РЕЦЕНЗИЯ
на магистерскую диссертацию студента Московского физико-технического института по теме:
«Физико-математическая модель центробежного пьезоэлектрического вибрационного гироскопа для контроля высоких угловых скоростей»
« 10» июня 2014 г
Дипломная работа посвящена физическим аспектам создания бортового датчика угловых скоростей для диапазона 200-400 об/с. Следует отметить, что речь идет о ситуации, когда датчик и исследуемый вращающийся объект находятся в одной и той же неинерциальной системе координат, т. е. об элементе бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Актуальность темы определяется тем, что существующие аналоги в виде твердотельных вибрационных гироскопов способны функционировать лишь до 20 об/с. Между тем для ряда высокодинамичных объектов характерен диапазон угловых скоростей в области сотен герц.
В аналитическом обзоре дипломной работы автор представил анализ принципов функционирования различных датчиков угловых скоростей (ДУС): механических, оптических, квантовых. В качестве ближайшего аналога выделен вибрационный твердотельный гироскоп на основе силы Кориолиса, которая при малых угловых скоростях вращения платформы доминирует над центробежной. Однако, начиная с 10-20 об/с центробежная сила, также создающая изгибающий момент биморфного пьезоэлектрического элемента, создает искажение информационного сигнала от силы Кориолиса и лимитирует верхний предел динамического диапазона измерений угловых скоростей.
В предложенной в работе конструкции информационный сигнал формируется центробежной силой изгибающего типа, а присутствующая сила Кориолиса направлена вдоль оси биморфной структуры и не вносит помехи. Такой ДУС не способен работать в области малых угловых скоростей, но зато решает поставленную автором задачу в области высоких скоростей вращения. В работе проведен анализ решения уравнения вынужденных колебаний для предложенной конструкции. Показано, что в зависимости от соотношения собственной и вынуждающей частоты, а также частоты вращения платформы решение распадается на 4 случая. Лишь в одном из них в присутствии центробежных сил сохраняются гармонические колебания биморфа и он пригоден для практического применения в ДУС. Установлены границы этого режима, проанализировано влияние различных параметров на характер решения. Выполнены численные оценки параметров пьезоэлектрического сенсора для диапазона контролируемых оборотов 200-400 Гц, сделана оценка чувствительности 4-5 мВ/Гц.
Результаты теоретических исследований подтверждены полученными данными компьютерного моделирования методом конечных элементов.
Магистерская диссертация является законченной научно-квалификационной работой, выполненной на высоком научно-техническом уровне, ее автор заслуживает квалификации магистра.
Рецензент: к. т. наук,
