № 81, 13 мая 2015.

60.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин, Семушева С.М.. Анализ влияния деформации кольцевого резонатора на результаты измерения угловой скорости// V

международная конференция по фотонике и информационной оптике, сборник научных трудов НИЯУ МИФИ. 2016г., г. Москва, - с. 408-409.

61.Бусурин В. И., Казарьян А. В., Коробков В. В., Йин Наинг Вин. Исследование влияния деформаций первого и второго режима кольцевого резонатора на характеристики датчика угловой скорости на основе оптического туннельного эффекта// Труды МАИ, 2016, № 91.

62.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин, Семушева С.М.. Анализ влияния первого режима кольцевого резонатора на изменение выходной оптической мощности преобразователя угловой скорости// Микроэлектроника и информатика - 2016 « 23-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов »,2016г., г. Зеленоград, - с. 111.

63.Бусурин В.И., Гришин Д.В., Йин Наинг Вин. Анализ влияния первого и второго режима кольцевого резонатора на изменение выходной оптической мощности преобразователя угловой скорости» // XXV Международная научно-техническая конференция « Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации », сборник трудов. 2017г., г. Алушта, - с. 137-138.

64.Eric U, William B and Spillman Jr 2011 Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists (New Jersey: John Wiley & Sons, Inc). P. 512.

65.Dennis D. Fiber optic test and measurement. Prentice-Hall PRT, 1998, P. 642.

66.Бусурин В. И., Сапогов В. А., Йин Наинг Вин. Исследование влияния конструктивных параметров кольцевого волнового резонатора на характеристики трёхосевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости// Микроэлектроника и информатика - 2017 « 24-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов »,2017г., г. Зеленоград, - с. 107.

67.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин. Анализ влияния начального зазора на нелинейность волнового кольцевого оптоэлектроного преобразователя угловой скорости// XXVI Международная научно-техническая конференция

«Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации », сборник трудов. 2017г., г.Алушта, - с. 48.

68.James J. Allen. Micro-System Inertial Sensing Technology Overview// SANDIA REPORT SAND2009-3080. April 2009, P.32.

69.Бусурин В.И., Звей Ней Зо. Моделирование и компенсация температурной погрешности преобразователя давления на основе оптического туннелирования //Вестник МАИ, 2012, № 1, - с. 149-156.

70.K. Liu, W. Zhang, W. Chen. The development of micro-gyroscope technology // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2009. №19.1-29p.

71.X. Wang, W. Wu, Z. Fang, B. Luo, Y. Li, Q. Jiang, Temperature drift compensation for hemispherical resonator gyro based on natural frequency. Sensors 12 (5) (2012). 6434-6446p.

72.Hiromichi Watanabe, Naofumi Yamada, Masahiro Okaji1.Linear Thermal Expansion Coefficient of Silicon from 293 to 1000 K /International Journal of Thermophysics, Vol. 25, No. 1, January 2004. 221- 236p.

73.R Kojima Endo, Y Fujihara, M Susa. Calculation of density and heat capacity of silicon by molecular dynamics simulation. High Temperatures-High Pressures 35/36(5) ■ January 2003. 505-511p. DOI:10.1068/htjr135.

74.Бусурин В. И., Сапогов В. А., Йин Наинг Вин. Анализ влияния температуры на начальный зазор и на вторые движения кольцевого резонатора трёх осевого оптоэлектронного преобразователя угловых скоростей//16-я Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2017». 2017г., г. Москва, - с. 158-159.

75.R Kojima Endo, Y Fujihara, M Susa. Calculation of density and heat capacity of silicon by molecular dynamics simulation. High Temperatures-High Pressures 35/36(5): 505-511p. January 2003. 18.

