Вибродатчик с двумя каналами, активируемыми последовательно

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2491506:

САЖЕМ ДЕФАНС СЕКЮРИТЕ (FR)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гиродатчиках. Вибродатчик содержит основание (1) и присоединенный к основанию осесимметричный резонатор (2), причем основание и резонатор связаны с электродами (3, 4), соединенными с цепью (5) управления, по меньшей мере, через первый соединительный канал (6.1) и второй соединительный канал (6.2). Цепь управления содержит схему (7) возбуждения и схему (8) регистрации и выполнена с возможностью управления стадией возбуждения и стадией регистрации на каждом из соединительных каналов, причем стадии возбуждения и стадии регистрации имеют соответственно по существу одинаковую длительность, и в следующей последовательности: стадия возбуждения на втором соединительном канале, стадия регистрации на первом соединительном канале, стадия возбуждения на первом соединительном канале, стадия регистрации на втором соединительном канале. Изобретение характеризуется широким динамическим диапазоном регулировки. 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к вибродатчику, который подходит, к примеру, для использования в гиродатчике.

Известны вибродатчики, которые содержат основание и прикрепленный к основанию резонатор. Основание и резонатор связаны с электродами, которые образуют две группы, поочередно подключаемые к цепи регистрации и цепи управления через первый соединительный канал и второй соединительный канал, при этом каждая группа электродов соединена с соответствующим одним каналом.

Цепь управления содержит схему возбуждения и схему регистрации, при этом цепь управления выполнена для управления стадией возбуждения и стадией регистрации на каждом из соединительных каналов, причем стадии возбуждения и стадии регистрации имеют по существу одинаковую соответствующую длительность (к примеру, 60 микросекунд (мкс) для стадий возбуждения и 140 мкс для стадий регистрации). Длительность стадий регистрации и возбуждения могут варьироваться в зависимости от рассматриваемого датчика. Цепь управления обычно выполняет следующую последовательность: стадия возбуждения на первом соединительном канале; стадия возбуждения на втором соединительном канале; стадия регистрации на первом соединительном канале; стадия регистрации на втором соединительном канале.

Такая последовательность позволяет использовать одну и ту же схему для возбуждения обеих групп электродов и одну и ту же схему для регистрации сигналов, поступающих от обеих групп электродов. Это позволяет ограничить влияние разницы коэффициентов усиления и фаз на двух каналах; эта разница может приводить к погрешности при установке угла и к уходу гиродатчика. Однако такая последовательность приводит и к появлению взаимосвязи между различными стадиями. Эти взаимосвязи связаны, к примеру, с эффектами запоминания в цифро-аналоговых преобразователях, возникающими из-за паразитных емкостей печатной платы, на которой выполнены схемы, причем такие емкости, связанные последовательно с большими сопротивлениями в электронных схемах, вызывают помехи, длительность которых может превышать длительность одной стадии. Взаимосвязи могут появляться между двумя последовательными стадиями регистрации, двумя последовательными стадиями возбуждения, между стадий регистрации и следующей за ней стадией возбуждения или стадией возбуждения и следующей за ней стадией регистрации. Взаимосвязь приводят к возникновению напряжений смещения в последующей стадии, причем указанное смещение пропорционально управляющему сигналу, обработанному в ходе предыдущей стадии. Эти последние две взаимосвязи, в частности из-за накопления заряда на электродах, вносят главную составляющую в средний уход гиродатчика, и ограничить этот уход с помощью компенсации электронных схем трудно.

Нестабильность этих погрешностей сильно отражается на функционировании датчика, особенно во влажной среде.

Для устранения упомянутых недостатков предлагалось уменьшить динамический диапазон управления прецессией. Предлагалось также ввести дополнительное время релаксации с тем, чтобы ограничить эти недостатки.

Настоящее изобретение основано на другом принципе, в соответствии с которым предлагается ограничить влияние вышеупомянутых погрешностей без модификации цепи управления.

