[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2168702C1 - Solid wave gyroscope - Google Patents

Solid wave gyroscope Download PDF

Info

Publication number
RU2168702C1
RU2168702C1 RU2000124982A RU2000124982A RU2168702C1 RU 2168702 C1 RU2168702 C1 RU 2168702C1 RU 2000124982 A RU2000124982 A RU 2000124982A RU 2000124982 A RU2000124982 A RU 2000124982A RU 2168702 C1 RU2168702 C1 RU 2168702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
electrodes
end surface
electrode
solid
Prior art date
Application number
RU2000124982A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
П.К. Мачехин
С.В. Кузьмин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол"
Priority to RU2000124982A priority Critical patent/RU2168702C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2168702C1 publication Critical patent/RU2168702C1/en
Priority to PCT/RU2001/000393 priority patent/WO2002029361A1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/567—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
    • G01C19/5691—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially three-dimensional vibrators, e.g. wine glass-type vibrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: gyroscope has resonator in the form of axially symmetric thin-walled element. At least one electrode of resonator is anchored on its external or internal surface. Electrodes of pickups and control electrodes are attached to case. Additional electrodes are fixed on face surface of resonator and are connected to zero potential and electrodes of pickups are located on surface of case parallel to face surface of resonator, opposite to electrodes fixed on face surface of resonator. High-frequency reference alternating current is supplied to electrodes of pickups, signals of oscillations of resonator are collected from capacitive displacement converters formed by electrodes of pickups and electrodes anchored on face surface of resonator. EFFECT: raised accuracy and simplified design of gyroscope. 3 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для измерения углов в системах управления. The invention relates to gyroscopic instrumentation and can be used to measure angles in control systems.

Известен акустический колоколообразный вибрационный гироскоп, содержащий полусферический кварцевый резонатор с металлизированными внешней и внутренней полусферическими поверхностями, корпус, состоящий из нижнего и верхнего оснований. Восемь электродов датчиков расположены на полусферической поверхности верхнего основания корпуса, а кольцевой и шестнадцать дискретных электродов управления расположены на полусферической поверхности нижнего основания корпуса [1]. Known acoustic bell-shaped vibration gyroscope containing a hemispherical quartz resonator with metallized outer and inner hemispherical surfaces, a housing consisting of lower and upper bases. Eight sensor electrodes are located on the hemispherical surface of the upper base of the housing, and the ring and sixteen discrete control electrodes are located on the hemispherical surface of the lower base of the housing [1].

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому изобретению является вибрационный датчик вращения, содержащий полусферический кварцевый резонатор с металлизированными внешней и внутренней полусферическими поверхностями, корпус, на котором закреплен резонатор, на полусферической поверхности верхнего основания корпуса закреплены кольцевой и шестнадцать электродов управления, а восемь электродов датчиков закреплены на полусферической поверхности нижнего основания [2]. The closest in design to the present invention is a vibrational rotation sensor containing a hemispherical quartz resonator with metallized outer and inner hemispherical surfaces, a housing on which the resonator is mounted, an annular and sixteen control electrodes are fixed to the hemispherical surface of the upper base of the housing, and eight sensor electrodes are fixed to hemispherical surface of the lower base [2].

В указанных гироскопах внешняя или внутренняя металлизированная поверхность резонатора подключается к постоянному потенциалу. Сигналы колебаний резонатора снимаются с буферных усилителей со сверхвысоким входным импедансом, подключенных к электродам верхнего или нижнего основания корпуса соответственно и подаются на вход электронного блока управления, выходы которого подключены к кольцевому и дискретным электродам управления. In these gyroscopes, the external or internal metallized surface of the resonator is connected to a constant potential. The resonator oscillation signals are taken from buffer amplifiers with an ultrahigh input impedance connected to the electrodes of the upper or lower base of the housing, respectively, and fed to the input of the electronic control unit, the outputs of which are connected to ring and discrete control electrodes.