76.Marchenko, A.V., 2010. Thermo-mechanical properties of materials. In Cold Regions Science and Marine Technology, [Ed.Hayley Shen], in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Developed under the Auspices of the UNESCO, Eolss Publishers, Oxford ,UK, [http://www.eolss.net]

77.Dunzhu Xia, Shuling Chen, Shourong Wang and Hongsheng Li. Microgyroscope Temperature Effects and Compensation-Control Methods. Sensors. 21 October 2009. 8349-8376p.

78.Beeby S., Ensell G., Kraft M., White N. MEMS mechanical sensors. Boston, London: Artech House, Inc. 2004. - 281p.

79.K. Liu, W. Zhang, W. Chen. The development of micro-gyroscope technology // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2009. №19. 1-29p.

80.Вавилов В. Д., Поздяев В. И. Конструирование интегральных датчиков. М.: Издательство МАИ, 1993. - 68с.

81.S. Zarabadi, T. Vas, D. Sparks, J. Johnson, Q. Jiang, M. Chia and E. Borzabadi. A Resonating Comb/Ring Angular Rate Sensor Vacuum Packaged Via Wafer Bonding // Delphi Delco Electronics Sistems. Sensors and Actuators. 1999 (SP-1443).P.4.

82.Косцов Э. Г. Состояние и перспективы микро- и наноэлектромеханики // Автометрия. 2009. 45. № 3. - с. 3-52.

83.Yogesh Gangamwar , Sumit Chate , Makarand Bhandare , Vinit Deo, H.N.Deshpande. Analytical, Experimental Determination of Deflection of Curved Beams and its Validation // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, Vol. 5, Issue 6, June 2016. 11010- 11017p.

84.TORE DAHLBERG. Procedure to calculate deflections of curved beams // Int. J. Engng Ed. Vol. 20, No. 3, 2004.503-513p.

85.J. M. Gere and S. P. Timoshenko, Mechanics of Materials // PWS Publishing Company, Boston, MA (1997), ISBN 0-534-93429-3.

86.Yogesh Gangamwar, Vinit Deo, Sumit Chate, Makarand Bhandare, H.N. Deshpande. Determination of Curved Beam Deflection by Using Castigliano's Theorem // international journal for research in emerging science and technology. may-2016. volume-3, issue-5. 19-24p.

87.Бусурин В. И., Мулин П. В., Коробков В. В., Йин Наинг Вин. Анализ влияния линейного ускорения на характеристики кольцевого оптоэлектронного трех осевого преобразователя угловых скоростей// VII международная конференция

по фотонике и информационной оптике, сборник научных трудов НИЯУ МИФИ. 2018г., г. Москва, - с. 224-225.

88.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин, ЖЕГЛОВ М.А.. Анализ влияния линейного ускорения на характеристики кольцевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости и его компенсация// Автометрия. 2019. Т. 55, № 3, с. 120128.

89.Khalil H. K. Nonlinear systems. 3rd Edition. Prentice Hall. Upper Saddle River. 2002. P.748.

90.Бусурин В. И., Мулин П. В., Йин Наинг Вин. Компенсация влияния линейного ускорения на кольцевой резонатор трёх осевого вибрационного кольцевого преобразователя угловых скоростей с оптическим считыванием//17-я Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2018». 2018г., г. Москва, - с. 156-157.

91.Бусурин В. И., Мулин П. В., Коробкова В. В., Йин Наинг Вин. Компенсация влияния линейного ускорения на преобразователь угловой скорости на основе оптического туннельного эффекта// VIII международная конференция по фотонике и информационной оптике, сборник научных трудов НИЯУ МИФИ. 2019г., г. Москва, - с. 233-234.

92.Бусурин В. И., Казарьян А. В., Йин Наинг Вин. Компенсация изменения амплитуды входного напряжения преобразователя угловой скорости на основе оптического туннельного эффекта при действии линейного ускорения// конференции «XIII Всероссийское совещание по проблемам управления», Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН. 2019г., г Москва,- с. 2710-2714.