В соответствии с этим настоящее изобретение предлагает вибродатчик, содержащий основание, и прикрепленный к нему осесимметричный резонатор, при этом основание и резонатор связаны с электродами, соединенными с цепью управления, по меньшей мере, через первый соединительный канал и второй соединительный канал, причем электроды соединены с одним или другим каналом, цепь управления содержит схемы возбуждения и схемы регистрации и управляет стадией возбуждения и стадией регистрации на каждом из соединительных каналов, стадии возбуждения и стадии регистрации имеют по существу одинаковую соответствующую длительность, при этом датчик отличается тем, что цепь управления реализует следующую последовательность: стадия возбуждения на втором соединительном канале; стадия регистрации на первом соединительном канале; стадия возбуждения на первом соединительном канале; стадию регистрации на втором соединительном канале.

Такая последовательность позволяет максимально разделить по времени стадии регистрации и возбуждения с использованием одного и того же канала, и вследствие этого снизить сильную взаимосвязь возбуждения-регистрации или регистрации-возбуждения в отдельно заданном канале. Кроме того, слабые взаимосвязи возбуждения-регистрации или регистрации-возбуждения между двумя каналами оказываются симметричны. К тому же каждой стадии возбуждения непосредственно предшествует стадия регистрации на том же канале: то есть помехи, создаваемые в ходе предшествующей стадии регистрации, действуют в том же направлении, что и последующий сигнал возбуждения.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего описания частного неограничительного варианта осуществления изобретения.

Описание приведено со ссылкой на единственный сопроводительный чертеж, который служит иллюстрацией вибродатчика, соответствующего настоящему изобретению.

Вибродатчик по настоящему изобретению представляет собой, например, гиродатчик, который подходит для применения в портативной системе обнаружения целей, имеющей очень высокую точность, а также системе гирокомпаса.

В соответствии с фигурой вибродатчик включает в себя основание 1 и осесимметричный резонатор 2, который выполнен в виде купола, центральный стержень которого прикреплен к основанию 1.

Электроды 3 связаны известным способом с наружной кромкой купола 2. Электроды 4 связаны известным способом с основанием, которое обращено к электродам 3.

Электроды 3, 4 соединены с цепью 5 управления, по меньшей мере, через первый соединительный канал 6.1 и второй соединительный канал 6.2, при этом каждый из электродов 3, 4 соединен одним или другим каналом, что дает две группы электродов, каждая из которых соединена с соответствующим соединительным каналом.

Цепь 5 управления содержит схему 7 возбуждения и схему 8 регистрации. Цепь 5 управления реализует программу исполнения стадии возбуждения и стадии регистрации. В ходе стадии возбуждения цепь 5 управления включает схему 7 возбуждения для подачи сигнала управления на электроды для установки колебаний купола при заданном угле, так чтобы поддерживать амплитуду колебаний постоянной, и нулевую амплитуду колебаний в положении, смещенном на 90 градусов. В ходе стадии регистрации цепь 5 управления включает схему 8 регистрации для приема сигнала, характеризующего угол колебаний. Стадии возбуждения и регистрации имеют соответственно по существу одинаковую длительность, а более конкретно - 60 мкс для стадии возбуждения и 140 мкс - для стадии регистрации.

Блок 5 управления осуществляет стадию возбуждения и стадию регистрации на каждом из соединительных каналов 6.1, 6.2, а точнее - осуществляет стадии так, чтобы выполнялась следующая последовательность: стадия возбуждения на втором соединительном канале 6.2, стадия регистрации на первом соединительном канале 6.1, стадия возбуждения на первом соединительном канале 6.1, стадия регистрации на втором соединительном канале 6.2.

Такая последовательность позволяет максимально разделить по времени стадии возбуждения, использующие один и тот же канал, таким образом, ослабить наиболее сильную взаимосвязь стадий возбуждения-регистрации или регистрации-возбуждения в отдельном канале. Кроме того, взаимосвязь возбуждения-регистрации или регистрации-возбуждения между двумя каналами является симметричной, вследствие чего ограничивается влияние такой взаимосвязи на уход датчика. К тому же каждой стадии возбуждения непосредственно предшествует стадия регистрации на том же канале: следовательно, помехи, создаваемые предшествующей стадией регистрации, действуют в том же направлении, что и последующий сигнал возбуждения, что ограничивает их влияние на погрешность датчика.