К недостаткам известных конструкций гироскопов можно отнести следующее:
- металлизация внешней и внутренней поверхностей значительно снижает добротность резонатора;
- датчики на нижнем или верхнем основании находятся в области середины полусферической поверхности резонатора, где амплитуда колебаний резонатора значительно меньше, чем амплитуда колебаний кромки резонатора, что приводит к снижению точности измерений;
- постоянное напряжение на поверхности резонатора приводит к появлению токов утечки между электродами и, как следствие, возникновению дополнительных составляющих ухода гироскопа;
- малая величина рабочих зазоров между поверхностями верхнего основания, резонатора и нижнего основания требует высокой точности изготовления деталей и поддержания высокого вакуума в приборе.The disadvantages of the known constructions of gyroscopes include the following:
- metallization of the outer and inner surfaces significantly reduces the quality factor of the resonator;
- the sensors on the lower or upper base are located in the region of the middle of the hemispherical surface of the resonator, where the amplitude of oscillations of the resonator is much smaller than the amplitude of oscillations of the edge of the resonator, which reduces the accuracy of measurements;
- a constant voltage on the surface of the resonator leads to the appearance of leakage currents between the electrodes and, as a result, the appearance of additional components of the care of the gyroscope;
- the small size of the working gaps between the surfaces of the upper base, resonator and lower base requires high precision manufacturing of parts and maintaining high vacuum in the device.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения точности, надежности и технологичности твердотельных волновых гироскопов. The present invention solves the problem of increasing the accuracy, reliability and manufacturability of solid-state wave gyroscopes.

Для достижения указанного технического результата твердотельный волновой гироскоп, содержит резонатор в виде осесимметричного тонкостенного элемента, способного к вибрации по меньшей мере на одной из множества мод стоячих волн, по меньшей мере один электрод резонатора, закрепленный на внешней или внутренней поверхности резонатора, корпус, на котором закреплен резонатор и множество электродов датчиков, электродов управления, находящихся в непосредственной близости к одному или более электродам резонатора, электронный блок управления, соединенный с электродами резонатора, электродами датчиков, электродами управления и содержащий устройства стабилизации амплитуды колебаний, подавления квадратурных колебаний, вычисления угла, по меньшей мере один электрод закреплен на торцевой поверхности резонатора, а электроды датчиков расположены на поверхности корпуса, параллельной торцевой поверхности резонатора напротив электродов на торцевой поверхности резонатора. To achieve the technical result, a solid-state wave gyroscope contains a resonator in the form of an axisymmetric thin-walled element capable of vibrating at least one of the many modes of standing waves, at least one resonator electrode mounted on the outer or inner surface of the resonator, a housing on which a resonator and a plurality of sensor electrodes, control electrodes located in close proximity to one or more resonator electrodes, an electronic control unit connected to the resonator electrodes, sensor electrodes, control electrodes and containing devices for stabilizing the amplitude of the oscillations, suppressing quadrature oscillations, calculating the angle, at least one electrode is mounted on the end surface of the resonator, and the sensor electrodes are located on the surface of the housing parallel to the end surface of the resonator opposite the electrodes on the end surface of the resonator.

С целью устранения ухода, вызванного постоянными токами утечки, электроды, закрепленные на торцевой поверхности резонатора, присоединены к нулевому потенциалу, а электроды датчиков к источникам опорных переменных токов высокой частоты; электродами датчиков и электродами, закрепленными на торцевой поверхности резонатора образованы емкостные преобразователи перемещений. In order to eliminate the departure caused by direct leakage currents, the electrodes mounted on the end surface of the resonator are connected to the zero potential, and the sensor electrodes are connected to the sources of the reference alternating currents of high frequency; sensor electrodes and electrodes mounted on the end surface of the resonator are formed capacitive displacement transducers.

