Способ балансировки металлического беззубцового резонатора волнового твердотельного гироскопа



Способ балансировки металлического беззубцового резонатора волнового твердотельного гироскопа
Способ балансировки металлического беззубцового резонатора волнового твердотельного гироскопа

Владельцы патента RU 2560755:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к балансировке металлических резонаторов твердотельных волновых гироскопов (ВТГ) и может быть использовано при производстве навигационных приборов различного назначения. Способ балансировки металлического беззубцового цилиндрического резонатора волнового твердотельного гироскопа включает в себя измерение параметров первых четырех форм массового дефекта резонатора, погружение резонатора в ванну с электролитом и пропускание через его поверхность рассчитанного электрического заряда, регулируемого временем пропускания постоянного тока, величину которого выбирают в зависимости от состава электролита и металла резонатора, при этом цилиндрический резонатор погружают в электролит наклонно, устанавливают величину центрального угла цилиндрического клина погруженной части, равную α, и совмещают угол ориентации обрабатываемой поверхности цилиндрического клина с ориентацией удаляемой формы массового дефекта. Технический результат - уменьшение времени и трудоемкости процесса балансировки беззубцовых металлических цилиндрических резонаторов по первым 4-м формам массового дефекта. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к балансировке металлических резонаторов твердотельных волновых гироскопов (ВТГ) и может быть использовано при производстве навигационных приборов различного назначения.

Уровень техники

Резонатор является основной деталью ВТГ, и его качество в основном определяет точность гироскопа. Отклонение геометрии резонатора от идеальной осесимметричной формы приводит к возникновению массового дисбаланса, являющегося источником погрешности гироскопа. Распределение массы резонатора по окружному углу М(φ) можно представить в виде ряда Фурье:

где k - номер формы массового дефекта резонатора; М0 - равномерно распределенная масса резонатора по окружному углу; Mk - величина k-й формы массового дефекта резонатора; φk - ориентация k-й формы массового дефекта резонатора относительно единого условного нуля окружного угла.

При отклонении геометрии резонатора от осесимметричной формы Mk≠0. Согласно [Egarmin N.E., Yurin V.E. Introduction to theory of vibratory gyroscopes. M.: Binom, 1993] отличие от нуля M1, М2 или М3 приводит к колебаниям центра масс резонатора при работе гироскопа, дополнительному рассеянию энергии колебаний резонатора в местах его закрепления и к систематической погрешности ВТГ. При М4≠0 возникает расщепление

собственной частоты резонатора, приводящее к случайным погрешностям ВТГ. Для устранения массового дисбаланса резонатор балансируют по этим четырем формам массового дефекта, то есть определяют параметры М1, М2, М3, М4, φ1, φ2, φ3, φ4 и удаляют неуравновешенную массу.

Известен способ балансировки полусферического резонатора ВТГ (аналог) [Патент РФ №2147117, МПК G01C 19/56, Опубликовано: 27.03.2000] В этом способе неуравновешенную массу резонатора из кварцевого стекла измеряют с помощью пьезоэлектрического датчика и удаляют ионным лучом с поверхности резонатора по заданному закону.

Недостатком аналога является низкая производительность процесса балансировки, связанная с небольшой скоростью удаления материала потоком ионов. По оценке авторов время балансировки может составить несколько десятков часов.

Известен способ балансировки металлических зубчатых резонаторов (ближайший аналог) [Матвеев В.А., Лунин Б.С., Басараб М.А., Чуманкин Е.А. Балансировка металлических резонаторов волновых твердотельных гироскопов низкой и средней точности // Наука и образование. Электронное научно-техническое издание. №06, июнь 2013, Интернет-адрес статьи: http://technomag.bmstu.ru/doc/579179.html]. Известный способ балансировки металлического зубчатого резонатора включает измерение параметров неуравновешенной массы М1, М2, М3, М4, φ1, φ2, φ3, φ4, расчет массы, подлежащей удалению с каждого балансировочного зубца, и удаление ее с поверхности балансировочных зубцов путем электрохимического растворения, при этом каждый зубец погружают в отдельную ванну с электролитом и через поверхность каждого зубца пропускают электрический заряд, величину которого регулируют временем пропускания постоянного тока, величину которого выбирают в зависимости от состава электролита и металла резонатора.

Недостаток ближайшего аналога состоит в необходимости изготовления балансировочных зубцов на кромке резонатора, что представляет собой сложную и трудоемкую технологическую задачу.

Раскрытие изобретения

Задачей и техническим результатом предлагаемого способа является устранение недостатков прототипа и аналога, а именно существенное уменьшение времени и трудоемкости балансировки беззубцовых металлических цилиндрических резонаторов по первым четырем формам массового дефекта.

Результат достигается за счет электрохимического удаления неуравновешенной массы с поверхности резонатора, наклонно погруженного в электролит. Заявленный способ балансировки металлического беззубцового резонатора ВТГ включает измерение параметров первых четырех форм массового дефекта резонатора, погружение резонатора в ванну с электролитом и пропускание через поверхность резонатора рассчитанного электрического заряда, регулируемого временем пропускания постоянного тока, величину которого выбирают в зависимости от состава электролита и металла резонатора с помощью экспериментально определяемого коэффициента L, величина которого также зависит от состава электролита и металла резонатора.

При этом цилиндрический резонатор погружают в электролит наклонно, устанавливают величину центрального угла α цилиндрического клина погруженной части и совмещают ориентацию обрабатываемой поверхности цилиндрического клина с ориентацией удаляемой формы массового дефекта.

При удалении 1-й формы массового дефекта величиной M1 устанавливают α=180° и пропускают через обрабатываемую поверхность электрический заряд, равный

При удалении 2-й формы массового дефекта величиной М2 устанавливают α=65,9°, пропускают через обрабатываемую поверхность 1/2 электрического заряда

поворачивают резонатор вокруг оси симметрии на 180° и пропускают такой же электрический заряд (Q2/2).

При удалении 3-й формы массового дефекта величиной М3 устанавливают α=39,9°, пропускают через обрабатываемую поверхность 1/3 электрического заряда

затем дважды последовательно в одном направлении поворачивают резонатор на 120° вокруг оси симметрии и в каждом угловом положении пропускают через обрабатываемую поверхность такой же электрический заряд (Q3/3).

При удалении 4-й формы массового дефекта величиной М4 устанавливают α=29,9°, пропускают через обрабатываемую поверхность 1/4 рассчитанного электрического заряда

затем трижды последовательно в одном направлении поворачивают резонатор на 90° вокруг оси симметрии и в каждом угловом положении пропускают через обрабатываемую поверхность такой же электрический заряд (Q4/4).

Преимуществом заявленного способа является малое время и низкая трудоемкость балансировки беззубцовых цилиндрических резонаторов.

Перечень фигур

На фиг. 1 показано расположение резонатора в электрохимической ванне и схема подключения источника тока.

На фиг. 2 показаны зависимости коэффициентов C1, С2, С3, С4 от величины центрального угла цилиндрического клина, образующегося при наклонном погружении резонатора в электролит.

Осуществление изобретения

Цилиндрический беззубцовый резонатор ВТГ 1 с предварительно определенными на испытательном стенде значениями параметров 1-4 форм массового дефекта М1, М2, М3, М4, φ1, φ2, φ3, φ4 закрепляют в поворотном приспособлении 2 и погружают в электрохимическую ванну с электролитом 3 согласно фиг. 1. Изменением глубины погружения h и угла наклона β устанавливают величину центрального угла цилиндрического клина, равную α, зависящую от номера удаляемой формы массового дефекта. Поворачивают резонатор вокруг оси симметрии и совмещают угол ориентации удаляемой формы массового дефекта φk с ориентацией цилиндрического клина, образованного погруженной частью резонатора. Электрически соединяют резонатор с выходом источника постоянного тока 4. Другую клемму источника тока 4 через выключатель 5 соединяют с электродом 6. При замыкании выключателя 5 на интервал времени t по электрической цепи протекает постоянный ток I, при этом с погруженной в электролит внутренней и внешней поверхности резонатора удаляется равномерный по толщине слой металла массой m. Согласно закону Фарадея

где L - постоянный коэффициент, определяемый экспериментально, его величина зависит от состава электролита и металла резонатора.

Удельное распределение удаляемой массы по окружному углу m(φ) разлагается в ряд Фурье с удержанием первых четырех гармоник и постоянной составляющей с учетом соотношений для цилиндрического клина, приведенных в [Harris J.W., Stocker Н. Handbook of Mathematics and Computational Science. - New York: Springer-Verlag, 1998. - pp. 103-1041:

где h - максимальная глубина погружения; l - толщина удаленного металлического слоя; ρ - плотность металла резонатора, а коэффициенты Ck (k=1…4) равны

Коэффициент С0 характеризует равномерно распределенную массу, удаляемую с поверхности резонатора, величина которой не влияет на работу гироскопа.

При балансировке резонатора необходимо удалять 1, 2, 3, 4 формы массового дефекта резонатора независимо друг от друга. При этом следует учитывать, что балансировка любой k-й гармоники приводит к появлению кратных гармоник с номерами nk (n=2, 3, 4 …). Таким образом, при удалении 1-й формы дефекта масс образуются гармоники с номерами 2, 3, 4, а при удалении 2-й формы - гармоника с номером 4. Балансировка же 3-й и 4-й форм дефекта влечет за собой появление лишь старших гармоник с номерами >4, существенно не влияющих на характеристики прибора. В связи с этими обстоятельствами рекомендуемая последовательность удаления форм массового дефекта резонатора - в порядке возрастания номеров: 1, 2, 3, 4.

При удалении 1-й формы массового дефекта удельное распределение удаляемой электрохимическим травлением массы (на единицу окружного угла) описывается формулой

l1 - толщина слоя материала, удаляемая при электрохимическом травлении резонатора.

Согласно графику, приведенному на фиг. 2, при значении центрального угла цилиндрического клина α-α1=180° амплитуды гармоник с номерами 2, 3, 4 равны нулю: С2=С3=С4=0. При этом в ходе электрохимического травления удаляется только 1-я форма массового дефекта резонатора. Для этого с поверхности резонатора удаляют слой металла толщиной l1, отвечающей условию:

Так как при α=180° коэффициент С1=0,5, то условие (10) выполнено при значении l1 равном

Общая величина удаляемой массы m1 с поверхности резонатора при этом равна

Для электрохимического растворения этой массы через обрабатываемую поверхность резонатора пропускают электрический заряд Q1, равный

Необходимое время электрохимического травления t1 при этом равно

При удалении 2-й формы массового дефекта резонатора электрохимическое травление поверхности проводят в два этапа. На первом этапе в установленном положении резонатора пропускают через обрабатываемую поверхность 1/2 рассчитанного электрического заряда. На втором этапе поворачивают резонатор вокруг оси симметрии на 180° и пропускают через обрабатываемую поверхность такой же заряд. В этом случае угловое распределение удаляемой массы (на единицу окружного угла) m2(φ) имеет вид

l2 - толщина слоя материала, удаляемая при электрохимическом травлении в каждом из двух положений резонатора.

Согласно графику (фиг. 2) при значении угла α=α2=65,9° коэффициент С4=0. В этом случае, согласно (15), при двухэтапном электрохимическом травлении удаляется только 2-я форма массового дефекта резонатора, для чего в каждом из двух положений резонатора удаляют слой металла толщиной l2, отвечающей условию

При α=65,9° коэффициент С2=0,273 и условие (16) выполнено при

Общая величина массы, удаляемой в ходе вышеуказанной электрохимической обработки, равна

Для электрохимического растворения этой массы через обрабатываемую поверхность резонатора пропускают общий электрический заряд, равный

При электрохимической обработке в каждом из двух угловых положений резонатора через его обрабатываемую поверхность пропускают 1/2 рассчитанного электрического заряда Q2. Время электрохимического травления t2 в каждом из двух угловых положений резонатора:

При удалении 3-й формы массового дефекта резонатора электрохимическое травление поверхности проводят в три этапа. На первом этапе в установленном положении резонатора пропускают через обрабатываемую поверхность 1/3 рассчитанного электрического заряда. На втором этапе поворачивают резонатор вокруг оси симметрии на 120° и пропускают через обрабатываемую поверхность такой же заряд. На третьем этапе поворачивают резонатор вокруг оси симметрии в том же направлении на 120° и пропускают через обрабатываемую поверхность такой же заряд.

В этом режиме электрохимического травления угловое распределение удаляемой массы (на единицу окружного угла) m3(φ) имеет вид

где l3 - толщина слоя материала, удаляемая при электрохимическом травлении в каждом из трех положений резонатора.

Согласно графику, приведенному на фиг. 2, при значении α=α3=39,9° величина коэффициента С3 максимальна. При этом значении угла α толщина удаляемого слоя l3, необходимая для устранения массового дефекта резонатора по 3-й форме, минимальна, что обеспечивает максимальную эффективность балансировки, для чего в каждом положении резонатора удаляют слой материала толщиной l3, отвечающей условию

При α=39,9° коэффициент С3=0,185 и условие (22) выполнено при

Общая величина удаляемой в ходе вышеописанной электрохимической обработки массы m3, необходимая для устранения 3-й формы массового дефекта резонатора величиной М3, равна

Для электрохимического растворения слоя общей массой m3 через поверхность резонатора должен быть пропущен общий электрический заряд, равный

При электрохимической обработке в каждом из трех положений резонатора через его поверхность пропускают 1/3 рассчитанного электрического заряда Q3. Время электрохимического травления t3 в каждом из трех положений резонатора:

При удалении 4-й формы массового дефекта резонатора электрохимическое травление поверхности проводят в четыре этапа. На первом этапе в установленном положении резонатора пропускают через обрабатываемую поверхность 1/4 рассчитанного электрического заряда. На втором этапе поворачивают резонатор вокруг оси симметрии на 90° и пропускают через обрабатываемую поверхность такой же заряд. На третьем этапе поворачивают резонатор вокруг оси симметрии в том же направлении на 90° и пропускают через обрабатываемую поверхность такой же заряд. На четвертом этапе поворачивают резонатор вокруг оси симметрии в том же направлении на 90° и пропускают через обрабатываемую поверхность такой же заряд.

При этом режиме электрохимического травления угловое распределение удаляемой массы (на единицу окружного угла) m4(φ) имеет вид

где l4 - толщина слоя материала, удаляемая при электрохимическом травлении в каждом из четырех положений резонатора.

Согласно графику, приведенному на фиг. 2, при значении α=α4=29,9° величина коэффициента С4 максимальна. При этом значении угла α толщина удаляемого слоя l4, необходимая для устранения массового дефекта резонатора по 4-й форме, минимальна, что обеспечивает максимальную эффективность балансировки. Для устранения 4-й формы массового дефекта резонатора величиной М4 в каждом из 4-х положений резонатора удаляют слой металла толщиной l4, отвечающей условию

При α=29,9° коэффициент С4=0,139 и условие (28) выполнено при

Общая величина удаляемой в ходе электрохимической обработки массы m4, необходимая для устранения 4-й формы массового дефекта резонатора величиной М4, равна:

Для электрохимического растворения слоя общей массой m4 через поверхность резонатора должен быть пропущен общий электрический заряд, равный

При электрохимической обработке в каждом из четырех положений резонатора через его поверхность пропускают 1/4 рассчитанного электрического заряда Q4. Время электрохимического травления t4 в каждом из четырех положений резонатора:

Теоретически дефекты могут удаляться в произвольном порядке, но практически, как правило, в порядке убывания амплитуд обычно по порядку номеров: 1, 2, 3, 4 (см. фиг. 2).

Пример

Поясним процедуру удаления массового дисбаланса резонатора следующим примером. Проводят устранение массового дефекта 4-й формы величиной М4=10 мг в металлическом цилиндрическом беззубцовом резонаторе, изготовленном из нержавеющей стали. Пусть ориентация массового дефекта относительно условного нуля резонатора составляет φ4=0°.

Цилиндрический металлический беззубцовый резонатор ВТГ 1 с предварительно определенными значениями параметров 4-й формы массового дефекта закрепляют в поворотном приспособлении 2 и погружают в электрохимическую ванну с электролитом 3 согласно фиг. 1 на глубину h. Изменением угла наклона β устанавливают величину центрального угла цилиндрического клина, равную α=29,9°. Поворачивают резонатор вокруг оси симметрии и совмещают угол ориентации удаляемой формы массового дефекта φ4 с ориентацией цилиндрического клина, образованного погруженной частью резонатора (плоскость O-O1-О2, фиг. 1). Электрически соединяют резонатор с выходом источника постоянного тока 4. Другую клемму источника тока 4 через выключатель 5 соединяют с электродом 6. В качестве электролита могут быть использованы любые известные специалистам электролиты, используемые для электрохимического растворения. Предпочтительны кислотные электролиты, обеспечивающие растворение продуктов, образующихся при электрохимическом растворении металла. Для электрохимической обработки нержавеющей стали может быть использован кислотный электролит следующего состава [Розбери Ф. Справочник по вакуумной технике и технологии. 1972. - М.: Энергия. - 456 с.]:

Азотная кислота концентрированная 70%
Уксусная кислота концентрированная 30%

Экспериментально определенное авторами значение коэффициента L при электрохимическом травлении нержавеющей стали в указанном электролите составляет L=0,176 мг/Кл. Общая удаляемая масса согласно (30) составляет m4=12,65 мг, а общий пропускаемый заряд согласно (31) равен Q4=71,877 Кл. Время электрохимического травления при токе I=0,1 А составляет t4=179,6 с. Для удаления неуравновешенной массы замыкают электрическую цепь выключателем 5 на время 179,6 с. Затем поворачивают резонатор вдоль оси симметрии на 90°, например, по часовой стрелке и замыкают электрическую цепь выключателем 5 на время 179,6 с. Повторяют эту операцию еще два раза, поворачивая каждый раз резонатор на 90° по часовой стрелке и замыкая электрическую цепь на 179,6 с. После электрохимической обработки резонатор промывают дистиллированной водой и сушат.

Удаление других форм массового дефекта резонатора проводят аналогичным образом.

Предложенная процедура удаления неуравновешенной массы позволяет балансировать беззубцовый металлический цилиндрический резонатор ВТГ по 1, 2, 3, 4-й формам его массового дефекта с низкой трудоемкостью (по сравнению с прототипом и аналогом). Из приведенного примера следует, что общее время обработки в предложенном способе составляет около 12 минут. По оценке авторов при удалении такой же неуравновешенной массы ионно-плазменным травлением (аналог) необходимо около 2 часов. При удалении неуравновешенной массы с зубцов (прототип) необходимо примерно такое же время, что и в предложенном способе, однако резонатор должен иметь балансировочные зубцы, нарезка которых требует 2…3 часов. Таким образом, время и трудоемкость балансировки беззубцовых металлических цилиндрических резонаторов ВТГ предложенным способом может снизиться до 10 раз.

1. Способ балансировки металлического беззубцового цилиндрического резонатора волнового твердотельного гироскопа, включающий измерение параметров первых четырех форм массового дефекта резонатора, погружение резонатора в ванну с электролитом и пропускание через его поверхность рассчитанного электрического заряда, регулируемого временем пропускания постоянного тока, величину которого выбирают в зависимости от состава электролита и металла резонатора, отличающийся тем, что цилиндрический резонатор погружают в электролит наклонно, устанавливают величину центрального угла цилиндрического клина погруженной части, равную α, и совмещают угол ориентации обрабатываемой поверхности цилиндрического клина с ориентацией удаляемой формы массового дефекта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при удалении 1-й формы массового дефекта величиной М1 устанавливают α=180° и пропускают через обрабатываемую поверхность электрический заряд, равный Q1=2πM1/L, где L - экспериментально определяемый коэффициент, зависящий от состава электролита и металла резонатора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при удалении 2-й формы массового дефекта величиной М2 устанавливают α=65,9°, пропускают через обрабатываемую поверхность 1/2 электрического заряда Q2=2,756М2/L, поворачивают резонатор вокруг оси симметрии на 180° и пропускают такой же электрический заряд (Q2/2).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при удалении 3-й формы массового дефекта величиной М3 устанавливают α=39,9°, пропускают через обрабатываемую поверхность 1/3 электрического заряда Q3=1,685М3/L, затем дважды последовательно в одном направлении поворачивают резонатор на 120° вокруг оси симметрии и в каждом угловом положении пропускают через обрабатываемую поверхность такой же электрический заряд (Q3/3).

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при удалении 4-й формы массового дефекта величиной М4 устанавливают α=29,9°, пропускают через обрабатываемую поверхность 1/4 электрического заряда Q4=1,265М4/L, затем трижды последовательно в одном направлении поворачивают резонатор на 90° вокруг оси симметрии и в каждом угловом положении пропускают через обрабатываемую поверхность такой же электрический заряд (Q4/4).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. Чувствительный элемент микросистемного гироскопа содержит корпусную кремниевую пластину, симметрично расположенные внутри друг друга и разделенные равномерными зазорами внешнюю и внутреннюю подвижные рамки, при этом внешняя рамка соединена с корпусной кремниевой пластиной и с внутренней рамкой посредством упругих торсионов, продольные оси каждой пары торсионов взаимно перпендикулярны, между корпусной кремниевой пластиной и подвижными рамками образован посредством сквозного анизотропного травления зазор, на одну сторону корпусной кремниевой пластины жестко присоединена изоляционная обкладка с нанесенными на нее неподвижными проводящими электродами электростатического силового преобразователя, задающего принудительные колебания внутренней рамки, при этом на обе стороны корпусной кремниевой пластины присоединены изоляционные обкладки, на которые нанесены электроды электростатического силового преобразователя, задающего принудительные колебания внутренней рамки, электроды емкостного преобразователя перемещений и электроды силового электростатического преобразователя обратной связи, внешняя подвижная рамка является подвижным проводящим электродом электростатического силового преобразователя обратной связи, компенсирующего момент от действия кориолисовой силы, и подвижным проводящим электродом емкостного преобразователя перемещений.

Настоящее изобретение раскрывает устройство и способ изготовления гиродатчика (2), содержащего: чувствительный элемент (4), предназначенный для вибрирования; держатель (8) электродов, на котором могут быть размещены электроды (20) для возбуждения чувствительного элемента (4) и электроды (20) для обнаружения вибрации чувствительного элемента (4); и опорные стержни (16), предназначенные для поддержки держателя (8) электродов; отличающегося тем, что опорные стержни (16) имеют по меньшей мере один выступающий конец (17).

Кориолисов гироскоп (1) включает в себя систему масс, в которой могут возбуждаться колебания параллельно первой оси, при этом может регистрироваться отклонение системы масс вследствие кориолисовой силы вдоль второй оси, которая проходит перпендикулярно первой оси, и по меньшей мере один первый корректировочный модуль (30) и по меньшей мере один второй корректировочный модуль (40), которые соответственно содержат множество неподвижных корректировочных электродов (31, 32, 41, 42) и подвижных корректировочных электродов (24, 25, 26, 27), при этом неподвижные корректировочные электроды (31, 32, 41, 42) проходят в направлении первой оси и жестко соединены с подложкой посредством соответствующих анкерных структур (33, 43), а подвижные корректировочные электроды (24, 25, 26, 27) образуют часть системы масс.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано, например, в системах ориентации и навигации летательных аппаратов. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к технологии сборки волновых твердотельных гироскопов (ВТГ) и может быть использовано при производстве навигационных приборов и систем для самолетов, катеров, космических аппаратов, бурильных установок.

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах средней точности инерциального управления объектами бескарданного типа. Твердотельный волновой гироскоп содержит цилиндрический резонатор, смонтированный в корпусе, и расположенные на нижней пластине восемь пьезоэлементов, закрепленных с помощью клея.

Предлагаемый способ может быть использован при изготовлении и подготовке к работе волновых твердотельных гироскопов (ВТГ). Определение параметров ВТГ заключается в том, что измеряют амплитуды колебаний резонатора на частотах вблизи резонанса в стационарных режимах, по измеренным значениям амплитуд колебаний и частот формируют вектор и матрицу с линейными относительно амплитуд элементами.

Изобретение относится к акустоэлектронным приборам, предназначенным для преобразования угловой скорости вращения основания в электрический сигнал. Микроакустомеханический гироскоп содержит основание, структуру инерционных масс, размещенных в шахматном порядке, пьезоэлектрические преобразователи и измерительные ВШП суммарного поля ПАВ от регулярной структуры инерционных масс.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой твердотельный волновой гироскоп. Гироскоп имеет вакуумируемый корпус в виде полусферической оболочки с равномерной толщиной, на внешней стороне которого размещены три установочно-закрепительных элемента, разнесенных относительно друг друга на 120°, а на внутренней - три конусных сегментных элемента, смещенных на 60° относительно установочно-закрепительных элементов, для установки комбинированной информационно-возбудительной платы с использованием кольцевой разрезной пружины.

Изобретение относится к гироскопическому датчику (2), содержащему: чувствительный элемент (4), выполненный с возможностью вибрирования; электрододержатель (8), способный поддерживать электроды (20) возбуждения/обнаружения для возбуждения чувствительного элемента (4) и обнаружения вибрации чувствительного элемента (4); и элементы (10, 16) для установки электрододержателя (8); характеризующийся тем, что поддерживающие элементы (10, 16) содержат основание (10), выполненное из материала, имеющего плотность менее чем 5 кг/дм3, и квадратный корень отношения модуля Юнга, деленного на указанную выше плотность больше чем 9 ГПа1/2дм3/2/кг-1/2.

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании таких средств измерения угловой скорости движения основания, как вибрационные гироскопы. Микромеханический вибрационный гироскоп содержит основание, инерционный диск, имеющий одинаковую толщину и закрепленный на основании с помощью внутреннего упругого подвеса, систему электростатического возбуждения колебаний диска, состоящую из гребенчатых двигателей возбуждения и датчиков углового положения, систему управления выходными колебаниями, состоящую из электродов емкостного съема и электродов управления, расположенных на основании под инерционным диском и закрепленных на площадке, связанной с основанием с помощью упругого подвеса, что способствует синфазным перемещениям электродов и инерционного диска при действии постоянного ускорения или вибрации. Этим обеспечивается постоянство зазора в системе управления выходными колебаниями и неизменность масштабного коэффициента прибора. Техническим результатом является снижение чувствительности гироскопа к постоянным поступательным ускорениям и вибрации, что обеспечивает уменьшение помехи и повышение эксплуатационных характеристик гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области навигационной техники, а именно к конструкции микромеханических вибрационных гироскопов. Вибрационный гироскоп содержит дисковый ротор в упругом подвесе в виде пружины, связывающей ротор с неподвижной опорой, и статоры с электродами привода крутильных колебаний ротора и емкостных датчиков для определения его угловых смещений относительно двух взаимно перпендикулярных осей, ортогональных к оси крутильных колебаний ротора. Ротор, пружина и неподвижная опора выполнены из одной пластины диэлектрического материала с электропроводящим покрытием, при этом пружина соединяет внешнюю часть ротора с неподвижной опорой и выполнена в виде четырехзаходной спирали с ограниченным разворотом витков на угол, примерно равный α=π(1±0,2). В центральной части ротора, свободной от электропроводящего покрытия, выполнено отверстие с 2n (n=2, 3, 4…) зубцами для взаимодействия соответственно с 2n электродами привода крутильных колебаний. Технический результат - повышение точности и упрощение изготовления вибрационного гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к балансировке кварцевых полусферических резонаторов твердотельных волновых гироскопов (ВТГ) и может быть использовано при производстве навигационных приборов различного назначения. Способ балансировки кварцевого полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа по предварительно определенным величинам параметров первых четырех форм массового дефекта резонатора заключается в том, что кварцевый полусферический резонатор радиуса R устанавливают в положение, при котором ось его симметрии горизонтальна, а единый нуль окружного угла находится в нижнем положении, поворачивают резонатор вокруг оси симметрии на угол Δφ относительно единого нуля окружного угла и в этом положении частично погружают резонатор в травильный раствор, устанавливая удвоенный зенитный угол сферического сегмента обрабатываемой поверхности 2α, а затем проводят химическое травление в течение времени t. Технический результат - уменьшение времени и трудоемкости процесса балансировки кварцевых полусферических резонаторов по первым 4-м формам массового дефекта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к микросистемным гироскопам камертонного типа. Предложенный камертонный микрогироскоп содержит корпусную монокремниевую пластину и две чувствительные массы, каждая из которых подвешена с помощью упругих растяжек на консолях, которые, в свою очередь, жестко закреплены на центральной балке. На неподвижных обкладках микрогироскопа выполнены проводящие электроды. Поверхности указанных проводящих электродов, а также поверхности чувствительных масс выполнены пористыми. Причем поры заполнены проводящим материалом, значение плотности которого превышает значение плотности пористого материала. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности микромеханического гироскопа. 4 ил.