Разумеется, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами его осуществления и охватывает любой вариант, который входит в объем изобретения, определенный его формулой.

Настоящее изобретение применимо к любому типу осесимметричного резонатора, связанного с электронными цифровыми схемами управления, работающими в одно время на двух соединительных каналах. Более конкретно, изобретение приспособлено к датчикам, которые характеризуются широким динамическим диапазоном регулировки или высокими уровнями затухания и значительной анизотропией жесткости.

Вибродатчик, содержащий основание (1) и прикрепленный к основанию осесимметричный резонатор (2), причем основание и резонатор связаны с электродами (3, 4), соединенными с цепью (5) управления, по меньшей мере, через первый соединительный канал (6.1) и второй соединительный канал (6.2), при этом электроды соединены с одним или другим из указанных каналов, цепь управления содержит схему (7) возбуждения и схему (8) регистрации и выполнена с возможностью управления стадией возбуждения и стадией регистрации на каждом из соединительных каналов, причем стадии возбуждения и стадии регистрации имеют соответственно, по существу, одинаковую длительность, отличающийся тем, что цепь управления выполнена с возможностью выполнения следующей последовательности: стадия возбуждения на втором соединительном канале, стадия регистрации на первом соединительном канале, стадия возбуждения на первом соединительном канале, стадия регистрации на втором соединительном канале.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и интегральной электроники, а именно к интегральным измерительным элементам величины угловой скорости. .

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в навигационно-пилотажных системах летательных аппаратов. .

Изобретение относится к области микромеханики, в частности к микромеханическим гироскопам вибрационного типа. .

Изобретение относится к инерциальному датчику угловой скорости с компенсацией отклонения. .

Изобретение относится к области точного приборостроения, преимущественно гироскопического, и может быть использовано при создании твердотельных волновых гироскопов и систем ориентации и навигации на их основе.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения подвижных объектов и может найти применение во всех районах Мирового океана, включая высокие и приполюсные широты.

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при разработке устройства, предназначенного для задания углов поворота изделия, например, датчика, закрепленного на его платформе, относительно двух горизонтальных осей.

Изобретение относится к горному делу - к технике контроля направленного горизонтального бурения, используется для определения горизонтального положения и поворота инструмента для формирования наклонных и горизонтальных скважин вокруг оси для последующего управления траекторией его движения.

Изобретение относится к автоматическому определению положения бурильной колонны при подземных горных работах, в которых скважины бурят буровыми станками с перфоратором.

Изобретение относится к определению параметров траекторий нефтяных, газовых, геотермальных, железорудных и др. .

Изобретения относятся к управлению угловым движением космических аппаратов (КА) и, в частности, к гироскопическим системам ориентации КА, снабженным аппаратурой наблюдения (АН) наземных объектов, на околокруговой орбите. При работе таких КА требуется исключение бокового сдвига изображения наземных объектов, например, в фокальной плоскости АН, вызванного суточным вращением Земли. Для этого КА разворачивают на путевой курсовой угол по закону косинуса с круговой частотой, равной орбитальной угловой скорости. Согласно предлагаемому способу одновременно с поворотом КА по курсу поворачивают КА на путевой угол крена по закону синуса с той же частотой. В результате приборная путевая плоскость, образованная осями крена и курса, оказывается повернутой относительно линии узлов орбиты на постоянный угол, равный амплитуде путевого угла. Поэтому в установившемся режиме энергия затрачивается не на повороты по курсу и крену, а лишь на угловую стабилизацию КА для противодействия внешним возмущающим воздействиям. Поворот визирной оси АН по крену относительно орбитальной системы координат в сторону наблюдаемых наземных объектов выполняют с учетом текущего программного угла поворота по крену. Предлагаемое устройство включает в себя приборное обеспечение для реализации описанного выше способа. Техническим результатом изобретений является исключение колебательного движения КА по курсу относительно плоскости орбитальной системы координат, а также запаздывания отработки программного угла курса и снижение тем самым расхода энергии, потребного для работы КА на орбите. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области космической техники и может быть использовано при создании гирокомпасной системы ориентации искусственного спутника Земли для околокруговой орбиты. Предложенное изобретение направлено на устранение влияния постоянной погрешности построителя местной вертикали (ПМВ) по крену и других погрешностей, действие которых эквивалентно погрешности ПМВ, на погрешности системы ориентации по крену и курсу без ухудшения динамики контуров коррекции системы. Заявленная гирокомпасная система ориентации искусственного спутника Земли содержит построитель местной вертикали по каналу крена, пять сумматоров, три усилительно-преобразующих устройства, блок датчиков угловых скоростей, три интегратора, три задатчика программной угловой скорости, блок формирования поправок по курсу и крену (БФП) и программно-временной задатчик режимов. Причем БФП выполнен в виде последовательно соединенных нормально разомкнутых контактов первого коммутатора, фильтра шумовых сигналов, например апериодического звена, цифрового арифметического устройства, масштабирующего устройства и нормально разомкнутых контактов второго коммутатора. 2 ил.