Для питания емкостных преобразователей перемещений электронный блок управления дополнительно содержит источники опорных переменных токов высокой частоты, дифференциальные усилители-сумматоры сигналов с емкостных преобразователей перемещений, устройства детектирования и фильтрации низких частот для выделения сигналов колебаний резонатора. To power capacitive displacement transducers, the electronic control unit additionally contains sources of reference variable high-frequency currents, differential amplifiers-adders of signals from capacitive displacement transducers, and low-frequency detection and filtering devices for isolating resonator oscillation signals.

Для работы электродов управления необходим нулевой потенциал на электроде резонатора, поэтому электроды на торцевой поверхности резонатора электрически соединены с электродом резонатора, а электроды управления закреплены на поверхности корпуса напротив электрода резонатора. To operate the control electrodes, zero potential is required on the resonator electrode, therefore, the electrodes on the end surface of the resonator are electrically connected to the resonator electrode, and the control electrodes are fixed on the surface of the housing opposite the resonator electrode.

В заявляемой конструкции:
- металлизируется полностью или частично одна внешняя или внутренняя поверхность резонатора, что приводит к увеличению добротности;
- электроды датчиков колебаний резонатора расположены на поверхности корпуса, параллельной торцевой поверхности резонатора, напротив электродов на торцевой поверхности резонатора; амплитуда торцевых колебаний резонатора максимальна, что повышает точность измерения параметров колебаний;
- сигналы колебаний резонатора снимаются с емкостных преобразователей перемещения [3], образованных электродами датчиков и электродом на торцевой поверхности резонатора. На электроды датчиков подаются опорные токи высокой частоты, не влияющие существенно на динамику резонатора. С целью повышения точности измерения колебаний резонатора каждый датчик может состоять из двух электродов, включенных по дифференциальной схеме. Работа датчиков на высокочастотном переменном токе позволяет избежать появления составляющих ухода, вызванных постоянными токами утечки;
- использование емкостных преобразователей перемещения, образованных электродами корпуса и торцевой поверхностью резонатора упрощает конструкцию всего прибора для любого типа резонаторов - полусферических, конических, цилиндрических и т.п. В заявляемых конструкциях твердотельного волнового гироскопа с полусферическим резонатором либо отсутствует полусферическая поверхность на нижнем основании корпуса, либо полностью отсутствует верхнее основание корпуса. При этом существенно увеличивается рабочий зазор между основаниями корпуса и резонатором, что позволяет снизить требования к степени вакуума в приборе.In the claimed design:
- fully or partially metallized one external or internal surface of the resonator, which leads to an increase in the quality factor;
- the electrodes of the resonator vibration sensors are located on the surface of the housing parallel to the end surface of the resonator, opposite the electrodes on the end surface of the resonator; the amplitude of the end vibrations of the resonator is maximum, which increases the accuracy of measuring vibration parameters;
- the oscillation signals of the resonator are removed from the capacitive displacement transducers [3] formed by the sensor electrodes and the electrode on the end surface of the resonator. High-frequency reference currents are supplied to the sensor electrodes, which do not significantly affect the dynamics of the resonator. In order to increase the accuracy of measuring resonator vibrations, each sensor can consist of two electrodes connected in a differential circuit. The operation of the sensors on high-frequency alternating current avoids the appearance of care components caused by direct leakage currents;
- the use of capacitive displacement transducers formed by the electrodes of the housing and the end surface of the resonator simplifies the design of the entire device for any type of resonator - hemispherical, conical, cylindrical, etc. In the inventive designs of a solid-state wave gyro with a hemispherical resonator, either there is no hemispherical surface on the lower base of the housing, or the upper base of the housing is completely absent. This significantly increases the working gap between the base of the housing and the resonator, which reduces the requirements for the degree of vacuum in the device.

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фигурах 1-6. The invention is illustrated by the drawings presented in figures 1-6.

