CN100533062C - 补偿科式陀螺正交偏差的方法和实现该方法的科式陀螺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补偿科式陀螺正交偏差的方法，该陀螺的谐振器(1)构造成包括第一和第二线性振荡器(3，4)的耦合系统的形式，该科式陀螺正交偏差得以确定。随后，改变两个振荡器(3，4)的相互定向的静电场被产生并且其定向/强度被控制以使得所确定的正交偏差尽可能地小。

Description

补偿科式陀螺正交偏差的方法和实现该方法的科式陀螺

技术领域

本发明涉及一种在科式陀螺中进行正交偏差补偿的方法，并且涉及一种适用于此目的的科式陀螺。

背景技术

科式陀螺(也被称为振动陀螺)正在越来越多地用于导航的目的。科式陀螺具有可被导致振荡的质量系统。每个质量系统通常具有大量的振荡模式，这些振荡模式初始时是互相独立的。为了操作科氏陀螺，质量系统的特定振荡模式由人工激励进行振荡，下文中称之为“激励振荡”。当科式陀螺被旋转时，出现科式力，所述科式力吸收来自质量系统的激励振荡的能量，并且传送该质量系统的另一振荡模式，下文中称之为“读出振荡”(readoscillation)。为了确定科式陀螺的运动，读出振荡被分接(tap off)，相应的读出信号经检验以确定是否在读出振荡的振幅中出现任何变化，所述变化即表示对科式陀螺的旋转进行的测量。科式陀螺可采用开环系统和闭环系统的形式。在闭环系统中，读出振荡的振幅经由相应的控制回路被持续重设为固定值-优选为0，并且该重设力被测量。

科式陀螺的质量系统(在下文中也被称为“谐振器”)在这种情况下可以采用很多不同的方式进行设计。例如，可使用整体质量系统。可选择地，可将质量系统分为两个振荡器，它们经由弹性系统相互耦合并且可实现相互的相对运动。例如，已知的一种包括所使用的两个线性振荡器的耦合系统，这也称为线性双振荡器系统。如果使用这种耦合系统，那么由于制造公差，两个振荡器相互之间的定向误差是不可避免的。两个振荡器相互之间的定向误差产生了测得转速信号中的零误差分量，即所谓的“正交偏差”(或者更精确地说：正交偏差分量)。

诸如公开于例如文件US-A-2003/061877、WO-A-03/058167和US-A-6,067,858中的方法用于补偿所述正交偏差。在该方法中，交替变化的力用于补偿该正交偏差。

发明内容

本发明的目的是提出一种方法和一种科式陀螺，借助该陀螺可补偿诸如此类的正交偏差分量。

根据本发明，本发明的目的通过对具有两个线性振荡器的谐振器进行正交偏差补偿的方法而实现。本发明也提供一种适于此目的的科式陀螺的实施例。

为了帮助理解根据本发明的方法的技术背景，将在下文使用线性双振荡系统的实例再次简要说明科式陀螺的物理原理。

科式力可表示如下：

$\stackrel{\→}{F}=2m{\stackrel{\→}{v}}_{s}x\stackrel{\→}{\mathrm{\Ω}}---\left[1\right]$

科式力

m振荡器质量

振荡器速度

转速

如果对科式力作出反作用的质量等于振荡质量，如果振荡器在固有频率ω下操作，那么：

$2m{\stackrel{\→}{v}}_{s}x\stackrel{\→}{\mathrm{\Ω}}=m{\stackrel{\→}{a}}_c---\left[2\right]$

振荡器速度由下式给出：

${\stackrel{\→}{v}}_s={\stackrel{\→}{v}}_{s0}\sin \mathrm{\ωt}---\left[3\right]$

其中

振荡器幅值

ω振荡器的固有频率

振荡器和科式加速度因此由下式给出：

${\stackrel{\→}{a}}_s={\stackrel{\→}{v}}_{s0}\mathrm{\ω}\cos \mathrm{\ωt}$

${\stackrel{\→}{a}}_c=2{\stackrel{\→}{v}}_{s0}\sin \mathrm{\ωt}\×\stackrel{\→}{\mathrm{\Ω}}---\left[4\right]$