Изобретение относится к полусферическому резонатору, являющемуся элементом вибродачика угловой скорости. Полусферический резонатор (7) содержит колоколообразный элемент (4), закрепленный на основе (3), которая несет основные электроды (2), обращенные к кольцевому ободу (6.2) колоколообразного элемента, и, по меньшей мере, один охранный электрод (1), располагаемый рядом с основными электродами (2). По меньшей мере, часть внутренней поверхности (6.1) колоколообразного элемента и указанный кольцевой обод (6.2) покрыты электропроводящим слоем (6), который к тому же покрывает участок (6.3) наружной поверхности колоколообразного элемента, примыкающий к его кольцевому ободу. Изобретение обеспечивает минимизацию ошибок измерения угловой скорости и ограничивает демпфирование колебаний колоколообразного элемента, что повышает точность и надежность. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к навигации и может быть использовано, например, в качестве компаса и для определения севера. Способ определения курса осуществляется с помощью инерциального устройства (1), содержащего, как минимум, один вибрационный угловой датчик (3) с резонатором, связанным с детекторным устройством и устройством для ввода данного резонатора в состояние вибрации, соединенными с управляющим устройством, служащим для обеспечения первого режима работы, при котором вибрация может свободно изменяться в угловой системе координат резонатора, и второго режима работы, при котором поддерживается определенный угол колебаний вибратора в системе координат резонатора. Способ включает в себя управление указанным датчиком во втором режиме работы для сохранения заданного электрического угла поворота, соответствующего наименьшей величине погрешности датчика, и управление указанным датчиком в первом режиме работы для измерения курса и управления указанным датчиком во втором режиме работы после измерения курса и до следующего измерения с целью сохранения заданного электрического угла поворота. Изобретение позволяет ограничить нежелательное влияние режима прецессионного гироскопа на точность измерений. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и интегральной электроники, а именно к интегральным измерительным элементам величины угловой скорости. Гироскоп содержит две инерционные массы, выполненные в виде пластин с гребенчатыми структурами, на которых расположены пластины электродов, образующие с пластинами электродов, закрепленных на гребенчатых структурах диэлектрической подложки, плоские конденсаторы, являющиеся датчиками колебаний инерционных масс относительно диэлектрической подложки. Каждая инерционная масса закреплена в раме с помощью упругих элементов, которые размещены с возможностью совершения поступательных колебаний инерционных масс вдоль двух взаимно перпендикулярных осей, расположенных в плоскости диэлектрической подложки. Рама закреплена на диэлектрической подложке через торсионы, которые одними концами жестко соединены с рамой, а другими - с диэлектрической подложкой. Инерционные массы, рама, упругие элементы и гребенчатые структуры, закрепленные на раме и двух инерционных массах, расположены с зазором относительно диэлектрической подложки. Изобретение обеспечивает возможность измерения величины угловой скорости вокруг осей X и Y, расположенных взаимно перпендикулярно в плоскости диэлектрической подложки гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ). Сущность изобретения заключается в том, что магнитная система содержит кольцевой магнитопровод с П-образным сечением из магнитомягкого материала, на внутреннем выступе которого закреплен магнит с радиальной намагниченностью, образующий с внешним выступом магнитопровода рабочий зазор, при этом кромки полюсного наконечника и магнита закруглены. Закругление кромок приводит к снижению энергии магнитного поля у кромок полюса. Техническим результатом является снижение потерь энергии магнитной системы ДНГ, вызванной концентрацией поля у кромок магнита в пользу энергии поля рабочего зазора. 2 н.