Фиг. 1 показывает общий вид твердотельного волнового гироскопа с электрически соединенными металлизированными внешней и торцевой поверхностями резонатора, электродами управления, закрепленными на внутренней полусферической поверхности верхнего основания корпуса. FIG. 1 shows a general view of a solid-state wave gyro with electrically connected metallized outer and end surfaces of the resonator, control electrodes fixed to the inner hemispherical surface of the upper base of the housing.

Фиг. 2 показывает расположение электродов датчиков на нижнем основании корпуса для конструкции твердотельного волнового гироскопа на фиг. 1. Фиг. 2А соответствует датчикам, состоящим из одного электрода, фиг. 2Б - из двух. FIG. 2 shows the arrangement of the sensor electrodes on the lower base of the housing for the construction of the solid-state wave gyro in FIG. 1. FIG. 2A corresponds to sensors consisting of a single electrode, FIG. 2B - from two.

Фиг. 3 показывает общий вид твердотельного волнового гироскопа с электрически соединенными металлизированными внутренней и торцевой поверхностями резонатора, электродами управления, закрепленными на внешней полусферической поверхности нижнего основании корпуса
Фиг. 4 показывает расположение электродов датчиков на нижнем основании корпуса для конструкции твердотельного волнового гироскопа на фиг. 3. Фиг. 4А соответствует датчикам, состоящим из одного электрода, фиг. 4Б - из двух.FIG. 3 shows a general view of a solid-state wave gyro with electrically connected metallized inner and end surfaces of the resonator, control electrodes fixed to the outer hemispherical surface of the lower base of the housing
FIG. 4 shows the arrangement of sensor electrodes on the lower base of the housing for the construction of the solid state wave gyro in FIG. 3. FIG. 4A corresponds to sensors consisting of a single electrode, FIG. 4B - of two.

Фиг. 5 показывает изменение площади перекрытия датчиков при колебаниях резонатора. Фиг. 5А, 5Б соответствует датчикам, состоящим из одного электрода, фиг. 5В, 5Г - из двух. Фиг. 5А, 5В соответствуют положению пучности стоячей волны, фиг. 5Б, 5Г - узла стоячей волны в центре датчиков. FIG. 5 shows a change in the overlap area of the sensors during resonator vibrations. FIG. 5A, 5B correspond to sensors consisting of a single electrode, FIG. 5B, 5G - of two. FIG. 5A, 5B correspond to the position of the antinode of the standing wave, FIG. 5B, 5G - a node of a standing wave in the center of the sensors.

Фиг. 6 показывает функциональную схему устройства выделения сигналов колебаний резонатора электронного блока управления при подаче нулевого потенциала на торцевой электрод и электрически связанный с ним электрод на внешней или внутренней поверхности резонатора. Фиг. 6А соответствует включению датчиков, состоящих из одного электрода на нижнем основании корпуса, фиг. 6Б - из двух. FIG. 6 shows a functional diagram of a device for extracting oscillation signals of a resonator of an electronic control unit when a zero potential is applied to an end electrode and an electrode electrically connected to it on an external or internal surface of the resonator. FIG. 6A corresponds to the inclusion of sensors consisting of one electrode on the lower base of the housing, FIG. 6B - from two.

Твердотельный волновой гироскоп (фиг. 1), содержит верхнее основание корпуса 1 с дискретными 2 и кольцевым 3 электродами управления, полусферический кварцевый резонатор 4 с металлизированной торцевой поверхностью 5 и ножкой 6, нижнее основание корпуса 7 с электродами датчиков 8. A solid-state wave gyroscope (Fig. 1), contains the upper base of the housing 1 with discrete 2 and ring 3 control electrodes, a hemispherical quartz resonator 4 with a metallized end surface 5 and leg 6, the lower base of the housing 7 with sensor electrodes 8.