因此，两个加速度矢量在空间上相互成直角并且在时间函数中相互偏移90°(空间和时间正交性)。

使用这两种标准从而将振荡器加速度

与科式加速度

分离开。上述加速度幅值a_c和a_s的比率为：

$\frac{a_c}{a_s}=\frac{2\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\ω}}---\left[5\right]$

如果转速为Ω＝5°/h并且振荡器的固有频率为f_s＝10KHz，那么：

$\frac{a_c}{a_s}=7.7\·{10}^{-10}---\left[6\right]$

对于5°/h的精度，第一振荡器与第二振荡器的不理想的耦合不能超过7.7·10^-10，或者必须保持恒定为该值。如果使用包括两个线性振荡器的质量系统，所述振荡器经由弹性件相互连接，那么空间正交性的精度将被限制，因为在振荡模式与测量模式之间的弹性元件存在定向误差。可获得的精度(受制造公差限制)为10^-3至10^-4。时间正交性的精度由电子元件的相位精度限制为例如10KHz，其精度同样地仅符合至多10^-3至10^-4。这意味着上述加速度比值无法被满足。

实际上，测得加速度比值

为：

空间误差导致所谓的正交偏差BQ，该偏置又与时间相位误差

共同导致偏置B：

B_Q＝6.5·10⁶°/h至6.5·10⁵°/h

因此，正交偏差造成对测量精度的主要限制。在这种情况下，应该注意，上述误差分析仅考虑振荡模式对读出模式的直接耦合。其他正交偏差分量也例如由于与其他振荡模式的耦合而存在和发生。

根据本发明的用于正交偏差补偿的方法可应用于，尤其应用于，其谐振器为采用包括至少一个第一和一个第二线性振荡器的耦合系统的形式的科式陀螺，并具有下述步骤：

-确定振荡器系统的正交偏差，

-产生静电场，从而改变两个振荡器相互之间的定向，静电场的定向/强度被调节从而使得所确定的正交偏差尽可能地小。

在这种情况下，振荡器系统的总正交偏差被优选地确定。优选地，这通过使用0°和适当的重设来解调借助读出电极产生的读出信号而实现。可替代地，可考虑只确定一部分正交偏差，该部分偏差即由两个线性振荡器相互的定向误差产生。术语“正交误差”覆盖了两种情况。

正交偏差因此在其本身起始点处被消除，也就是说，两个振荡器相互之间的机械定向误差借助作用在一个或两个振荡器上并且由静电场产生的静电力进行补偿。

该科式陀螺具有第一和第二弹性元件，第一振荡器借助第一弹性元件连接于科式陀螺的陀螺框架，第二振荡器借助第二弹性元件连接于第一振荡器。在这种情况下，静电场致使第一弹性元件的定向发生变化和/或第二弹性元件的定向发生变化。第二弹性元件的定向优选地借助静电场通过改变第二振荡器的位置/定向而发生变化。与此类似，第一弹性元件的定向优选地借助静电场通过改变第一振荡器的位置/定向而发生变化。在这种情况下，振荡器的位置/定向发生的变化会导致连接于振荡器的弹性元件发生弯曲，因此可校正第一弹性元件相对于第二弹性元件的对应定向角。

在一项特定优选实施例中，电场用于改变第一和第二弹性元件的定向角，从而使第一和第二弹性元件以相互正交的方式定向。一旦它们已经采用这种方式形成正交，那么这将对由这种方式产生的正交偏差(分量)进行补偿。如果存在对于正交偏差的任何其他作用，那么可调节相对于正交性的角度误差，从而使整个正交偏差消失。第二弹性元件相对于第一振荡器的定向角优选地借助静电场进行改变，第一弹性元件相对于科式陀螺的陀螺框架的定向角没有发生变化。不过，也可使用静电场从而只改变第一弹性元件的定向角，或者改变第一和第二弹性元件二者的定向角。