93.NAVID YAZDI, FARROKH AYAZI, AND KHALIL NAJAFI. Micromachined inertial sensors. Proc. IEEE 1998, 86, 1640-1659p.

94.Dunzhu Xia, Cheng Yu and Lun Kong. The Development of Micromachined Gyroscope Structure and Circuitry Technology. Sensors 2014, 14, 1394-1473p; doi: 10.3390/s140101394

95. Йин Наинг Вин. Методика расчета кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловой скорости на основе оптического туннельного эффекта// XXVII Международная научно-техническая конференция « Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», сборник трудов. 2018г., г. Алушта, - с. 173-174.

96.V.I. Busurin, V.V.Korobkov, P. V. Mulin, Yin Naing Win. Investigation of the Characteristics of the Three-axis Ring Typed Angular Velocity Transducer Based on Optical Tunneling Effect// KnE Energy & Physics. 2018. DOI10.18502/ken.v3i3.2046.

97.Бусурин В. И., Можаев В. А., Шеленков В. М. Сенсорные технологии. Под ред. И. В. Бусурина. М.: Издательство МАИ, 2013. - 92 с.

98.Бусурин В.И., Йин Наинг Вин. Анализ нелинейности функции преобразования кольцевого оптоэлектронного преобразователя угловой скорости //15-я Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2016». 2016г., г. Москва, - с.396-398.

99.Бусурин В. И., Мулин П. В., Коробков К. А., Йин Наинг Вин. Компенсация погрешностей трёх осевого вибрационного кольцевого преобразователя угловых скоростей с оптическим считыванием// Микроэлектроника и информатика - 2018 « 25-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов », 2018г., г. Зеленоград, -с. 85.

ПРИЛОЖЕНИЕ Приложение А

Акт об использовании результатов диссертационной работы

«УТВЕРЖДАЮ»

Г1 роректор^аег^жбной работе ФГБОУ ВПО «Мбсковский аёН^ЦИОнный институт л (национальный исследовательский университет)» (МА^мсандидат технических гГук^Доцент

^_Д.А. Козорез

._2019 г.

''"«SS* --

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Йин Наинг Вин на тему «Разработка и исследование кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей на основе оптического туннельного эффекта» в учебном процессе МАИ

Мы, нижеподписавшиеся, директор дирекции института № 3, доцент Следков Ю.Г., заместитель заведующего кафедрой № 301 профессор Бусурин В.И.? доцент кафедры № 301 Казарьян A.B. составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Йин Наинг Вин:

- структурные схемы одно-, и трехосевого кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей с оптическим элементом считывания на основе ОТЭ, обеспечивающие уменьшение требуемых амплитуд вынужденных колебаний для измерения малых угловых скоростей и получение квазилинейных функций преобразования;

- скорректированная математическая модель изменения зазора для различных точек оптического пятна модулятора на основе ОТЭ (МОТЭ) при деформации кольцевого резонатора эллиптического типа. обеспечивающая уменьшение погрешностей кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей;

- структурные схемы и математические модели компенсации изменения амплитуды входного напряжения преобразователя угловой скорости па основе оптического туннельного эффекта при действии линейного ускорения;

- методика исследования основных параметров кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей на основе ОТЭ по данным технических требований.

внедрены в учебный процесс на кафедре №301. а именно:

- структурные схемы одно-, и трехосевого кольцевого микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей с

оптическим элементом считывания на основе ОТЭ, скорректированные математические модели изменения зазора для различных точек оптического пятна модулятора на основе ОТЭ (МОТЭ) и структурные схемы и математические модели компенсации влияния линейного ускорения использованы в материалах лекций (2 часа) по дисциплине «Оптические и волоконно-оптические устройства и системы» (Раздел «Оптические датчики») направления 27.04.04 «Управление в технических системах»;

- методика исследования основных параметров преобразователей угловых скоростей на основе ОТЭ использована в лабораторной работе «Исследование влияния параметров кольцевого резонатора на характеристики оптоэлектронного преобразователя угловых скоростей на основе оптического туннельного эффекта» по дисциплине «Оптические и волоконно-оптические устройства и системы» направления 27.04.04 «Управление в технических системах».

