Дослідження показників акселерометра. Новинний та аналітичний портал "Час електроніки". Завдання дисертаційної роботи

Якщо в минулі роки найцікавіші вітчизняні технологічні новини були переважно пов'язані з програмним забезпеченням, то 2019 р. багато цікавого відбувалося в галузі апаратного. Тим більше, що держава рішуче взялася за імпортозаміщення, і не лише софтверне.

Держоргани у 2019 році фактично погробили «Т-платформи»: компанія в агонії, «80% співробітників звільнилися», виключено сайт

До невичерпного потоку проблем компанії Т-платформи, чий засновник і гендиректор перебуває під вартою, додалося масштабне скорочення штату. Організації не вистачає грошей не лише на зарплати, а й, можливо, навіть на підтримку корпоративного сайту, пише CNews.

«Ростех» хоче створити російські чіпи для Bluetooth, Wi-Fi, NFC та Інтернету речей

«Ростех» пропонує розробити в Росії чіпи для бездротових технологій Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, NFC, LPWAN, NB-IoT та Thread. Також мають з'явитись власні системи на кристалі для інтернету речей та базові станції LPWAN. Загальні інвестиції у розвиток інтернету речей у Росії до 2030 р. становитимуть понад 200 млрд крб.

«Касперський» працює над першим у Росії чіпом для прискорення штучного інтелекту

"Лабораторія Касперського" підписала угоду про стратегічне співробітництво з розробником першого в Росії нейроморфного процесора для апаратного прискорення роботи систем зі штучним інтелектом. Чіп дозволить локально обробляти великі обсяги даних і дасть можливість нейромережам донавчати в процесі роботи.

Росії потрібен «Мир», бажано, весь: у Росії зобов'яжуть встановлювати на смартфони Mir Pay замість Apple Pay та Google Pay

«Известия» повідомляють про те, що Федеральна антимонопольна служба (ФАС) розглядає можливість зробити сервіс Mir Pay обов'язковим додатком для встановлення на електроніці, що продається в Росії. Судячи з тенденцій останнього року, така ініціатива має бути схвалена владою країни.

Незапуск майже половини супутників у Роскосмосі пояснили санкціями щодо радіаційно-стійких мікросхем та неготовністю OneWeb

"Роскосмос" не виконав 45 запусків в основному через неготовність космічних апаратів компанії OneWeb і Міноборони, розповів генеральний директор російської корпораціїДмитро Рогозін, коментуючи заяву віце-прем'єра Юрія Борисова про те, що цього року космічні пускові програми Росії виконані трохи більше ніж на 50 відсотків. Про це повідомляє ТАРС.

Особливістю мікромеханічних акселерометрів є переважне виготовлення чутливих елементів цих пристроїв з матеріалів на основі кремнієвої технології, що визначає: малі габарити та вагу акселерометра, можливість застосування групової технології виготовлення та, отже, дешевизну виготовлення при масовому виробництві, високу надійність в експлуатації.

Однією з основних причин, що викликають похибку вимірювання мікромеханічного акселерометра, є зміна температури навколишнього середовища. Додаткове зміщення нуля через варіацію температури навколишнього середовища:

де k T - тепловий дрейф зсувів нулів акселерометрів; ?T - зміна температури за час випробування, T-швидкість зміни температури; t – час випробування.

Відомо, що точність вимірів обмежена як систематичної похибкою, а й спектральним складом шуму вимірів. Наприклад, у вимірах MEMS-датчиків є фліккер-шум, що фарбує шуми вимірів.

Фликкер-шум (надмірний шум) - аномальні флуктуації, котрим характерна обернено пропорційна залежність спектральної щільності потужності від частоти на відміну білого шуму, в якого спектральна щільність постійна. Фліккер-шум був виявлений як повільні хаотичні зміни термоемісії катодів електронних ламп, що отримали назву "фліккер-ефект" Надалі флуктуації з такими ж властивостями були виявлені в багатьох фізико-хімічних, біологічних і навіть соціальних систем. В даний час термін "фліккер-шум" поряд з менш зручним, але більш адекватним терміном "1/f-шум", а також терміном "макрофлуктуації" використовується для позначення аномальних флуктуацій у складних системах. Різновидом фліккер-шуму є спостерігається в напівпровідниках імпульсний (вибуховий) шум ступінчасті зміни рівня сигналу з випадково розподіленими інтервалами часу між змінами рівня. Його спектральна густина потужності зростає зі зниженням частоти, обмежує можливість збільшення точності шляхом усереднення і не дозволяє знизити випадкову складову похибки до нуля. Крім того, в цифрових датчиках завжди є перешкода з частотою тактового генератора, що також надає забарвлення білому шуму.