根据本发明的方法还提供一种科式陀螺，其谐振器采用包括至少一个第一和一个第二线性振荡器的耦合系统，并且具有

-一种用于产生静电场的装置，借助该装置，能够改变所述两个振荡器相互之间的定向，

-一种确定任何正交偏差的装置，该偏差由两个振荡器相互之间和其他耦合机构的定向误差造成，和

-控制回路，该回路将所述静电场的强度作为所确定的正交偏差的函数进行调节，从而使所确定的正交偏差尽可能地小。

科式陀螺具有第一和第二弹性元件，第一弹性元件将第一振荡器连接至科式陀螺的陀螺框架，第二弹性元件将第二振荡器连接至第一振荡器。在这种情况下，第一和第二弹性元件的定向方式优选地以直角相互定向。弹性元件在这种情况下可以采用任何理想的形式。

也已经发现，第二振荡器“在一端处”连接于或者夹至第一振荡器上是有利的。“夹至一端处”在这种情况下不仅可以理解为文字表示的意思也可理解为普通的含义。通常，在“一端处”连接或者夹持表示力从第一振荡器基本上从第一振荡器的一“侧”导入第二振荡器。如果，例如，振荡器系统将设计成使得第二振荡器与第一振荡器邻接并且借助第二弹性元件与第一振荡器连接，那么术语“于一端处夹持或者连接”将表示下述含义：第二振荡器被重新调整以进行运动，通过第一振荡器借助第二弹性元件交替地“推”或“拉”第二振荡器。在一端处将第二振荡器夹于第一振荡器具有下述优势，当静电力由于由此导致的第二振荡器的定向/位置变化而施加于第二振荡器，第二弹性元件可被轻微地弯曲，因此可毫无疑问地改变第二弹性元件的对应定向角。如果在该实例中的第二振荡器以下述方式，即在第一振荡器的运动期间第二振荡器同时被第二弹性元件“拉”或“推”，连接于其他第二弹性元件，那么这将相当于“在两端处”夹至或连接于第一振荡器的第二振荡器(在力从第一振荡器的两个相对端导入第二振荡器的情况下)。在这种情况下，当施加静电场时，其他第二弹性元件将产生对应的相对力，从而只能困难地获得第二弹性元件的定向角度的改变。不过，夹在两端处在下述情况下是可接受的，即当其他的第二弹性元件设计成使得这些弹性元件的作用较小以使得所有的弹性元件也可在这种情况下毫无问题地弯曲，也就是说，夹在一端处是有效的。根据振荡器结构的设计，夹在一端处可优选地仅通过额外第二弹性元件的40％或更少的“作用”(力的导入)而提供。不过，该值并不表示任何对本发明的限制，第二弹性元件超过40％的作用也是可行的。例如，夹在一端处可通过将第二振荡器连接于平行布置的并且相互在相同平面上的第一振荡器的所有第二弹性元件而实现。第二弹性元件的所有开始和结束点在每种情况下都连接于第一和第二振荡器的相同端部。第二弹性元件的开始和结束点在这种情况下可有利地在同一轴线上，所述轴线与第二弹性元件成直角相交。

如果第二振荡器在一端处连接于或夹在第一振荡器上，那么第一弹性元件优选地设计成使得它们将第一振荡器在两端处夹在陀螺框架上(术语“在一端处”和“在两端处”可类似地使用于此)。不过，作为备选方案，弹性元件也可设计成使得它们在一端处夹至第一振荡器。例如，所有的将第一振荡器连接于科式陀螺的陀螺框架的第一弹性元件可相互平行布置并且处于同一平面上，在每种情况下，第一弹性元件的开始和结束点优选地位于同一轴上。弹性元件同样可以设计成使得第一振荡器在一端处夹在陀螺框架上，第二振荡器通过第一振荡器夹在两端处上。两个振荡器也可夹在两端处上。对于正交偏差补偿来说，有利的是，两个振荡器的至少一个夹在一端处。

根据本发明的科式陀螺的另一有利实施例具有第一和第二谐振器，每个谐振器都采用包括第一和第二线性振荡器的耦合系统的形式，所述第一谐振器机械地/静电地连接/耦合于所述第二谐振器，从而使所述两个谐振器能够沿着公共振荡轴线以相互反相的方式进行振荡。