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гироскопическим системам, которые основаны на использовании вибрационных гироскопов. В гироскопической системе, содержащей по меньшей мере четыре вибрационных гироскопа, первое измерение обеспечивается вибрационным гироскопом, подлежащим калибровке, и второе измерение обеспечивается комбинацией измерений из других вибрационных гироскопов системы. На уровне вибрационного гироскопа, подлежащего калибровке, применяют начальную команду для предписания изменения позиции из первой вибрационной позиции во вторую вибрационную позицию. Калиброванное значение масштабного коэффициента вибрационного гироскопа, подлежащего калибровке, определяют на основании вычисленного значения в отношении изменения позиции, на основании периода времени, в течение которого применяется начальная команда, начальной команды, разности углов между первой и второй вибрационными позициями, измеренной согласно первому измерению, и разности углов, измеренной согласно второму измерению. Изобретение обеспечивает повышение точности калибровки в отношении значения масштабного коэффициента. 2 н. и 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к твердотельным волновым гироскопам (ТВГ), которые используются для определения угловых перемещений в составе блоков навигационных устройств наземной, морской, авиационной и космической техники. Способ возбуждения колебаний в чувствительном элементе ТВГ заключается в том, что для первоначального возбуждения и/или корректировки колебаний на рабочей и/или околорабочей частоте чувствительного элемента используются электромагниты (электромагнитные преобразователи), а для поддержания и/или корректировки колебаний на рабочей частоте используют электроды конденсаторов (электростатические преобразователи). Изобретение позволяет повысить точность измерений угла поворота и угловой скорости объектов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в различных устройствах ориентации подвижных объектов, в частности при производстве надежных малогабаритных гироскопов-акселерометров для приборов подземной навигации - инклинометров. Гироскоп содержит сферический ротор в корпусе с тремя парами ортогонально расположенных поддерживающих элементов, электронный блок управления подвесом ротора и блок определения положения вектора кинетического момента ротора. Каждый поддерживающий элемент выполнен в виде двухфазного статора вращения с основной и управляющей обмотками на зубцовом магнитопроводе. Магнитопроводы изолированы от корпуса и применены в качестве измерительных и (или) поддерживающих емкостных электродов, а магнитопроводы с основными обмотками использованы как поддерживающие и (или) измерительные электромагниты. Динамически несбалансированный ротор выполнен с вытянутым эллипсоидом инерции. Выходы блока определения положения вектора кинетического момента ротора (по сигналам биения несбалансированного ротора) соединены через усилительно-преобразовательные устройства с управляющими обмотками статоров вращения, что позволило придать предложенному гироскопу свойства свободного гироскопа при ограниченном времени выбега ротора, обусловленном, например, трением ротора об остатки газа в вакуумированном кожухе. Предложенный универсальный гироскоп может использоваться также в режиме датчика угловой скорости (ДУС) и как трехкомпонентный акселерометр. Гироскоп отличается простотой конструкции, его предполагается выполнять малогабаритным, с диаметром ротора менее 10 мм, для использования, например, в подземной навигации, в частности при определении траекторий буровых скважин. При этом малый размер ротора (особенно при полой конструкции) обусловливает высокую перегрузочную способность гироскопа (до 100g), необходимую при работе в забойном инклинометре. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к твердотельным волновым гироскопам (ТВГ), которые используются для определения угловых перемещений в составе блоков навигационных устройств наземной и авиационно-космической техники. Резонатор ТВГ можно рассматривать как тонкий упругий цилиндр, имеющий возможность совершать изгибные колебания в своей плоскости. Поведение цилиндрической оболочки в краевой области компенсируется использованием кольцевого цилиндрического элемента в резонаторе. Применение кольцевого цилиндрического элемента в конструкции цилиндрического резонатора способствует увеличению стабильности волновой картины в зависимости от выбранного варианта его расположения. 3 н. и 41 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх