Вибрационный гироскоп

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.

 

Область техники

Изобретение относится к области навигационной техники, а именно - к конструкции микромеханических вибрационных гироскопов.

Предшествующий уровень техники

К настоящему времени известно большое количество конструкций вибрационных гироскопов, например, представленных в статье И. Шахновича «МЭМС-гироскопы -единство выбора», журнал «Электроника: Наука, Технология, Бизнес» - системы навигации, 1/2007, стр. 75-85. Принцип действия этих гироскопов основан на использовании инерционной массы в упругом подвесе, которая приводится, например, в колебательное движение. При вращении такой системы по оси, перпендикулярной оси колебаний, на массу действует сила Кориолиса, создающая момент, ортогональный оси колебаний и оси вращения системы, приводящий к угловым смещениям массы, пропорциональным угловой скорости вращения системы. Используются различные конструкции упругих подвесов колеблющейся массы, которые определяют чувствительность и точность вибрационных гироскопов. В статье описаны разнообразные упругие подвесы колеблющейся массы, например, в виде торсионов, полукруглых спиц, Z-образных перемычек.

Аналогом данного изобретения является гироскоп по патенту США №5535902, содержащий диск - резонатор (инерционную массу) в двойном упругом подвесе в виде полукруглых спиц и торсиона. Привод крутильных колебаний использует зубчатую структуру на периферии диска. Определение выходных угловых смещений диска осуществляется с помощью емкостного датчика в виде электродов, взаимодействующих с проводящей поверхностью диска. Недостатки такого гироскопа - сложность упругого подвеса и возможность измерения угловой скорости только относительно одной оси (однокомпонентный гироскоп).

Известен также гибридный микромеханический вибрационный гироскоп по патенту РФ №2485444, 2013, в котором упругий подвес диска-ротора выполнен в виде четырех Г-образных перемычек (названных не вполне корректно «четырьмя спиралями с прямоугольными участками»), помещенных в рамки с дополнительными упругими элементами в виде двух взаимно перпендикулярных торсионов. Привод крутильных колебаний диска содержит печатные обмотки, взаимодействующие с магнитными полями постоянных магнитов. Датчики моментов, компенсирующих выходные угловые смещения диска по двум взаимно перпендикулярным осям (двухкомпонентный гироскоп), также выполнены в виде печатных обмоток и постоянных магнитов. Такая конструкция является весьма сложной, в частности, из-за применения специфичного комбинированного упругого подвеса диска-ротора.

За прототип изобретения принят двухкомпонентный вибрационный гироскоп по патенту США №5511419, в котором центральная часть диска-ротора соединена с корпусом с помощью упругого подвеса в виде двухзаходной многовитковой спиральной пружины. Для определения выходных угловых смещений ротора использованы емкостные датчики. Привод колебательных движений ротора выполнен в виде конденсаторов с подвижными пластинами-электродами, размещенными на периферии ротора. Для обеспечения эффективной работы такого привода требуется вакуумирование рабочей полости прибора, чтобы обеспечить высокую допустимую напряженность электрического поля между пластинами конденсаторов привода, установленных с зазорами порядка нескольких микрометров. Главный недостаток этого гироскопа состоит в том, что двухзаходная спиральная пружина подвеса ротора не обеспечивает равенства мод собственных угловых колебаний ротора, необходимого для обеспечения высокой чувствительности гироскопа.

Приблизиться к этому равенству мод, например, для двух выходных осей ротора, можно при использовании большого числа витков пружины. Однако за этим следует существенное снижение линейных жесткостей по всем трем координатным осям подвеса, что обусловливает соответствующее уменьшение перегрузочной способности гироскопа даже при использовании облегченного ротора с отверстиями при массе, равной десятым долям грамма. В свою очередь это вступает в противоречие со стремлением обеспечить высокую точность измерения угловых скоростей благодаря увеличению кинетического момента ротора при большом моменте инерции по оси крутильных колебаний.

Кроме этого, выполнение большого числа витков пружины, помещенной в центральную часть миниротора, вызывает явные затруднения при изготовлении ее из таких материалов, как кварцевое стекло и кремний.

Сущность изобретения

Технический результат изобретения заключается в повышении точности и упрощении изготовления вибрационного гироскопа с использованием угловых колебаний дискового ротора в упругом подвесе при помощи емкостных датчиков для определения выходных угловых смещений ротора.

Технический результат достигается тем, что ротор, пружина и неподвижная опора (корпус) выполнены из одной пластины диэлектрического материала, например кварцевого стекла, с электропроводящим покрытием, при этом пружина, соединяющая внешнюю часть ротора с неподвижной опорой, выполнена в виде четырехзаходной спирали с ограниченным разворотом витков на угол, примерно равный α=π(1±0,2), а 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.

Для повышения точности гироскопа ротор, пружина и неподвижная опора могут быть составлены из двух прилегающих друг к другу частей, одна из которых имеет пружину с вращением витков спиралей в сторону, противоположную вращению спиралей другой части.

Перечень чертежей

На фиг. 1 представлен общий вид (а), вид в плане (б) со штриховыми скрытыми линиями и вид в разрезе (в) предложенного гироскопа.

На фиг. 2 показаны ротор, спиральная пружина и неподвижная часть, примененные в гироскопе (а - общий вид, б - вид в плане, в - вид в разрезе) с внутренним отверстием с шестью зубцами в центральной части диэлектрической пластины.

На фиг. 3 показан общий вид (а), вид в плане (б) и разрез (в) одного из статоров гироскопа с выводами от электродов датчиков угловых смещений ротора и электродов привода колебаний ротора.

На фиг. 4 показан активный элемент предложенного гироскопа, составленный из двух частей со спиральными пружинами с разным направлением вращения витков.

Фиг. 5 иллюстрирует взаимное статическое положение отверстия с зубцами ротора и электродов привода колебаний при четырехзубцовом исполнении.

На фиг. 6 показана блок-схема электронного обеспечения привода крутильных колебаний ротора с элементами подстройки моды его угловых колебаний и стабилизации амплитуды этих колебаний.

На фиг. 7 показана блок-схема стабилизации ротора относительно его выходных угловых смещений, определяющих составляющие угловой скорости движения прибора.

На фиг. 1-7 приняты следующие обозначения:

1 - гироскоп,

2 - ротор гироскопа,

3 - спиральная пружина,

4 - неподвижная опора,

5 - первый статор,

6 - второй статор,

7 - электропроводящее покрытие,

8, 9 - проставки,

10, 11 - инвертированные источники высокочастотных напряжений схемы привода,

12, 13 - разнополярные источники опорных постоянных напряжений схемы привода,

14 - регулятор величины опорных напряжений схемы привода,

15 - источник напряжения с частотой колебаний ротора,

16 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления,

17 - высокочастотный демодулятор схемы привода,

18 - низкочастотный демодулятор,

19 - схема сравнения,

20 - задатчик - регулятор амплитуды колебаний ротора,

21 - источник постоянного регулируемого опорного напряжения схемы стабилизации,

22 - источник высокочастотного напряжения схемы стабилизации,

23, 24 - дифференциальные датчики токов емкостных датчиков угловых смещений ротора,

25, 26 - высокочастотные демодуляторы схемы стабилизации,

27, 28 - усилители - инверторы схемы стабилизации.

Вибрационный гироскоп 1 (фиг. 1а) содержит ротор 2 (фиг. 1в), пружину 3 и неподвижную опору 4, выполненные из одной пластины диэлектрического материала (например, кварцевого стекла) с двухсторонним электропроводящим покрытием 7 (например, из напыленного алюминия). Электрические выводы э1 и э2 от покрытий выполнены в виде выступов проставок 8 и 9. Пружина 3, соединяющая внешнюю часть ротора с неподвижной опорой, выполнена в виде четырехзаходной спирали (фиг. 2) с ограниченным разворотом витков на угол, равный α=π(1±0,2). Пружина образована четырьмя спиральными прорезями с углом разворота больше 270° при помощи, например, СВЧ-лазера. В центральной части ротора, свободной от электропроводящего покрытия, выполнено (фиг. 2а) отверстие с 2n (n=2, 3, 4…) зубцами (на фиг. дано исполнение с шестью зубцами), к которым с двух сторон прилегает соответственно по шесть электродов привода крутильных колебаний, расположенных на статорах. Каждый статор (фиг. 3) выполнен в виде диэлектрической пластины, периферийная часть которой является частью корпуса гироскопа. На стороне пластины, прилегающей к ротору, из пленки электропроводящего покрытия образованы четыре электрода э3-э6 емкостных датчиков выходных угловых смещений ротора, а также - шесть электродов привода крутильных колебаний, объединенных в две группы с выводами э7 и э8. Для увеличения диапазона угловых колебаний может быть применена система из четырех зубцов и электродов с выводами c1-с4, показанная на фиг. 5.

Активный элемент «ротор - пружина - опора» с целью усреднения погрешностей изготовления и достижения максимального равенства мод угловых колебаний ротора по трем ортогональным осям составлен (фиг. 4) из двух прилегающих друг к другу частей, одна из которых имеет пружину с вращением витков спиралей в сторону, противоположную вращению спиралей другой части. Касание спиралей исключается либо применением проставок между двумя частями в зонах, не занятых спиралями, либо - удалением материала пластины в зоне расположения спирали. При этом две сопрягаемые части имеют электропроводящее покрытие только на внешних поверхностях.

Предложенный гироскоп установлен на печатной плате с электронными компонентами, обеспечивающими работу привода крутильных колебаний (схема фиг. 6) и стабилизацию выходных угловых смещений ротора (схема фиг. 7), определяющих составляющие угловой скорости, действующей на прибор.

Схема привода (фиг. 6) содержит инвертированные источники 10 и 11 высокочастотных напряжений, разнополярные источники 12 и 13 опорных постоянных напряжений, регулятор 14 величины опорных напряжений, источник 15 напряжения с частотой колебаний ротора, усилитель 16 с регулируемым коэффициентом усиления, высокочастотный демодулятор 17, низкочастотный демодулятор 18, схему сравнения 19 и задатчик - регулятор 20 амплитуды колебаний ротора. Группы симметричных относительно плоскости ротора электродов привода э7 и э8 принадлежат статорам 5 и 6 (обозначения в скобках).

Схема стабилизации выходных угловых смещений ротора (фиг. 7) содержит источник 21 постоянного регулируемого опорного напряжения, источник 22 высокочастотного напряжения, дифференциальные датчики 23 и 24 токов емкостных датчиков угловых смещений ротора с выводами э3-э6 статора 5, высокочастотные демодуляторы 25 и 26 и усилители-инверторы 27 и 28, подключенные к электродам э3-э6 статора 6.

При вращении корпуса гироскопа с колеблющимся ротором составляющие угловой скорости этого вращения по ортогональным осям расположения емкостных датчиков угловых смещений ротора вызывают вторичные колебания (из-за сил Кориолиса), являющиеся мерой этих составляющих. Для повышения эффективности измерения применяют схемы стабилизации (компенсации) этих вторичных колебаний с помощью датчиков момента. Предлагаемая схема такой стабилизации (фиг. 7) использует в качестве датчиков момента электроды емкостных датчиков статора 6. Это пример простого разделения функций измерения угла и создания вращающего момента. Возможны другие построения: с совмещением этих функций (патент РФ №2209393) или разделение функций по времени при переключении режима работы датчика угла на режим датчика момента (патент РФ №2485444).

Эффективность работы вибрационных гироскопов определяется также равенством мод угловых колебаний ротора по его трем осям симметрии. Для дискового ротора с малой толщиной (когда момент инерции по оси колебаний примерно равен удвоенному моменту инерции по оси вторичного колебания) применение предложенной спиральной пружины с ограниченным разворотом витков на угол, примерно равный α=π(1±0,2), (как подтверждает компьютерный модальный анализ) теоретически позволяет выполнить это условие в некотором диапазоне изменений шага и толщины витков пружины, а также соотношения моментов инерции ротора из-за выполнения в нем центрального отверстия. Если на практике ввиду погрешности изготовления получается расхождение по указанным модам, то применяется коррекция жесткостей подвеса ротора электронным способом - с помощью регулятора величины опорных напряжений 14 (фиг. 5) и при изменении величины опорного напряжения источника 21 (фиг. 7) для работы датчиков момента.