因此，该实施例具有包括两个双振荡器系统(也就是说两个谐振器)或四个线性振荡器的质量系统。在这种情况下，两个谐振器相互之间的反相振荡致使质量系统的中心保持不变，假设两个谐振器进行适当的设计。这意味着质量系统的振荡不能产生任何外部振动，该振动又会依次导致衰减/偏转形式的干扰。而且，在公共振荡轴线方向上的外部振动和加速没有影响所述两个谐振器沿着公共振荡轴线的反相运动。

例如，第一谐振器可经由将第一谐振器连接于第二谐振器的弹性系统连接于第二谐振器。其他方案是将第一谐振器经由静电场连接至第二谐振器。两个连接可以单独使用或者结合使用。两个谐振器形成在公共基板上就足够了，从而使机械连接通过由公共基板本身形成的机械弹性连接提供。

在该实施例中，科式陀螺有利地具有一种用于产生静电场的装置，借助该装置，能够改变所述两个振荡器相互之间的定向，一种确定所述科式陀螺的任何正交偏差的装置，和控制回路，借助该回路，所述静电场的强度被调节从而使所确定的正交偏差尽可能地小。

第一和第二谐振器的构型优选地是相同的。在这种情况下，两个谐振器优选地相对于与所述公共振荡轴线成直角的对称轴线布置成相互轴向对称，也就是说，第一谐振器通过对称轴线映射至第二谐振器。

附图说明

本发明将在下文中参照附图使用示例性实施例进行更详细的说明，其中：

图1示出了根据本发明的质量系统的概要示意图，其包括两个线性振荡器，并带有用于激励第一振荡器的对应控制回路；

图2示出了根据本发明的质量系统的概要示意图，其包括两个线性振荡器，并带有对于转速Ω和正交偏差B_Q的对应测量和控制回路，以及辅助控制回路，从而补偿正交偏差B_Q；

图3示出了根据本发明的质量系统的概要示意图，其包括四个线性振荡器，并带有对于转速Ω和正交偏差B_Q的对应测量和控制回路，以及辅助控制回路，从而对正交偏差B_Q进行补偿；

图4示出了图3所示的控制模块的一项优选实施例的概要示意图。

具体实施方式

图1示出了具有对应电极的线性双振荡器1的概要设计，以及相关检验/激励电极2的方框图。线性双振荡器1优选地由硅片借助蚀刻过程制成，并且具有第一线性振荡器3、第二线性振荡器4、第一弹性元件5₁至5₄，第二弹性元件6₁和6₂以及中间框架7₁和7₂以及陀螺框架7₃和7₄部件。第二振荡器4安装在第一振荡器3中，从而使其能够振荡，并且经由第二弹性元件6₁和6₂与其进行连接。第一振荡器3借助第一弹性元件5₁至5₄和中间框架7₁、7₂连接于陀螺框架7₃、7₄。

而且，设置有第一激励电极8₁至8₄、第一读出电极9₁至9₄、第二激励电极10₁至10₄以及第二读出电极11₁和11₂。所有的电极机械连接于陀螺框架并且被电气隔离。术语“陀螺框架”表示“嵌入”有振荡器的机械、非振荡的结构，例如硅片的非振荡部分。

如果第一振荡器3借助第一激励电极8₁至8₄激励以在X1方向上振荡，那么该运动将通过第二弹性元件6₁和6₂传送至第二振荡器4(交替“拉”和“推”)。第一弹性元件5₁至5₄的垂直定向可阻止第一振荡器3在X2方向上运动。不过，垂直振荡可作为第二弹性元件6₁和6₂的水平定向的结果通过第二振荡器4实现。当对应的科式力由此产生时，那么第二振荡器4被激励以在X2方向上振荡。

从第一读出电极9₁至9₄读出并且与第一振荡器3的X1运动成比例的读出信号经由适当的放大器元件21、22和23输送至模拟/数字转换器24。来自模拟/数字转换器24的适当数字化的输出信号不仅由第一解调器25而且由第二解调器26进行解调，从而形成对应的输出信号，这两个解调器相互以90°的偏移量进行操作。第一解调器25的输出信号被输入第一调节器27，从而调节激励振荡的频率(质量系统1在X1方向上的振荡)，其输出信号控制频率发生器30，从而使从解调器25下游出现的信号被调节为零。与此类似，第二解调器26的输出信号被调节为定值，该值是由电子元件29预定的。第二调节器31确保激励振荡的幅值被调节。自频率发生器30和幅值调节器31的各输出信号借助乘法器32彼此相乘。乘法器32的输出信号不仅作用在第一力/电压转换器33上而且作用在第二力/电压转换器34上，该输出信号与施加于第一激励电极8₁至8₄的力成比例，所述转换器使用数字力信号产生数字电压信号。力/电压转换器33、34的数字输出信号经由第一和第二数字/模拟转换器35、36被转换成对应的模拟电压信号，所述信号随后被传送至第一激励电极8₁至8₄。第一调节器27和第二调节器31重新调整第一振荡器3的固有频率，并且将激励振荡的幅值设定为特定的、可预定的值。

当出现科式力时，由该力产生的第二振荡器4在X2方向上的运动(读出振荡)由第二读出电极11₁和11₂检测到，并且与读出振荡在X2方向上的运动成比例的读出信号经由适当的放大器元件40、41和42供给至模拟/数字转换器43(见图2)。模拟/数字转换器43的数字输出信号由第三解调器44与直流偏置信号同相地进行解调，并且由第四解调器45解调，偏移量为90°。第一解调器44的对应输出信号被应用于第三调节器46，其输出信号是补偿信号并且对应于有待测量的转速Ω。第四调制器45的输出信号被应用于第四调节器47，其输出信号是补偿信号并且与有待补偿的正交偏差成正比。第三调节器的输出信号借助第一调制器48进行调制，并且第四调节器47的输出信号以与此类似的方式借助第二调制器49进行调制，从而产生幅值调节信号，其频率对应于X1方向上的振荡的固有频率(sin^＝0°，cos^＝0°)。调制器48、49的对应输出信号被加入加法阶段50，其输出信号被供给至第三力/电压转换器51和第四力/电压转换器52。对于力/电压转换器51、52的对应输出信号被供给至数字/模拟转换器53、54，其模拟输出信号被输出至第二激励电极10₂至10₃，并且重新设定第二振荡器4的振荡幅值。

由第二激励电极10₁至10₄产生的静电场(或者由电极对10₁、10₃和10₂、10₄产生的两个静电场)会导致第二振荡器4在X2方向上的定向/位置变化，因此会导致第二弹性元件6₁和6₂的定向与否发生变化。第四调节器47调节提供给第二激励电极10₁至10₄的信号，以使得包含在第四调节器47的补偿信号中的正交偏差尽可能小，或者消失。第五调节器55、第五和第六力/电压转换器56、57以及两个模拟/数字转换器58、59被用于此目的。

第四调节器47的输出信号作为对正交偏差的测量值，该信号被供给至第五调节器55，该调节器调节由两个激励电极10₁和10₄产生的静电场，从而使正交偏差B_Q消失。为此目的，第五调节器55的输出信号在每种情况下都被供给至第五和第六力/电压转换器56、57，所述转换器使用第五调节器的数字力/输出信号产生数字电压信号。这些信号随后被转换为模拟/数字转换器58、59中的模拟电压信号。模拟/数字转换器58的模拟输出信号被供给至第二激励电极10₁或者可替代地供给至11₁。模拟/数字转换器59的模拟输出信号被供给至第二激励电极10₄或者可替代地供给至11₂。

第二振荡器4仅由第二弹性元件6₁至6₂夹住(在一端处夹住)，这些弹性元件的定向与否可由静电场毫无问题地进行变化。也可提供额外的第二弹性元件，以使第二振荡器4夹在两端处，假设这些额外的弹性元件被适当地设计以确保一端的夹紧是有效获得的。为了允许弹性元件5₁、5₂以及弹性元件5₃、5₄的相同效果，第三和第四弹性元件5₃、5₄以及第一和第二弹性元件5₃、5₄可被省略，因此导致第一振荡器3被夹在一端处(与未在这里示出的适当改进电极结构一起)。在诸如此类的情况下，第二振荡器4也可借助其他弹性元件连接于第一振荡器，从而实现在两端处的夹住。