Твердотельный волновой гироскоп работает следующим образом. При включении гироскопа происходит возбуждение колебаний резонатора на одной из собственных мод стоячих волн дискретным электродом управления, подключенным к схеме возбуждения электронного блока управления. При колебаниях резонатора изменяется площадь перекрытия емкостных преобразователей перемещения, образованных электродами датчиков на нижнем основании корпуса 8 и торцевой поверхностью резонатора 5 (фиг. 5). Геометрические размеры датчика, резонатора и величины смещения резонатора показаны условно. Если пучность стоячей волны находится в центре датчика, изменение площади максимально (фиг. 5А, 5В), а при нахождении в центре датчика узла стоячей волны (фиг. 5Б, 5Г) изменения площади не происходит. При нахождении стоячей волны между датчиками изменение площади перекрытия датчиков для второй собственной моды стоячей волны по соответствующим осям пропорционально удвоенному косинусу и синусу угла положения пучности стоячей волны. A solid-state wave gyroscope operates as follows. When the gyroscope is turned on, resonator oscillations are excited on one of the eigenmodes of standing waves by a discrete control electrode connected to the excitation circuit of the electronic control unit. When the resonator oscillates, the overlap area of the capacitive displacement transducers formed by the sensor electrodes on the lower base of the housing 8 and the end surface of the resonator 5 changes (Fig. 5). The geometric dimensions of the sensor, resonator and the magnitude of the displacement of the resonator are shown conditionally. If the antinode of the standing wave is in the center of the sensor, the area change is maximum (Fig. 5A, 5B), and when the node of the standing wave (Fig. 5B, 5G) is in the center of the sensor, the area does not change. When a standing wave is found between the sensors, the change in the sensor overlap area for the second eigenmode of the standing wave along the corresponding axes is proportional to the doubled cosine and sine of the angle of the standing wave antinode.

Электронный блок управления (фиг. 6) дополнительно содержит источники опорных переменных токов высокой частоты, подключенные к электродам датчиков, например эталонные резисторы, соединенные с выходом генератора переменного напряжения 9, вырабатывающего напряжение, являющееся периодической функцией времени t с частотой ω1, причем значение ω1 больше, чем 6ω, где ω является угловой частотой колебаний резонатора. Для датчиков, состоящих из одного электрода, сигналы с датчиков д1 и д5 подаются на прямой вход, а сигналы с датчиков д3 и д7 - на инверсный вход дифференциального усилителя-сумматора 10, сигналы с датчиков д2 и д6 подаются на прямой вход, а сигналы с датчиков д4 и д8 - на инверсный вход дифференциального усилителя-сумматора 11 (фиг. 6А). Для датчиков, состоящих из двух электродов, сигналы с датчиков д1а, д3б, д5а, д7б подаются на прямой вход, а сигналы с датчиков д1б, д3а, д5б, д7а - на инверсный вход дифференциального усилителя-сумматора 10, сигналы с датчиков д2а, д4б, д6а, д8б подаются на прямой вход, а сигналы с датчиков д2б, д4а, д6б, д8а - на инверсный вход дифференциального усилителя-сумматора 11 (фиг. 6Б). Выходы усилителей подключаются к синхронным детекторам 12 и 13, на которые подается опорное переменное напряжение, сигнал с детекторов подается на фильтры низких частот 14 и 15 с частотой среза меньше, чем 6ω, где ω является угловой частотой колебаний резонатора. Аналогичное устройство может быть реализовано и при подаче прямого и инверсного напряжения высокой частоты на соответствующие группы датчиков, с последующим сложением сигналов на обычных сумматорах. Напряжения на выходе фильтров U1 и U2 пропорциональны сигналам колебаний резонатора по соответствующим осям и подаются на входы устройства стабилизации амплитуды колебаний, устройства возбуждения и подавления квадратурных составляющих колебаний, устройства вычисления угла электронного блока управления.The electronic control unit (Fig. 6) additionally contains sources of reference alternating currents of high frequency connected to the electrodes of the sensors, for example, reference resistors connected to the output of an alternating voltage generator 9 generating voltage, which is a periodic function of time t with frequency ω 1 , and the value of ω 1 is greater than 6ω, where ω is the angular oscillation frequency of the resonator. For sensors consisting of one electrode, signals from sensors d1 and d5 are fed to a direct input, and signals from sensors d3 and d7 to an inverse input of a differential amplifier-adder 10, signals from sensors d2 and d6 are fed to a direct input, and signals from sensors d4 and d8 - on the inverse input of the differential amplifier-adder 11 (Fig. 6A). For sensors consisting of two electrodes, signals from sensors d1a, d3b, d5a, d7b are fed to a direct input, and signals from sensors d1b, d3a, d5b, d7a are fed to the inverse input of a differential amplifier-adder 10, signals from sensors d2a, d4b , d6a, d8b are fed to a direct input, and signals from sensors d2b, d4a, d6b, d8a are fed to the inverse input of the differential amplifier-adder 11 (Fig. 6B). The outputs of the amplifiers are connected to synchronous detectors 12 and 13, to which the reference alternating voltage is supplied, the signal from the detectors is fed to low-pass filters 14 and 15 with a cutoff frequency of less than 6ω, where ω is the angular frequency of the resonator. A similar device can be implemented by applying direct and inverse high-frequency voltage to the corresponding groups of sensors, followed by the addition of signals on conventional adders. The voltage at the output of the filters U1 and U2 is proportional to the resonator oscillation signals along the corresponding axes and applied to the inputs of the oscillation amplitude stabilization device, the device for excitation and suppression of the quadrature components of the oscillations, and the device for calculating the angle of the electronic control unit.

