ИСТИНА

Целью научных исследований является разработка физико-технологических основ, теоретическое и экспериментальное подтверждение возможности построения системы определения углового положения оси вращения сферического ротора криогенного гироскопа относительно его корпуса на базе СКВИД-магнитометров.

В ходе выполнения проекта получены следующие основные результаты: 1. Разработан и создан макет измерительного стенда для экспериментальных исследований, включающий в свой состав: - немагнитный стеклопластиковый криостат для жидкого гелия, - измерительный зонд со СКВИД-датчиком и катушечным имитатором ротора - криогенного гироскопа в сверхпроводниковом экране, - канал электроники СКВИД-магнитометра, - пакет программного обеспечения для управления работой СКВИД-магнитометра; 2. Проведены экспериментальные исследования принципиальной возможности использования ДУ на основе СКВИД- магнитометра в макете СП подвеса КГ с катушечным имитатором ротора диаметром 30 мм. 3. На втором этапе В ходе выполнения проекта получены следующие основные результаты: 1. Разработан и создан макет измерительного стенда для экспериментальных исследований, включающий в свой состав: - немагнитный стеклопластиковый криостат для жидкого гелия, - измерительный зонд со СКВИД-датчиком и катушечным имитатором ротора - криогенного гироскопа в сверхпроводниковом экране, - канал электроники СКВИД-магнитометра, - пакет программного обеспечения для управления работой СКВИД-магнитометра; 2. Проведены экспериментальные исследования принципиальной возможности использования ДУ на основе СКВИД-магнитометра в макете СП подвеса КГ с катушечным имитатором ротора диаметром 30 мм, Проведенные эксперименты и их анализ позволяют сделать следующие выводы. - При размещении приемной петли трансформатора потока непосредственно на имитаторе ротора было получены оценочное значение коэффициента трансформации по полю к интерферометру 0.23 нТл/Ф0 и характерный уровень белого шума менее 1.0 фТл/Гц1/2 на приемной петле на частотах выше частоты среза шума 1/f в измерительной системе, близкой к 100 Гц. - При размещении приемной петли трансформатора потока диаметром 21.6 мм выше текстолитовой вставки на расстоянии 21 мм от центра ротора с витками катушек для задания сигнала оценочное значение коэффициента трансформации измерительной системы по входу составило 0.4 нТл/Ф0, а разрешение системы ≈ 1.5 фТл/Гц1/2 на частотах выше 100 Гц. 3. В ходе выполнения НИР были реализованы и исследованы две схемы регистрации сигнала с имитатора ротора гироскопа – в первой из них, приемная петля СКВИД- магнитометра была расположена непосредственно на имитаторе ротора, во второй - приемная петля была расположена вне имитатора ротора гироскопа. Первая схема продемонстрировала существенно более высокую чувствительность по сравнению со второй, что соответствовало сделанным теоретическим оценкам. Максимальное значение крутизны преобразования «магнитный поток/градус поворота» составило К ≈ 38 Ф0/градус или К ≈ 0,01 Ф0/угл.секунду в первом случае, когда приемная петля магнитометра находится в непосредственной близости от тестового витка параллельна ему. Минимальное значение К при перпендикулярном положении тестовой катушки и приемной петли градиометра оказалось в 6 раз меньше. На основании полученных результатов по первой схеме измерения можно сделать вывод, что чувствительности магнитометра и значения крутизны преобразования «кванты/градус» достаточно, чтобы обеспечить достижение заданных значений пороговой чувствительности, предельной погрешности и диапазона измерений угла. Схема регистрации отклонения оси ротора гироскопа с приемным витком вне контура имитатора продемонстрировала существенную деградацию чувствительности схемы из-за падения уровня измеряемого сигнала более чем в 10 раз, и наличие «слепых» зон при углах поворота 0 °- 60°. Значения крутизны преобразования «кванты/градус» в этой схеме также уменьшились почти на два порядка. Таким образом, потенциальное использование подобной схемы накладывает существенно большие технические требования к конструкции ДУ, поскольку потенциально регистрируемый полезный сигнал ротора гироскопа лежит ниже уровня низкочастотных флуктуаций системы при временах регистрации сигнала порядка одной секунды и более.