图1和2所示的电极布置可被改变。例如，在图1和2中由附图标记8₁、9₁、9₂、8₂以及8₃、9₃、9₄、8₄标示的电极在每种情况下都可选择地结合以形成一个电极。采用这种方式进行结合的电极通过使用合适的载波频率方法可执行多个任务，也就是说，电极同时具有读出、激励和补偿功能。由附图标记11₁、10₁、10₃以及11₂、10₂和10₄标示的电极也能够可选择地结合以在每种情况下形成一个电极。

根据本发明的科式陀螺的一项其他可行实施例和其操作方法将在下文参照图3进行更详细地说明。

图3示出了耦合的系统1’的示意性布局，包括第一谐振器70₁和第二谐振器70₂。第一谐振器70₁借助机械耦合元件71即弹簧连接于第二谐振器70₂。第一和第二谐振器70₁、70₂形成在共同的基板上并且可被导致沿着公共振荡轴线72以相对相位的方式振荡。第一和第二谐振器70₁、70₂是相同的，并且经由对称轴73相互映射。第一和第二谐振器70₁、70₂的设计已经结合图1和2进行了说明，因此在此将不再解释；相同或相互对应的元件或元件组由相同的附图标记进行标示，与不同谐振器相关联的相同元件由不同的标记进行标示。

图3所示的双振荡器与图1和2所示的双振荡器之间的一个主要差别为一些单独电极被物理结合以形成整体电极。例如，图3中由附图标记8₁、8₂、9₁和9₂标示的各个电极因此形成共同电极。而且，由附图标记8₃、8₄、9₃和9₄标示的各个电极形成共同电极，并且那些由附图标记10₄、10₂、11₂标示的以及由附图标记11₁、10₃、10₁标示的电极每个都形成整体电极。相同的设置以类似的方式应用于其他双振荡器系统。

在根据本发明的耦合系统1’的操作期间，两个谐振器70₁、70₂沿着公共振荡轴线72反相地进行振荡。因此，耦合系统1’对外部干扰或者由耦合系统1’本身向安装有谐振器70₁、70₂的基板发射的干扰是不敏感的。

当耦合系统1’被旋转时，随后第二振荡器4₁和4₂以相互相对的方向偏转(在X2方向上以及与X2方向相反的方向上)。当耦合系统1’出现加速度时，然后第二振荡器4₁和4₂相互以相同的方向偏转，具体地说，在与加速的相同方向上，假设该加速度在X2方向上，或者在与其相反的方向上。同时或交替的加速度和旋转因此可被测量。

在原理上，也根据图1和2所述的检验/激励电极2操作耦合系统1’。不过，可使用备选方法(载波(carrier)频率方法)代替图3所示的实施例中的该方法。该操作方法将在下文中进行说明。

由附图标记2’标示的检验/激励电极2具有三个控制回路：用于沿公共振荡轴线72激励和/或控制第一振荡器3₁和3₂的反相振荡的第一控制回路，用于重设和补偿第二振荡器4₁沿X2方向的振荡的第二控制回路，以及用于重设和补偿第二振荡器4₂沿X2方向的振荡的控制回路。上述三个控制回路具有放大器60、模拟/数字转换器61、信号分离模块62、第一至第三解调模块63₁至63₃、控制模块64、电极电压计算模块65、载波频率加入模块67和第一至第六数字/模拟转换器66₁至66₆。