Заместитель заведующего кафедрой № 301. профессор, доктор технических наук

Директор дирекции института №3, доцент, кандидат технических наук

Бусурин В.И.

Доцент кафедры № 301, доцент, кандидат физико-математических наук

Казарьян Л. В.

Приложение Б Патент на изобретение

Приложение В

Расчет кольцевого преобразователя угловых скоростей на ОТЭ

function varargout = main(varargin) gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @main_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @main_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end

if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end

function main_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) handles.output = hObject; guidata(hObject, handles);

function varargout = main_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output;

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) page1();

function axes3_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) imshow('mai.jpg');

function axes4_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) imshow('301.jpg');

function varargout = pagel(varargin) gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @page1_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @page1_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end

if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end

function page1_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) handles.output = hObject; guidata(hObject, handles);

function varargout = page1_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output;

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) page2();

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles) page3();

function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles) page4();

function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles) page5();

function pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles)

page6();

function varargout = page2(varargin) gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @page2_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @page2_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end

if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end

function page2_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) handles.output = hObject; guidata(hObject, handles);

function varargout = page2_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output; function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(G,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor,,,white'); end

function edit2_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor,,,white'); end

function edit3_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit3_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor,,,white'); end

function edit4_Callback(hObject, eventdata, handles) function edit4_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor,,,white'); end

function axes1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) grid on; ylabel('R'); xlabel('d, m')

set(gca,'YLim',[0 1],'XLim',[0 2e-6]);

function axes2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

grid on;

ylabel('S');

xlabel('d, m')

set(gca,'XLim',[0 2e-6]);

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles) wave = str2num(get(handles.edit1,'String')); theda =deg2rad( str2num(get(handles.edit2,'String'))); n1 = str2num(get(handles.edit3,'String'));

n2 = str2num(get(handles.edit4,'String'));

d=G.GG1e-6:G.G1e-6:2e-6;

for i=1:length(d)

Rd(i)=Reflective(d(i),theda,wave,n1,n2);

s(i)=Rd(i)/d(i);

end

axes(handles.axes2) plot(d,s,'linewidth',1.5); ylabel('S') xlabel('d') grid on

axes(handles.axes 1) plot(d,Rd,'linewidth',1.5); grid on;

set(gca,'YLim',[G 1],'XLim',[G 2e-6]);

ylabel('R')

xlabel('d')

function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.edit1,'String',num2str(G))

set(handles.edit2,'String' ,num2str(G))

set(handles.edit3,'String',num2str(G))

set(handles.edit4,'String' ,num2str(G))

function axes4_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

imshow('1.jpg');

function varargout = page3(varargin) gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @page3_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @page3_OutputFcn, ...

'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end

if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end

function page3_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) handles.output = hObject; guidata(hObject, handles);

function varargout = page3_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output;

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)

wave = str2num(get(handles.edit1,'String'));

theda =deg2rad( str2num(get(handles.edit2,'String')));

n1 = str2num(get(handles.edit3,'String'));

n2 = str2num(get(handles.edit4,'String'));

d0 = str2num(get(handles.edit5,'String'));

D_ring = str2num(get(handles.edit6,'String'));

t_ring = str2num(get(handles.edit7,'String'));

h_ring = str2num(get(handles.edit8,'String'));

E = str2num(get(handles.edit9,'String'));

density = str2num(get(handles.edit10,'String'));

Pin = str2num(get(handles.edit11,'String'));

I_t = str2num(get(handles.edit12,'String'));

S = str2num(get(handles.edit13,'String'));

Roc = str2num(get(handles.edit14,'String'));

velocity=0:1:360; Vel=deg2rad(velocity); for i=1:length(Vel)

d(i)=deflection(Vel(i),D_ring,E,t_ring,density); d_gap(i)=d0-d(i);