В электронном блоке управления могут быть применены аналого-цифровые преобразователи суммарных сигналов и цифровые процессоры обработки сигналов для выполнения операций цифровой демодуляции и фильтрации сигналов датчиков, с последующей обработкой сигналов колебаний резонатора твердотельного волнового гироскопа. In the electronic control unit, analog-to-digital converters of total signals and digital signal processing processors can be used to perform digital demodulation and filtering of sensor signals, followed by processing the oscillation signals of the resonator of a solid-state wave gyroscope.

Испытания заявляемой конструкции твердотельного волнового гироскопа проводились с резонатором диаметром 60 мм, толщиной стенки резонатора 1.8 мм и частотой собственных колебаний 2,7 кГц, с металлизацией торцевой и внешней поверхностей, при ширине электродов датчиков 15 мм, расстоянии между торцевой поверхностью резонатора и электродами датчиков 100 мкм. Частота опорного переменного напряжения составляла 126 кГц, частота среза фильтров 10 кГц. Tests of the inventive design of a solid-state wave gyroscope were carried out with a resonator with a diameter of 60 mm, a cavity wall thickness of 1.8 mm and a natural frequency of 2.7 kHz, with metallization of the end and outer surfaces, with a sensor electrode width of 15 mm, a distance between the end surface of the resonator and the sensor electrodes 100 microns. The frequency of the reference AC voltage was 126 kHz, and the cutoff frequency of the filters was 10 kHz.

При амплитуде колебаний резонатора на воздухе 2 мкм и коэффициенте усиления 1000 амплитуда выходного сигнала для схемы фиг. 6А составляла 160 мВ, для схемы фиг. 6Б - 390 мВ. Автоколебательная схема с одним дискретным электродом обеспечивала устойчивое возбуждение колебаний резонатора на воздухе. With an oscillation amplitude of the resonator in air of 2 μm and a gain of 1000, the amplitude of the output signal for the circuit of FIG. 6A was 160 mV, for the circuit of FIG. 6B - 390 mV. A self-oscillating circuit with one discrete electrode provided stable excitation of resonator vibrations in air.