Акселерометри, як і гіроскопи, страждають від усунення та дрейфів усунення, помилок невирівнювання, дрейфів під впливом температури та прискорень, нелінійності (так званої помилки VRE), а також дрейфу чутливості. Найважливішими характеристиками акселерометрів для них порівняльного аналізує зміщення та його дрейфи, нестабільність зміщення, а також шум. Також можуть братися до уваги дрейф чутливості, коефіцієнт нелінійності VRE та інші параметри.

Будь-яке зміщення акселерометра без прискорення при подвійному інтегруванні викликає помилку швидкості, пропорційну часу інтегрування, і помилку в обчисленому положенні, що зростає з часом квадратично. Неконтрольоване зміщення нуля викликає усунення вектора прискорення щодо його істинного напрямку, і це стосується не тільки датчиків лінійного прискорення, але і гравітаційного, яке має відніматися від загального виходу акселерометра. У системах інерційної навігації дрейф зміщення акселерометра робить істотний внесок у похибку обчислення швидкості та положення. При вимірі орієнтації найбільш суттєвими є кутові помилки обчислень нахилів поздовжньому та поперечному напрямках.

Нестабільність зміщення датчика є випадковими варіаціями зміщення, обчислені в певний часовий інтервал як усереднені значення. Цей параметр обчислюється методом Аллана для стаціонарного датчика. При збільшенні часу усереднення вихідний шум знижується і нахил досягає мінімальної точки, а потім збільшується знову. Мінімальна точка на кривій Аллана є нестабільністю зміщення, що приводиться в специфікаціях акселерометрів в мg або мкg. Чим нижче значення цього параметра, тим менша помилка обчислення швидкості, положення та орієнтації. Нестабільність усунення акселерометра у більшості специфікацій визначається виробниками як найкраща характеристика, досягнута в лабораторних умовах (при 20 ° C та відсутності механічних впливів). Стабільність зміщення в реальних умовах є максимальним дрейфом залишкової помилки зміщення після компенсації впливу зовнішніх факторів - температури, ударів, вібрацій, старіння.

Як було сказано вище, MEMS поділяють на два типи: сенсори та актюатори. Одним з найбільш застосовуваних видів детекторів є датчики руху, які в свою чергу діляться на акселерометри (датчики прискорення) і гіроскопи (датчики повороту). Застосування даних пристроїв на сьогоднішній день дуже широке: телефони, комунікатори, ігрові приставки, фотокамери та ноутбуки все частіше і частіше постачаються подібними сенсорами. У мобільних телефонахі відеоприставки чутливість до рухів користувача використовується в основному для розваги. А ось у портативних комп'ютерах акселерометри виконують дуже корисну функцію: вловлюють момент, коли жорсткий дискможе зазнати пошкодження через удар і паркують головки диска. У фототехніці використання датчиків руху не менш актуальне – саме на їх основі працюють чесні системи стабілізації зображення.

Автовиробники (з масових індустрій вони першими випробували такого роду пристрої) вже кілька десятиліть активно експлуатують датчики руху, наприклад, у подушках безпеки та антиблокувальних системах гальм. Так що відповідні чіпи давно розроблені, випускаються цілим рядом великих і порівняно дрібних компаній і виробляються в таких кількостях, що ціни давно надійно збиті до мінімуму. Типовий MEMS-акселерометр сьогодні коштує кілька доларів за штуку.

