izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2022-8-52-57izmertech-1645Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯВлияние подшипникового узла динамического гониометра на погрешность измеренийInfuence of the dynamic goniometer’s bearing on the measurement errorhttps://orcid.org/0000-0002-6254-3145ПавловП. А.PavlovP. A.

Пётр Алексеевич Павлов

Санкт-Петербург

Petr A. Pavlov

St. Petersburg

pavl-petr@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3645-4402ИващенкоЕ. И.IvashchenkoE. M.

Елена Михайловна Иващенко

Санкт-Петербург

Elena M. Ivashchenko

St. Petersburg

emivashenko@etu.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSt. Petersburg Electrotechnical University ETU “LETI”Russian Federation202224052023085257Copyright © Павлов П.А., Иващенко Е.И., 20232023Павлов П.А., Иващенко Е.И.Pavlov P.A., Ivashchenko E.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izmt.ru/jour/article/view/1645

С целью повышения точности динамического гониометра исследовано влияние его подшипникового узла на погрешность измерения. Изучены спектральные характеристики случайной погрешности двух динамических гониометров с одинаковыми оптическими датчиками угла и различными подшипниками – аэростатическим и радиально-упорным шариковым. Показано, что использование в гониометре шарикового подшипника приводит к нестационарности случайной погрешности угловых измерений. С использованием вейвлет-анализа и вариации Аллана проанализирована случайная погрешность динамического гониометра, выявлены источники нестационарности и определена его потенциальная точность. Установлено, что применение аэростатического подшипника позволяет повысить точность динамического гониометра и приблизить её значение к точности статического гониометра, в котором влияние подшипникового узла сведено к минимуму. Полученные результаты представляют интерес для пользователей и разработчиков динамических гониометров.

In order to improve the accuracy of the dynamic goniometer, the influence of its bearing on the measurement error was studied. The spectral characteristics of the random error of two dynamic goniometers with the same optical angle encoders and different bearings, aerostatic and angular contact ball bearings, are studied. It is shown that the use of a ball bearing in the goniometer leads to non-stationarity of the random error of angular measurements. Using wavelet analysis and Allan variation, the random error of the dynamic goniometer is analyzed, the sources of nonstationarity are identified, and its potential accuracy is determined. It has been established that the use of an aerostatic bearing makes it possible to increase the accuracy of a dynamic goniometer and bring its value closer to the accuracy of a static goniometer, in which the influence of the bearing assembly is minimized. The results obtained are of interest to users and developers of dynamic goniometers.

динамический гониометрслучайная погрешностьфурье-преобразованиевейвлет-анализвариация Алланаdynamic goniometerrandom errorFourier transformwavelet analysisAllan variationработа выполнена при финансовой поддержке РНФ в рамках гранта № 20-19-00412the research was supported by RSF (project no. 20-19-00412).ReferencesПавлов П. А., Филатов Ю. В., Бурнашев М. Н. и др. Унифицированный ряд стендов контроля параметров цифровых преобразователей угла // Сборник докладов международной научной конференции «Наука и образование: технология успеха», Санкт-Петербург, Россия, 2016. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), 2016. С. 63–67.Pavlov P. A., Filatov Yu. V., Burnashev M. N., etc., Nauka I obrazovanie: technologii uspecha, Proceedings of the International Conference, St. Petersburg, 2016, Saint Petersburg Electrotechnical Univercity “LETI”, 2016, pp. 63–67. (In Russ.)Бохман Е. Д., Иванов П. А., Ларичев Р. А. и др. Автоматизированная углоизмерительная система для передачи направлений // Гироскопия и навигация. 2019. Т. 27. № 2(105). С. 95–104. https://doi.org/10.17285/0869-7035.2019.27.2.095-105Bokhman E. D., Ivanov P. A., Larichev R. A., et al, Gyroscopy Navigation, 2019, vol. 10, no. 2, pp. 180–185. https://doi.org/10.1134/S2075108719030039Allan D. W., Statistics of atomic frequency standards, Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 221–230. http://dx.doi.org/10.1109/PROC.1966.4634Allan D.W., Statistics of atomic frequency standards. Proc. IEEE, 1966, vol. 54, no. 2, pp. 221–230. http://dx.doi.org/10.1109/PROC.1966.4634Mary Beth Ruskai, Gregory Beylkin, etc., Wavelets and their Applications, Boston, Jones and Barlett Publisher, 1992, 474 p.Mary Beth Ruskai, Gregory Beylkin, etc., Wavelets and their Applications, Boston, Jones and Barlett Publisher, 1992, 474 p.Яковлев А. Н. Введение в вейвлет-преобразования. Новосибирск: Издательство НГТУ, 2003. 104 с.Yakovlev A. N., Vvedenie v vejvlet preobrazovanija [Introduction to wavelet transforms], Novosibirsk, NGTU Publ., 2003, 104 p. (In Russ.)Воскобойников Ю. В. Вейвлет-фильтрация сигналов и изображений (с примерами в MathCad): монография. Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2015. 188 с.Voskobojnikov Yu. V., Vejvlet fi ltrazija signalov I izobrazhenij (s primerami MathCad): monografi ya, Novosibirsk, NGASY (Sibstrin) Publ., 2015, 188 p. (In Russ.)Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001. 920 с.Anurjev V. I., Spravochnik konstruktora-mashinostroitelya [The handbook of designer-mechanician], Moscow, Mashinostroenie Publ., 2001, 920 p. (In Russ.)Космынин С. В., Чернобай С. П. Анализ точности вращения высокоскоростных шпинделей с газостатическими опорами // СТИН. 2006. № 6. С. 10–13.Kosminin S. V., Chernobai S. P., Analiz tochnosti vrashcheniya vysokoskorostnyh shpindelej s gazostaticheskimi oporami, STIN, 2006, no. 6, pp. 10–13. (In Russ.)Махов А. А., Поздняк Г. Г. Динамическая модель шпинделя на аэростатических опорах // Вестник РУДН. Серия Инженерные исследования. 2004. № 1(8). С. 76–82.Machov A. A., Pozdnyak G. G., Dinamicheskaya model’ shpindelya na aerostaticheskih oporah, Vestnik RUDN, ser. Inzhenernie issledovanija, 2004, no. 1(8), pp. 76–82. (In Russ.)Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. Москва: Мир, 1989. 540 с.J. S. Bendat, A.G. Piersol, Random Data Analysis and Measurement Procedures, John Wiley & Sons, Inc., 1986.Сирая Т. Н. Статистическая интерпретация вариации Аллана как характеристики измерительных и навигационных устройств // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28. № 1(108). С. 3–18. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0027Siraya T. N., Gyroscopy Navig., 2020, vol. 11, pp. 105–114. https://doi.org/10.1134/S207510872002007

The authors declare that there are no conflicts of interest present.