Rd(i)=Reflective(d_gap(i),theda,wave,n1,n2);

Pout(i)=Pin*Rd(i)*0.5;

Vout(i)=(I_t+(S*Pout(i)))*Roc;

end

axes(handles.axes2) plot(velocity,d,'linewidth',1.5); grid on;

title('отклонение КР от \Omega') ylabel('\Delta d, м'); xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,'XLim',[0 360]); axes(handles.axes 1) plot(velocity,Rd,'linewidth',1.5); grid on;

title('Отражательная способность R') ylabel('R');

xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,'XLim',[0 360]); axes(handles.axes4) plot(velocity,Pout,'linewidth',1.5); grid on;

title('Подающая мощность P_Ф_П') ylabel('P_Ф_П, Вт'); xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,'XLim',[0 360]);

axes(handles.axes3) plot(velocity,Vout,'linewidth',1.5); grid on;

^^^Выходное напряжение и_в_ы_х') ylabel('U_B_bi_x, В'); xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,'XLim',[0 360]);

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.edit1,'String',num2str(0));

set(handles.edit2,'String',num2str(0));

set(handles.edit3,'String',num2str(0));

set(handles.edit4,'String',num2str(0));

set(handles.edit5,'String',num2str(0));

set(handles.edit6,'String',num2str(0));

set(handles.edit7,'String',num2str(0));

set(handles.edit8,'String',num2str(0));

set(handles.edit9,'String',num2str(0));

set(handles.edit 10,'String' ,num2str(0));

set(handles.edit11 ,'String',num2str(0));

set(handles.edit 12,'String' ,num2str(0));

set(handles.edit 13 ,'String' ,num2str(0));

set(handles.edit 14,'String' ,num2str(0));

function axes1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

grid on;

^^^Отражательная способность R') ylabel('R');

xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,'XLim',[0 360]);

function axes2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) grid on;

title('отклонение КР от \Omega') ylabel('\Delta d, м'); xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,,XLim',[0 360]);

function axes3_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) grid on;

title('BbK^Hoe напряжение и_в_ы_х') ylabel('U_B_bi_x, В'); xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,'XLim',[0 360]);

function axes4_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) grid on;

title('Подающая мощность Р_Ф_П') ylabel('P_Ф_П, Вт'); xlabel('\Omega, Ao/s') set(gca,'XLim',[0 360]); function varargout = page4(varargin) gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @page4_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @page4_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end

if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});

else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end

function page4_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

handles.output = hObject;

guidata(hObject, handles);

axes(handles.axes8);

imshow('2.jpg');

function varargout = page4_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output;

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)

wave = (str2num(get(handles.edit1,'String')));

theda =deg2rad( str2num(get(handles.edit2,'String')));

n1 = str2num(get(handles.edit3,'String'));

n2 = str2num(get(handles.edit4,'String'));

dG = (str2num(get(handles.edit5,'String')));

D_ring = (str2num(get(handles.edit6,'String')));

t_ring = (str2num(get(handles.edit7,'String')));

h_ring = (str2num(get(handles.edit8,'String')));

E = str2num(get(handles.edit9,'String'));

density = str2num(get(handles.edit1G,'String'));

Pin = str2num(get(handles.edit11,'String'));

I_t = str2num(get(handles.edit12,'String'));

S = str2num(get(handles.edit13,'String'));

Roc = str2num(get(handles.edit14,'String'));

velocity=-36G: 1:36G;

Vel=deg2rad(velocity);

for i=1:length(Vel)

d(i)=deflection(Vel(i),D_ring,E,t_ring,density); d_gap_1 (i)=dG-d(i);

d_gap_2(i)=d0+d(i);

Rd_1 (i)=Reflective(d_gap_1 (i),theda,wave,n1,n2); Rd_2(i)=Reflective(d_gap_2(i),theda,wave,n1,n2); Pout_1 (i)=Pin*Rd_1 (i)*0.5; Pout_2(i)=Pin*Rd_2(i)*0. 5; Vout_1(i)=(I_t+(S*Pout_1(i)))*Roc; Vout_2(i)=(I_t+(S*Pout_2(i)))*Roc; Vout(i)=Vout_2(i)-Vout_1 (i); end

axes(handles.axes6)

plot(velocity,Vout_1,velocity,Vout_2,'linewidth',1.5); grid on;

title('Выходное напряжение и_в_ы_х'); ylabel('U_в_ы_х, В'); xlabel('\Omega, Ao/s');

legend('U_В_Ы_Х_Ф_П_Г,'U_В_Ы_Х_Ф_П_2') set(gca,'XLim',[-360 360]); axes(handles.axes7) plot(velocity,Vout,'linewidth',1.5); grid on;

title('Выходное напряжение U_b_bi_x'); ylabel('U_в_ы_х, В'); xlabel('\Omega, Ao/s'); set(gca,'XLim',[-360 360]);

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.edit1,'String',num2str(0));

set(handles.edit2,'String',num2str(0));

set(handles.edit3,'String',num2str(0));

set(handles.edit4,'String',num2str(0));

set(handles.edit5,'String',num2str(0));

set(handles.edit6,'String',num2str(G)); set(handles.edit7,'String',num2str(G)); set(handles.edit8,'String',num2str(G)); set(handles.edit9,'String',num2str(G)); set(handles.edit1G,'String',num2str(G)); set(handles.edit11 ,'String',num2str(G)); set(handles.edit 12,'String' ,num2str(G)); set(handles.edit 13 ,'String' ,num2str(G)); set(handles.edit 14,'String' ,num2str(G)); if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(G,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor,,,white'); end

function axes6_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) grid on; box on

title('Bbixog,Hoe Hanpa^eHHe U_b_bi_x')

ylabel('U_B_M_x, B');

xlabel('\Omega, Ao/s')

set(gca,'XLim',[-36G 36G],'YLim',[G 5]);

function axes7_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

grid on;

box on;

title('Bbixog,Hoe Hanpa^eHHe U_b_m_x') ylabel('U_B_M_x, B'); xlabel('\Omega, Ao/s'); set(gca,'XLim',[-36G 36G],'YLim',[-5 5]); function varargout = page5(varargin) gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ...

'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @page5_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @page5_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1})

gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end

if nargout

[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else

gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end

function page5_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) handles.output = hObject; guidata(hObject, handles);

function varargout = page5_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)

varargout{1} = handles.output;

function axes1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

grid on;

box on;

title('При влияния температуры')

ylabel('U_B_bi_x, В');

xlabel('\Omega, Ao/s');

set(gca,'XLim',[-360 360],'YLim',[-5 5]);

function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)

set(handles.edit1,'String',num2str(0));

set(handles.edit2,'String',num2str(0));

set(handles.edit3,'String',num2str(0));

set(handles.edit4,'String',num2str(0));

set(handles.edit5,'String',num2str(G));

set(handles.edit6,'String',num2str(G));

set(handles.edit7,'String',num2str(G));

set(handles.edit8,'String',num2str(G));

set(handles.edit9,'String',num2str(G));

set(handles.edit1G,'String',num2str(G));

set(handles.edit11 ,'String',num2str(G));

set(handles.edit 12,'String' ,num2str(G));

set(handles.edit 13 ,'String' ,num2str(G));

set(handles.edit 14,'String' ,num2str(G));

set(handles.edit 15,'String' ,num2str(G));

set(handles.edit16,'String',num2str(G));

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)

wave = (str2num(get(handles.edit1,'String')));

theda =deg2rad( str2num(get(handles.edit2,'String')));

n1 = str2num(get(handles.edit3,'String'));

n2 = str2num(get(handles.edit4,'String'));

dG = (str2num(get(handles.edit5,'String')));

D_ring = (str2num(get(handles.edit6,'String')));

t_ring = (str2num(get(handles.edit7,'String')));

h_ring = (str2num(get(handles.edit8,'String')));

E = str2num(get(handles.edit9,'String'));

density = str2num(get(handles.edit1G,'String'));

Pin = str2num(get(handles.edit11,'String'));

I_t = str2num(get(handles.edit12,'String'));

S = str2num(get(handles.edit13,'String'));

Roc = str2num(get(handles.edit14,'String'));

T = str2num(get(handles.edit15,'String'));

acc= str2num(get(handles.edit16,'String'));

velocity=-36G: 1:36G;

Vel=deg2rad(velocity); for i=1:length(Vel)

d(i)=deflection(Vel(i),D_ring,E,t_ring,density);

[do_t(i),d_t(i)]=deflection_Temp(Vel(i),D_ring,E,t_ring,density,T);

d_acc(i)=deflection_Acc(Vel(i),D_ring,E,t_ring,density,acc);

d_gap_1 (i)=d0-d(i);

d_gap_2(i)=d0+d(i);

d_gap_1T(i)=do_t(i)-d_t(i);

d_gap_2T(i)=do_t(i)+d_t(i);

d_gap_1A(i)=d0-(d(i)+d_acc(i));

d_gap_2A(i)=d0+(d(i)-d_acc(i));

Rd_1 (i)=Reflective(d_gap_1 (i),theda,wave,n1 ,n2);

Rd_2(i)=Reflective(d_gap_2(i),theda,wave,n1,n2);

Rd_1T(i)=Reflective(d_gap_1T(i),theda,wave,n1,n2);

Rd_2T(i)=Reflective(d_gap_2T(i),theda,wave,n1,n2);

Rd_1A(i)=Reflective(d_gap_1A(i),theda,wave,n1,n2);

Rd_2A(i)=Reflective(d_gap_2A(i),theda,wave,n1,n2);

Pout_1 (i)=Pin*Rd_1 (i)*0.5;

Pout_2(i)=Pin*Rd_2(i)*0. 5 ;

Pout_1T(i)=Pin*Rd_1T(i)*0.5;

Pout_2T(i)=Pin*Rd_2T(i)*0.5;

Pout_1A(i)=Pin*Rd_1A(i)*0.5;

Pout_2A(i)=Pin*Rd_2A(i)*0.5 ;

Vout_1(i)=(I_t+(S*Pout_1(i)))*Roc;

Vout_2(i)=(I_t+(S*Pout_2(i)))*Roc;

Vout_1T(i)=(I_t+(S*Pout_1T(i)))*Roc;

Vout_2T(i)=(I_t+(S*Pout_2T(i)))*Roc;

Vout_1A(i)=(I_t+(S*Pout_1A(i)))*Roc;

Vout_2A(i)=(I_t+(S*Pout_2A(i)))*Roc;

Vout(i)=Vout_2(i)-Vout_1 (i);

Vout_T(i)=Vout_2T(i)-Vout_1T(i);

Vout_A(i)=Vout_2A(i)-Vout_1A(i);

end

axes(handles.axesl) % влияние темературы plot(velocity,Vout,velocity,Vout_T,'linewidth,,1.5); grid on;

Ш^'При влияния температуры'); ylabel(,U_в_ы_х, В'); xlabel('\Omega, Ao/s');

legend('U_B_bI_X, неучитывая температуру','и_В_Ы_Х, учитывая

температуру',,location,,,northwest,)

set(gca,'XLim',[-360 360]);

axes(handles.axes2) %влияние ускорения

plot(velocity,Vout,velocity,Vout_A,'linewidth',1.5);

grid on;

title('При влияния ускорения'); ylabeK^^x, В'); xlabel('\Omega, Ao/s');