Изобретение относится к измерениям угловой скорости, а именно к микроэлектромеханической системе (МЭМС) для датчика угловой скорости. МЭМС помещена между первой и второй композитными пластинами типа кремний-изолятор, состоящими из множества структурированных кремниевых элементов, электрически изолированных друг от друга изоляционным материалом. МЭМС содержит монокристаллическую кремниевую подложку, структурированную для формирования детекторной системы и рамки, причем детекторная система полностью отделена от окружающей ее рамки, расположенной между сопряженными с ней поверхностями первой и второй композитных пластин, так что детекторная система герметизирована в полости, сформированной первой и второй композитными пластинами и рамкой. При этом детекторная система содержит две сейсмические массы, каждая из которых имеет переднюю и заднюю поверхности; две приводные перемычки, каждая из которых имеет первый конец, соединенный с сейсмической массой, и второй конец, соединенный с первой и второй композитными пластинами посредством фиксированных пьедесталов, выполненных на кремниевой подложке, и работающую на изгиб пружину, непосредственно соединяющую между собой две сейсмические массы и выполненную с возможностью синхронизации их первичного движения. Каждая сейсмическая масса имеет первую вращательную степень свободы относительно оси, по существу, перпендикулярной плоскости кремниевой подложки, а сейсмические массы и приводные перемычки сформированы с возможностью иметь вторую вращательную степень свободы относительно оси, по существу, совпадающей с продольной осью приводных перемычек. Детекторная система содержит также средство для генерирования и детектирования первичного движения, состоящего в первичных осцилляциях двух сейсмических масс, в противофазе, в соответствии с первой вращательной степенью свободы, и средство для детектирования вторичного движения, состоящего во вторичных осцилляциях двух сейсмических масс, в противофазе, в соответствии со второй вращательной степенью свободы. При этом средство для генерирования и детектирования первичного движения и средство для детектирования вторичного движения сформированы на передней и на задней поверхностях каждой из первой и второй сейсмических масс, а детекторная система выполнена с возможностью возникновения в ней, при придании системе угловой скорости вокруг третьей оси, по существу, лежащей в плоскости кремниевой подложки и перпендикулярной продольной оси перемычек, силы Кориолиса, вызывающей вторичные осцилляции сейсмических масс. Изобретение обеспечивает повышение точности и стабильности измерений. 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к акустоэлектронным приборам, предназначенным для преобразования угловой скорости вращения основания в электрический сигнал. Сущность изобретения заключается в том, что на внешней поверхности несущего основания выполнен трапецеидальный выступ, размещенный зеркально трапецеидальному выступу на внутренней поверхности несущего основания и совпадающий с ним по форме и размерам, тонкая пленка из пьезоэлектрика с установленной на ней регулярной структурой инерционных масс и измерительными встречно-штыревыми преобразователями для каждого из направлений вращения несущего основания установлены на поверхности малого основания трапецеидального выступа, выполненного на внешней поверхности несущего основания, на поверхности малого основания трапецеидального выступа, выполненного на внутренней поверхности несущего основания, дополнительно установлены тонкая пленка из пьезоэлектрика с установленной на ней регулярной структурой инерционных масс, размещенных в шахматном порядке, и измерительными встречно-штыревыми преобразователями для каждого из направлений вращения несущего основания, при этом на боковых поверхностях трапецеидального выступа, выполненного на внешней поверхности несущего основания, дополнительно симметрично друг другу установлены активные пьезоэлектрические преобразователи, которые обеспечивают возбуждение продольных акустических волн в материале несущего основания в направлениях, определяемых углом, заданным положением боковых поверхностей трапецеидального выступа относительно внутренней поверхности несущего основания, и в противофазе по отношению к активным пьезоэлектрическим преобразователям, размещенным на боковых поверхностях трапецеидального выступа на внутренней поверхности несущего основания, выходы измерительных встречно-штыревых преобразователей, размещенных на поверхности малых оснований трапецеидальных выступов, расположенных по обе стороны несущего основания, попарно электрически соединены со входами сумматоров, а выходы последних электрически соединены со входами сумматоров, соответственно для каждого из направлений вращения несущего основания. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение уровня полезного сигнала по сравнению с уровнем шумовых сигналов. 5 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при построении одноосных и трехосных измерителей параметров движения - угловых скоростей и линейных ускорений для инерциальных навигационных систем и пилотажных систем управления подвижных объектов. Заявлен способ компенсации температурной зависимости систематических составляющих дрейфа гироскопических датчиков, включающий измерение в заводских условиях, в процессе отладки чувствительных элементов, значения систематических составляющих в виде нулевых сигналов и масштабных коэффициентов при фиксированных значениях ряда температур в рабочем диапазоне, описание кусочно-линейной или полиномной аппроксимацией зависимости нулевого сигнала и масштабного коэффициента от температуры. При этом измерение систематических составляющих в виде нулевых сигналов и масштабных коэффициентов при фиксированных значениях ряда температур в рабочем диапазоне осуществляют в процессе по меньшей мере двух запусков чувствительных элементов. Рассчитывают средние значения нулевых сигналов и масштабных коэффициентов при фиксированных значениях ряда температур в рабочем диапазоне, полученных в запусках. По полученным средним значениям определяют коэффициенты кусочно-линейной или полиномной аппроксимации температурной зависимости. Затем эти коэффициенты записывают в микроконтроллер для возможности осуществления алгоритмической компенсации температурной зависимости нулевых сигналов и масштабных коэффициентов в процессе эксплуатации. Технический результат - повышение точностных характеристик гироскопических датчиков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерительной технике, и предназначено для измерения угловой скорости, например, в системах управления, навигации, стабилизации и наведения. Инерционные массы (1, 2), на поверхности которых напылены токопроводящие дорожки (19, 20), размещены на упругих элементах подвеса (3, 4) в зазоре между двумя постоянными магнитами (6). Датчики положения состоят из пар излучателей (11, 12, 15, 16) и фотоприемников (17, 18) или двухсегментных фотоприемников (13, 14). Инерционные массы (1, 2) совершают автоколебания под действием знакопеременного сигнала, формируемого в цепи обратной связи, состоящей из триггеров Шмидта (28, 32), амплитудных детекторов (29, 33) и сумматоров (27, 31). Наличие входного воздействия приводит к смещению центра колебаний инерционных масс и возникновению временной модуляции выходного сигнала, получаемого после обработки на микроконтроллере (30). Технический результат заключается в большей помехозащищенности и измерении угловых скоростей с большей точностью и расширенным частотным диапазоном. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к гироскопии, и может быть использовано в системах управления. Твердотельный волновой гироскоп содержит герметичный корпус, состоящий из кожуха и основания с выводами, во внутренней полости которого установлен центрирующий элемент, обеспечивающий соосное расположение резонатора, емкостной системы регистрации колебаний оболочки резонатора и электромагнитной системы возбуждения и поддержания колебаний оболочки резонатора, при этом электромагнитная система возбуждения и поддержания колебаний оболочки резонатора выполнена в виде электромагнитов, сердечники которых имеют П-образную форму, равномерно расположенных по окружности оболочки резонатора, причем плоскость симметрии каждого электромагнита, проходящая через полюса, параллельна оси симметрии резонатора и проходит через нее. Технический результат – повышение точности и сокращение времени измерений. 9 ил.