Экспериментальные испытания заявляемой конструкции твердотельного волнового гироскопа подтверждают эффективность ее применения, приводящую к повышению точности измерения параметров колебаний резонатора, значительному упрощению конструкции твердотельного волнового гироскопа и снижению требований к степени вакуума в приборе. Experimental tests of the inventive design of a solid-state wave gyroscope confirm the effectiveness of its application, which leads to an increase in the accuracy of measuring resonator oscillation parameters, a significant simplification of the design of a solid-state wave gyroscope, and a decrease in the requirements for the degree of vacuum in the device.

Источники информации
1. Патент США N 4157041, G 01 С 19/56 (опубл. 05.06.79).Sources of information
1. US patent N 4157041, G 01 C 19/56 (publ. 05.06.79).

2. Патент США N 4951508, G 01 С 19/56 (опубл. 28.08.90). 2. US patent N 4951508, G 01 C 19/56 (publ. 28.08.90).

3. Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения. М.-Л.: Энергия, 1966 г. 3. Atsyukovsky V.A. Capacitive displacement transducers. M.-L.: Energy, 1966

Claims (4)

1. Твердотельный волновой гироскоп, содержащий резонатор в виде осесимметричного тонкостенного элемента, способного к вибрации по меньшей мере на одной из множества мод стоячих волн, по меньшей мере один электрод резонатора, закрепленный на внешней или внутренней поверхности резонатора, корпус, на котором закреплены резонатор, множество электродов датчиков, электродов управления, находящихся в непосредственной близости к одному или более электродам резонатора, электронный блок управления, соединенный с электродами резонатора, электродами датчиков, электродами управления и содержащий устройства стабилизации амплитуды колебаний, подавления квадратурных колебаний, вычисления угла, отличающийся тем, что дополнительно закреплен по меньшей мере один электрод на торцевой поверхности резонатора, а электроды датчиков закреплены на поверхности корпуса, параллельной торцевой поверхности резонатора, напротив электродов, закрепленных на торцевой поверхности резонатора. 1. A solid-state wave gyroscope containing a resonator in the form of an axisymmetric thin-walled element capable of vibrating at least one of the many modes of standing waves, at least one resonator electrode mounted on the outer or inner surface of the resonator, a housing on which the resonator is fixed, a plurality of sensor electrodes, control electrodes in close proximity to one or more resonator electrodes, an electronic control unit connected to the resonator electrodes, electro sensors, control electrodes and containing devices for stabilizing the amplitude of oscillations, suppressing quadrature oscillations, calculating an angle, characterized in that at least one electrode is additionally fixed on the end surface of the resonator, and the sensor electrodes are fixed on the surface of the housing parallel to the end surface of the resonator, opposite the electrodes mounted on the end surface of the resonator. 2. Твердотельный волновой гироскоп по п.1, отличающийся тем, что электроды, закрепленные на торцевой поверхности резонатора, присоединены к нулевому потенциалу, а электроды датчиков - к источникам опорных переменных токов высокой частоты, электродами датчиков и электродами, закрепленными на торцевой поверхности резонатора, образованы емкостные преобразователи перемещений. 2. The solid-state wave gyroscope according to claim 1, characterized in that the electrodes attached to the end surface of the resonator are connected to the zero potential, and the sensor electrodes to the sources of the reference variable high-frequency currents, sensor electrodes and electrodes fixed to the end surface of the resonator, capacitive displacement transducers are formed. 3. Твердотельный волновой гироскоп по п. 2, отличающийся тем, что электронный блок управления дополнительно содержит источники опорных переменных токов высокой частоты, дифференциальные усилители-сумматоры сигналов с емкостных преобразователей перемещений, устройства детектирования и фильтрации низких частот для выделения сигналов колебаний резонатора. 3. A solid-state wave gyroscope according to claim 2, characterized in that the electronic control unit further comprises sources of reference variable high-frequency currents, differential amplifiers-adders of signals from capacitive displacement transducers, devices for detecting and filtering low frequencies to extract resonator oscillation signals. 4. Твердотельный волновой гироскоп по п. 2, отличающийся тем, что электроды на торцевой поверхности резонатора электрически соединены с электродом резонатора, а электроды управления закреплены на поверхности корпуса напротив электрода резонатора. 4. A solid-state wave gyroscope according to claim 2, characterized in that the electrodes on the end surface of the resonator are electrically connected to the resonator electrode, and the control electrodes are mounted on the surface of the housing opposite the resonator electrode.
RU2000124982A 2000-10-02 2000-10-02 Solid wave gyroscope RU2168702C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000124982A RU2168702C1 (en) 2000-10-02 2000-10-02 Solid wave gyroscope
PCT/RU2001/000393 WO2002029361A1 (en) 2000-10-02 2001-10-01 Solid wave gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000124982A RU2168702C1 (en) 2000-10-02 2000-10-02 Solid wave gyroscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2168702C1 true RU2168702C1 (en) 2001-06-10