载波频率可应用于电极8₁至8₈、9₁至9₈、10₁至10₈和11₁至11₄，以采用多种方式分接/激励(分接激励)第二振荡器4₁、4₂的反相振荡和振荡：a)使用三种不同的频率，一个频率与每个控制回路相关联，b)由时分多工传输方法采用方波信号，或者c)使用随机相位扰频(随机调制方法)。载波频率经由相关信号UyAo、UyAu(对于第二振荡器4₁)和Uxl、Uxr(对于第一振荡器3₁至3₂的反向谐振)以及UyBu和UyBo(对于第二振荡器4₂)应用于电极8₁至8₈、9₁至9₈、10₁至10₈和11₁至11₄，其产生于载波频率加入模块67并且以与上述频率信号相反的相位进行激励。第一和第二振荡器3₁、3₂、4₁和4₂的振荡经由陀螺框架由附图标记7₇、7₉、7₁₁和7₁₃标示的部分被分接，在这种情况下，除了作为质量系统的悬挂点之外，还额外地用作分接电极。为此目的，两个谐振器70₁、70₂优选地且有利地设计为可导电的，具有所有的框架、弹簧和连接。借助陀螺框架7₇、7₉、7₁₁和7₁₃分接并且供给至放大器60的信号包含所有三种振荡模式的信息，并且由模拟/数字转换器61转换为供给至信号分离模块62的数字信号。被组合的信号在信号分离模块62中被分离为三种不同的信号：X(包含关于反相振荡的信息)、yA(包含关于第二振荡器4₁的偏转的信息)，以及yB(包含关于第二振荡器4₂的偏转的信息)。这些信号根据所使用的载波频率方法的类型(见上述a)至c))进行不同的分离，并且该分离通过与所使用的载波频率方法的对应信号进行的调制。信号x、yA和yB被供给至解调模块63₁至63₃，所述模块使用对应于0°和90°的反相振荡的操作频率对信号进行调制。用于对信号Fxl/r或Uxl/r进行调节/计算的控制模块64以及电极电压计算模块65分别优选地设置成类似图1所示的电极模块2。用于对信号FyAo/u或UyAo/u和FyBo/u或UyBo/u进行调节/计算的控制模块64以及电极电压计算模块65优选地设计成类似图2所示的电极模块2；仅有的区别在于，在与操作频率乘积之后的用于重设转速和正交偏差的信号与用于正交辅助调节器的DC电压共同传递至组合电极对。因此，两个信号被叠加，从而使电极电压的计算包括用于振荡频率的重设信号和用于正交调节的DC信号以及频率调谐。采用这种方式计算的电极电压Uxl/r、UyAo/u和UyBo/u然后被加入至载波频率信号，并且将由模拟/数字转换器66₁至66₆联合地传输至电极。

图4示出由图3种的附图标记64标示的控制系统的一项优选实施例。控制系统64具有第一至第三部分64₁至64₃。第一部分64₁具有第一调节器80、频率发生器81、第二调节器82、电子元件83、加法阶段84和乘法器85。第一部分的操作方法基本上对应于图1所示的电子模块2的操作方法，因此将不在此进行说明。第二部分64₂具有第一调节器90、第一调制器91、第二调节器92、第二调制器93和第三调节器94。也设置有第一和第二加法阶段95、96。转速信号Ω可在第一调节器90的输出处确定，并且包括正交偏差的补偿B_Q1和加速度A的组合信号可在第三调节器94的输出处确定。控制系统64的第三部分64₃具有第一调节器100、第一调制器101、第二调节器102、第二调制器103和第三调节器104。也设置有第一和第二加法阶段105、106。具有负数学符号的转速信号Ω可在第一调节器100的输出处被分接，包括具有负数学符号的正交偏差的补偿B_Q2和加速度信号A的组合信号可在第三调节器104的输出处被分接。第二和第三部件64₂和64₃的操作方法对应于图2所示的电子模块2的操作方法，在这里不再解释。

以反相激励的载波频率方法具有如下优点，信号仅在线性振荡器3₁、3₂以及4₁、4₂偏转时施加到放大器60。用于激励的频率信号可以是离散的频率或方波信号。方波激励是优选的，因此它易于产生和处理。

线性双振荡器由晶片平面上的线性移动而具有特定高质量的特点。根据本发明，在至少一个振荡器被夹至一端处的线性谐振器的情况下可通过整体调整弹簧的正交性实现对正交偏差的补偿。这通过借助DC电压改变夹在一端处的振荡器的弹簧的角度而实现，从而使测得的正交偏差B_Q变为零。如上所述，对应的控制回路用于此目的，该回路调节上述DC电压以使B_Q＝0。该控制回路在源头补偿正交偏差，并且以大量级改善线性振荡陀螺的精度。

