izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2019-2-23-28izmertech-252Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯLINEAR AND ANGULAR MEASUREMENTSThree-component mathematical model of a single-axis accelerometer for measuring pitch and roll anglesГорбушинА. Р.GorbushinA. R.gorbushin@tsagi.ruКолесниковА. И.KolesnikovA. I.noemail@neicon.ruЦентральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н. Е. ЖуковскогоРоссияCentral Aerohydrodynamic Institute (TsAGI)Russian Federation201907022023022328Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/252

Измерены углы тангажа и крена с помощью компенсационных маятниковых акселерометров с замкнутой обратной связью. Разработана трёхкомпонентная математическая модель одноосевого акселерометра как средства измерения углов тангажа и крена. Модель учитывает влияние ускорения, приложенного перпендикулярно оси чувствительности акселерометра. Исследована погрешность математической модели. Предложены методы калибровки акселерометра и методика учёта влияния температуры на его показания при использовании трёхкомпонентной математической модели. Математическая модель верифицирована с помощью результатов калибровки акселерометра.

The paper is devoted to the measuring of pitch and roll angles by means of compensation-type pendulous accelerometer with closed feedback. Three-component mathematical model of a single-axis accelerometer is developed for measuring pitch and roll angles. Mathematical model takes into account the impact of acceleration applied perpendicular to the sensitivity axis of accelerometer. Errors of mathematical model are investigated. Accelerometer calibration method is proposed along with algorithm of temperature compensation of its readings. Mathematical model is verified by accelerometer calibration results.

аэродинамическая трубаакселерометруглы тангажа и кренамодель летательного аппаратауравнение измеренияматематическая модельwind tunnelaccelerometerpitch and roll anglesaircraft modelmeasurement equationmathematical modelReferencesWright F. L. Experiences relative to the interaction between the balance engineer and the project engineer with regard to measurement uncertainty // First International Symposium on Strain Gauge Balances. NASA/CP-1999-209101/PT1. Proc. symposium sponsored by the National Aeronautics and Space Administration, Washington D. C., and held at Langley Research Center, Hampton, Virginia, USA, October 22-25, 1996.Wright F. L. Experiences relative to the interaction between the balance engineer and the project engineer with regard to measurement uncertainty // First International Symposium on Strain Gauge Balances. NASA/CP-1999-209101/PT1. Proc. symposium sponsored by the National Aeronautics and Space Administration, Washington D. C., and held at Langley Research Center, Hampton, Virginia, USA, October 22-25, 1996.Буров В. В., Волобуев В. С., Глазков С. А., Горбушин А. Р., Чумаченко Е. К. Измерительно-вычислительный комплекс трансзвуковой аэродинамической трубы Т-128 ЦАГИ // Датчики и системы. 2010. № 5 (132). С. 20-24.Буров В. В., Волобуев В. С., Глазков С. А., Горбушин А. Р., Чумаченко Е. К. Измерительно-вычислительный комплекс трансзвуковой аэродинамической трубы Т-128 ЦАГИ // Датчики и системы. 2010. № 5 (132). С. 20-24.Горбачёв Н. А., Горбушин А. Р., Крапивина Е. А., Судакова И. А. Применение акселерометров для измерения углов тангажа и крена в аэродинамическом эксперименте // Измерительная техника. 2012. № 8. С. 25-28.Горбачёв Н. А., Горбушин А. Р., Крапивина Е. А., Судакова И. А. Применение акселерометров для измерения углов тангажа и крена в аэродинамическом эксперименте // Измерительная техника. 2012. № 8. С. 25-28.Будкин В. Л., Паршин В. А., Прозоров С. В., Саломатин А. К., Соловьев В. М. Инерциальные датчики для систем ориентации // Микросистемная техника. 2000. № 2. С. 31-34.Будкин В. Л., Паршин В. А., Прозоров С. В., Саломатин А. К., Соловьев В. М. Инерциальные датчики для систем ориентации // Микросистемная техника. 2000. № 2. С. 31-34.Schimanski D., Quest J. Tools and Techniques for High Reynolds Number Testing. Status and Recent Improvements at ETW // AIAA 2003-0755. 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada, USA, January 6-9, 2003.Schimanski D., Quest J. Tools and Techniques for High Reynolds Number Testing. Status and Recent Improvements at ETW // AIAA 2003-0755. 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada, USA, January 6-9, 2003.Crawford B. L. Angle Measurement System (AMS) for Establishing Model Pitch and Roll Zero, and Performing Single Axis Angle Comparisons // AIAA 2007-1162. 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada, USA, January 8-11, 2007.Crawford B. L. Angle Measurement System (AMS) for Establishing Model Pitch and Roll Zero, and Performing Single Axis Angle Comparisons // AIAA 2007-1162. 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada, USA, January 8-11, 2007.Watzlavick R. L., Crowder J. P., Wright F. L. Comparison of Model Attitude Systems: Active Target Photogrammetry, Precision Accelerometer and Laser Interferometer // AIAA 1996-2252. 19th AIAA Advanced Measurement and Ground Testing Technology Conference. New Orleans, Louisiana, USA, June 17-20, 1996.Watzlavick R. L., Crowder J. P., Wright F. L. Comparison of Model Attitude Systems: Active Target Photogrammetry, Precision Accelerometer and Laser Interferometer // AIAA 1996-2252. 19th AIAA Advanced Measurement and Ground Testing Technology Conference. New Orleans, Louisiana, USA, June 17-20, 1996.Finley T., Tcheng P. Model Attitude Measurements at NASA Langley Research Center // AIAA 1992-0763. 30th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada, USA, 1992.Finley T., Tcheng P. Model Attitude Measurements at NASA Langley Research Center // AIAA 1992-0763. 30th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, Nevada, USA, 1992.Marshall R., Landman D. An Improved Method for Determining Pitch and Roll Angles using Accelerometers // AIAA 2000. 2384. 21st AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Denver, Colorado, USA, 2000.Marshall R., Landman D. An Improved Method for Determining Pitch and Roll Angles using Accelerometers // AIAA 2000. 2384. 21st AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, Denver, Colorado, USA, 2000.Горбушин А. Р. Метод учёта влияния веса модели и веса динамометра на показания тензометрических весов // Учёные записки ЦАГИ. 2009. Т. XL. № 4. С. 63-70.Горбушин А. Р. Метод учёта влияния веса модели и веса динамометра на показания тензометрических весов // Учёные записки ЦАГИ. 2009. Т. XL. № 4. С. 63-70.Амосов А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. Пособие. М.: Высшая школа, 1994.Амосов А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров: Учеб. Пособие. М.: Высшая школа, 1994.

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