Изобретение относится к гироскопическим приборам, а именно к датчикам угловой скорости, основанным на Кориолисовых силах, и может быть использовано для измерения угловой скорости. Интегральный микромеханический гироскоп, выполненный из полупроводникового материала, содержит рамку, закрепленную на диэлектрическом основании в неподвижных анкерах через упругие перемычки (4). На рамке выполнены гребенчатые структуры вибропривода. Первое промежуточное тело (7) закреплено на упругих перемычках (9) внутри рамки. Первое инерционное тело (11) расположено на упругих перемычках (12) внутри первого промежуточного тела (7) и связано с неподвижными анкерами (13) через упругие перемычки (14). На первом инерционном теле (1) выполнены подвижные части сенсорных электродов (15), неподвижные части которых закреплены на диэлектрическом основании. Анкеры, неподвижные части вибропривода, неподвижные части сенсорных электродов зафиксированы на диэлектрическом основании. Внутри рамки дополнительно расположено второе промежуточное тело (8), которое связано с рамкой через упругие перемычки (10). Второе инерционное тело (16) расположено внутри второго промежуточного тела (8) и связано с ним через упругие перемычки (17), а также связано с неподвижными анкерами (18) через упругие перемычки (19). Под вторым инерционным телом (16) расположен неподвижный планарный электрод, закрепленный на диэлектрическом основании. Данное изобретение позволяет проводить измерения двух составляющих угловой скорости. 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-08-20 2015-08-19T17:24:39
Наверх