Работа привода крутильных колебаний предложенного гироскопа основана на периодическом втягивании диэлектрических зубцов ротора (фиг. 6) с частотой источника 15 между соответствующими электродами э7 и э8 статоров 5 и 6. Постоянство амплитуды колебаний обеспечивается автоматическим регулятором по схеме «задатчик 20 - схема сравнения 19 - усилитель 16 с регулируемым коэффициентом усиления». В отличие от прототипа такой привод работоспособен при высоких значениях напряженности электрического поля между электродами, разделенными диэлектриком, т.е. не обязательно требует вакуумирования.

В предложенном гироскопе корпус (пригодный даже для создания высокого вакуума) естественно образован внешними частями статоров, проставок и пластины с пружиной и ротором. Благодаря использованию кварцевого стекла в качестве основного материала ротора, специальной пружины и статоров гироскоп отличается повышенной точностью и стабильностью в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды.

1. Вибрационный гироскоп, содержащий дисковый ротор в упругом подвесе в виде спиральной пружины, связывающей ротор с неподвижной опорой, и статоры, прилегающие с зазором к ротору, с электродами привода крутильных колебаний ротора и емкостных датчиков для определения его угловых смещений относительно двух взаимно перпендикулярных осей, ортогональных к оси крутильных колебаний, отличающийся тем, что ротор, пружина и неподвижная опора выполнены из одной пластины диэлектрического материала, например кварцевого стекла, с электропроводящим покрытием, при этом пружина, соединяющая внешнюю часть ротора с неподвижной опорой, выполнена в виде четырехзаходной спирали с ограниченным разворотом витков на угол, примерно равный α=π(1±0,2), а 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.

2. Вибрационный гироскоп по п. 1, отличающийся тем, что ротор, пружина и неподвижная опора составлены из двух прилегающих друг к другу частей, одна из которых имеет пружину с вращением витков спиралей в сторону, противоположную вращению спиралей другой части.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании таких средств измерения угловой скорости движения основания, как вибрационные гироскопы.

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

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 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.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в одноосных и трехосных измерителях угловых скоростей и линейных ускорений, используемых в инерциальных навигационных системах и в пилотажных системах управления подвижными объектами в качестве датчиков первичной информации. Технический результат – повышение точности. Для этого компенсацию дрейфа нулевых сигналов гироскопических датчиков осуществляют путем выделения компенсирующего сигнала из измеряемого по результатам сравнения измеряемого сигнала с заданным уровнем и последующей корректировкой измеряемого сигнала с помощью выделенного компенсирующего сигнала, при этом выделение компенсирующего сигнала осуществляется путем фильтрации измеряемого сигнала, накопления отфильтрованного сигнала, его осреднения, сравнения с заданным уровнем, накоплением массива выделенного сигнала, его осреднения, прогнозирования, сравнения прогнозируемого сигнала с заданным уровнем и по результатам сравнения при превышении заданного уровня сигнала в качестве компенсирующего сигнала принимается спрогнозированный сигнал, а при непревышении заданного уровня сигнала спрогнозированный сигнал в качестве компенсирующего не принимается. Изобретение позволяет решить задачу путем компенсации дрейфа нулевого сигнала в процессе эксплуатации прибора за счет выделения нулевого сигнала из измеряемого по результатам сравнения измеряемого сигнала с заданным уровнем, прогнозирования компенсационного сигнала, контроля его уровня и последующей корректировки измеряемого сигнала с помощью выделенного компенсационного сигнала. Исследования показали, что за счет использования предложенного изобретения удалось почти на порядок уменьшить накапливаемую угловую погрешность курсового угла в микромеханическом гироскопе STIM-210 норвежской фирмы Sensonor. 2 з.п. ф-лы, 2 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 απ. В центральной части ротора, свободной от электропроводящего покрытия, выполнено отверстие с 2n 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.

Наверх