За наявності прискорення вантаж зміщується щодо нерухомої частини акселерометра. Обкладка конденсатора, прикріплена до грузика, зміщується щодо обкладення нерухомої частини. Місткість змінюється, при незмінному заряді змінюється напруга - цю зміну можна виміряти і розрахувати усунення вантажу. Звідки, знаючи його масу та параметри підвісу, легко знайти і прискорення. На практиці, MEMS-акселерометри влаштовані таким чином, що відокремити один від одного складові - грузик, підвіс, корпус і обкладки конденсатора - не так просто. Власне, витонченість MEMS у тому і полягає, що в більшості випадків в одній деталі тут вдається (а точніше, просто доводиться) комбінувати відразу кілька предметів.

У плані архітектури МЕМС-пристрій складається з декількох механічних компонентів, що взаємодіють, і мікропроцесора, який обробляє дані, одержувані від цих компонентів.

Щодо технологій виробництва МЕМС, то тут використовується кілька основних підходів. Це об'ємна мікрообробка, поверхнева мікрообробка, технологія LIGA (Litographie, Galvanoformung та Abformung) - літографія, гальваностегія, формування) та глибоке реактивне іонне травлення. Об'ємна обробка вважається бюджетним способом виробництва МЕМС. Її суть полягає в тому, що з кремнієвої пластини шляхом хімічного травлення видаляються непотрібні ділянки матеріалу, в результаті чого на пластині залишаються необхідні механізми. Глибоке реактивне іонне травлення майже повністю повторює процес об'ємної мікрообробки, крім того, що для створення механізмів використовується плазмове травлення замість хімічного. Повною протилежністю цим двом процесам є процес поверхневої мікрообробки, при якому необхідні механізми вирощуються на кремнієвій пластині шляхом послідовного нанесення тонких плівок. І, нарешті, технологія LIGA використовує методи рентгенолітографії та дозволяє створювати механізми, висота яких значно перевищує ширину.

Деталі Опубліковано 27.12.2019

Дорогі читачі! Колектив бібліотеки вітає вас з Новим роком та Різдвом! Від щирого серця бажаємо щастя, любові, здоров'я, успіхів і радості вам і вашим сім'ям!
Нехай наступний рік подарує вам добробут, порозуміння, гармонію та гарний настрій.
Удачі, процвітання та виконання найзаповітніших бажань у новому році!

Тестовий доступ до ЕБС Ibooks.ru

Деталі Опубліковано 03.12.2019

Шановні читачі! До 31.12.2019 нашому університету надано тестовий доступ до ЕБС Ibooks.ru, де ви зможете ознайомитися з будь-якою книгою в режимі повнотекстового читання. Доступ можливий із усіх комп'ютерів мережі університету. Для отримання віддаленого доступу потрібна реєстрація.

«Генріх Йосипович Графтіо – до 150 – річчя від дня народження»

Деталі Опубліковано 02.12.2019

Шановні читачі! У розділі "Віртуальні виставки" розміщено нову віртуальну виставку «Генріх Осипович Графтіо». У 2019 році виповнюється 150 років від дня народження Генріха Йосиповича – одного із засновників гідроенергетичної галузі нашої країни. Вчений-енциклопедист, талановитий інженер і видатний організатор, Генріх Осипович зробив величезний внесок у розвиток вітчизняної енергетики.

Виставку підготовлено співробітниками відділу наукової літератури бібліотеки. На виставці представлені праці Генріха Йосиповича з фонду історії ЛЕТИ та публікації про нього.

Ознайомитись з виставкою Ви можете

Тестовий доступ до Електронно-бібліотечної системи IPRbooks

Деталі Опубліковано 11.11.2019

Шановні читачі! З 08.11.2019 р. по 31.12.2019 р. нашому університету надано безкоштовний тестовий доступ до найбільшої російської повнотекстової бази даних – Електронно-бібліотечної системи IPR BOOKS. ЕБС IPR BOOKS містить понад 130 000 видань, з яких понад 50 000 – унікальні навчальні та наукові видання. На платформі Вам доступні актуальні книги, які неможливо знайти у відкритому доступіу мережі Інтернет.

Доступ можливий із усіх комп'ютерів мережі університету.

Для отримання віддаленого доступунеобхідно звернутися до відділу електронних ресурсів (ауд. 1247) до адміністратора ВЧЗ Склеймової Поліни Юріївни або електронній пошті [email protected]з темою "Реєстрація в IPRbooks".