谐振器的每个线性振荡器优选地在双谐振下进行操作。

Claims (8)

1、一种在科式陀螺中进行正交偏差补偿的方法，该陀螺的谐振器(1)采用包括第一和第二线性振荡器(3，4)的耦合系统的形式，其中，所述第一线性振荡器(3)借助第一弹性元件(5₁至5₄)连接于所述科式陀螺的陀螺框架，所述第二线性振荡器(4)借助第二弹性元件(6₁，6₂)连接于所述第一线性振荡器(3)，

该方法具有下述步骤：

-确定所述科式陀螺的正交偏差，

-产生静电场，从而改变所述两个振荡器(3，4)相互之间的定向，所述静电场产生恒定力，该力导致所述第一弹性元件(5₁至5₄)的定向变化和/或所述第二弹性元件(6₁，6₂)的定向变化，所述静电场的定向或强度被调节从而使所确定的正交偏差尽可能地小。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一弹性元件(5₁至5₄)的定向通过借助所述静电场改变所述第一线性振荡器(3)的位置或定向而发生变化，还在于，所述第二弹性元件(6₁，6₂)的定向通过借助所述静电场改变所述第二线性振荡器(4)的位置/定向而发生变化。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电场致使所述第一和第二弹性元件(6₁，6₂，5₁至5₄)的定向相互正交。

4、一种科式陀螺，具有第一谐振器(1)，该第一谐振器采用包含第一和第二线性振荡器(3，4)的耦合系统的形式，所述第一线性振荡器(3)借助第一弹性元件(5₁至5₄)连接至所述科式陀螺的陀螺框架，所述第二线性振荡器(4)借助第二弹性元件(6₁，6₂)连接至所述第一线性振荡器(3)，

该陀螺具有：

-用于产生静电场(11’₁，11’₂，10₁至10₄)的装置，借助该装置，能够改变所述两个振荡器(3，4)相互之间的定向，其中，所述静电场产生恒定力，该力改变所述第一弹性元件(5₁至5₄)相对于所述陀螺框架(7₃，7₄)的定向角和/或所述第二弹性元件(6₁，6₂)相对于所述第一线性振荡器(3)的定向角，

-确定所述科式陀螺的正交偏差的装置(45，47)，和

-控制回路(55，56，57)，借助该回路，所述静电场的强度作为所确定的正交偏差的函数进行调节，从而使所确定的正交偏差尽可能地小。

5、根据权利要求4所述的科式陀螺，其特征在于，将所述第二线性振荡器(4)连接至所述第一线性振荡器(3)的所述第二弹性元件(6₁至6₂)被设计成使得力基本上从所述第一线性振荡器(3)的一侧传递至所述第二线性振荡器(4)。

6、根据权利要求4至5中任一项所述的科式陀螺，其特征在于，将所述第一线性振荡器(3)连接至所述科式陀螺的陀螺框架(7₃，7₄)的所述第一弹性元件(5₁至5₄)相互平行布置并且处于同一平面上，所述第一弹性元件(5₁至5₄)的所有开始点位于一条公共的轴线上以及所有结束点位于另一条公共的轴线上。

7、根据权利要求6所述的科式陀螺，其特征在于，第二谐振器(70₁，70₂)，该谐振器采用包括第一和第二线性振荡器(3₁，3₂，4₁，4₂)的耦合系统的形式，所述第一谐振器(70₁)机械地连接或静电地耦合所述第二谐振器(70₂)，从而使所述两个谐振器能够沿着公共振荡轴线(72)以相互反相的方式进行振荡。

8、根据权利要求7所述的科式陀螺(1’)，其特征在于，所述第一和第二谐振器(70₁、70₂)的构型是相同的，所述谐振器(70₁、70₂)布置在公共振荡轴线(72)上并以与所述公共振荡轴线(72)成直角的对称轴线(73)相对于彼此对称布置。

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