Family

ID=20240610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000124982A RU2168702C1 (en) 2000-10-02 2000-10-02 Solid wave gyroscope

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2168702C1 (en)
WO (1) WO2002029361A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546987C1 (en) * 2013-12-24 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Annular gap setting method during assembly of wave solid-state gyroscope
RU2708907C1 (en) * 2019-05-21 2019-12-12 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Solid-state wave gyroscope

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4951508A (en) * 1983-10-31 1990-08-28 General Motors Corporation Vibratory rotation sensor
RU2056038C1 (en) * 1993-03-25 1996-03-10 Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова Hemispherical resonator for wave solid gyro, made of quartz glass
US5850041A (en) * 1997-03-21 1998-12-15 Litton Systems, Inc. Vibratory rotation sensor with AC forcing and sensing electronics
RU2166734C1 (en) * 2000-06-05 2001-05-10 Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова Sensitive member of wave type gyroscope

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546987C1 (en) * 2013-12-24 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Annular gap setting method during assembly of wave solid-state gyroscope
RU2708907C1 (en) * 2019-05-21 2019-12-12 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Solid-state wave gyroscope

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002029361A1 (en) 2002-04-11
WO2002029361A8 (en) 2002-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3894587B2 (en) Micromachined speed sensor system for sensing rotational speed and method for minimizing parasitic drive voltage
JP3814305B2 (en) Angular velocity sensor
CA2217683C (en) A rate sensor for sensing a rate on at least two and preferably three axes
JP4663128B2 (en) Gyroscope sensor and rotation measuring device constituting its application
JPS6315528B2 (en)
RU2483278C2 (en) Inertial angular velocity sensor with deviation compensation
KR20040086789A (en) Vibration type angular velocity sensor
US3656354A (en) Bell gyro and improved means for operating same
US5760304A (en) Vibratory rotation sensor with AC forcing voltages
RU2168702C1 (en) Solid wave gyroscope
US6205857B1 (en) Angular velocity sensing device
RU2182312C1 (en) Solid wave gyroscope
JP3002663B2 (en) Method and apparatus for controlling a vibration mode of a vibratory rotation sensor
RU2196964C1 (en) Solid-body wave gyroscope
RU2194249C1 (en) Method and device for reading and controlling solid-body wave gyroscope
RU2207510C2 (en) Solid-body wave gyroscope
JPS62148812A (en) Gyroscope device
JPH0914969A (en) Vibrator driving device
RU2218555C2 (en) Piezoelectric disc gyroscope
RU2185601C1 (en) Solid wave gyroscope with optical sensor of vibration of resonator and process of reading and control over solid wave gyroscope
JPH09203639A (en) Angular velocity detector
JPH08338729A (en) Self-excitation circuit and piezoelectric vibration angular velocity meter using it
JP2000088577A (en) Detection circuit of capacity detection type oscillation gyro
JPH07128355A (en) Uniaxial angular velocity/acceleration sensor
JP2000283764A (en) Angular velocity detector

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20130328

PD4A Correction of name of patent owner