CN102422126A - 具有两个按顺序启用的通道的振动传感器 - Google Patents

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Abstract

振动传感器，包括底座(1)和安装在该底座上的轴对称的共振器(2)，该底座和共振器与经由至少第一连接通道(6.1)和第二连接通道(6.2)连接到控制电路(5)的电极(3，4)相关联，其中这些电极与通道中的一个或另一个相连接，该控制电路包括激发电子电路(7)和检测电子电路(8)，且被设置为控制每个连接通道上的激发阶段和检测阶段，激发阶段和检测阶段具有基本相同的各自的持续时间，传感器的特征在于所述控制电路被设置为执行以下顺序：第二连接通道上的激发阶段；第一连接通道上的检测阶段；第一连接通道上的激发阶段；第二连接通道上的检测阶段。

Description

具有两个按顺序启用的通道的振动传感器
技术领域
本发明涉及振动传感器，如，适于用于构成陀螺仪。
背景技术
振动式陀螺仪已知包括底座和安装在该底座上的共振器。该底座和共振器与电极相关联，电极被组织为两组，这两组经由第一连接通道、然后第二连接通道交替地连接到检测和控制电路，电极的每一组连接至相应的一个通道。
控制电路包括激发电子电路和检测电子电路，且被设置为在每一个连接通道上控制激发阶段和检测阶段，该激发阶段和检测阶段具有基本相同的各自持续时间(如，激发阶段为60微秒(μs)而检测阶段为140μs)。检测和激发阶段的持续时间可作为所讨论的传感器的函数而改变。一般将控制电路设置为执行以下顺序：在第一连接通道上的激发阶段；在第二连接通道上的激发阶段；在第一连接通道上的检测阶段；在第二连接通道上的检测阶段。
这样的顺序使得有可能使用同一个激发电子电路来激发电极的两个组、且用同一个检测电路来检测由电极的两个组所提供的信号。这用于限制在两个通道上的增益和相位差异的影响，这些差异可能会引起设定角度误差和陀螺仪的漂移。不论如何，这样的顺序导致在不同阶段之间出现耦合。这些耦合相关联于例如由在其上形成电路的印刷电路板的杂散电容产生的数模转换器中的记忆效应，这电容与电子电路中呈现的较高值的电阻串联，在大于阶段的持续时间的一段时间长度上引起干扰。耦合可出现在：两个相继检测阶段之间、两个相继激发阶段之间、检测阶段和紧随在所述检测阶段之后的激发阶段之间、或者激发阶段和紧随在所述激发阶段之后的检测阶段之间。耦合在之后的阶段中引起了偏压，该偏压成比例于在之前阶段中所处理的控制信号。这最后的两个耦合，特别是由于在电极上累积的电荷，对陀螺仪的平均漂移提供了主要贡献，且难以通过电补偿来限制该漂移。
这些缺陷的不稳定对于传感器的性能具有重大影响，特别是在潮湿的环境中。
已经提出一些建议来降低控制或进动(precession)动态范围以改善上述缺陷。已经提出建议来引入附加驰豫时间(relaxation time)来限制这些缺陷。
发明内容
本发明基于不同的方法并寻求在不修改该控制电路的情况下限制上述缺陷的影响。
为此，本发明提供一种振动传感器，包括底座和安装在该底座上的轴对称的共振器，该底座和共振器与经由至少第一连接通道和第二连接通道连接到控制电路上的电极相关联，其中这些电极与通道中的一个或另一个相连接，该控制电路包括激发电子电路和检测电子电路，且被设置为控制每个连接通道上的激发阶段和检测阶段，激发阶段和检测阶段具有基本相同的各自的持续时间，传感器的特征在于所述控制电路被设置为执行以下顺序：第二连接通道上的激发阶段；第一连接通道上的检测阶段；第一连接通道上的激发阶段；第二连接通道上的检测阶段。
这个顺序用于最大化使用同一个通道的检测阶段和激发阶段之间的间隔，藉此用于减少在给定通道中的强大的激发-检测或者检测-激发的耦合。另外，在两个通道之间的较弱的激发-检测或者检测-激发耦合呈现为对称。进一步，每一个激发阶段紧接在使用同一通道的检测阶段之后。在先的检测阶段所产生的干扰因此在与后继激发命令一样的方向中起作用。
在阅读本发明的特定、非限制性实施例的以下描述时，本发明的其他特征和优点显现。
附图说明
仅对唯一附图进行参考，该图是根据本发明的振动传感器的示图。
具体实施方式
根据本发明的振动传感器是例如在陀螺罗盘类型的系统中适于用在目标定位系统中的陀螺仪，该目标定位系统是便携式的且具有较高准确度。
参考该附图，该振动传感器包括底座1和轴对称的共振器2，此处该共振器被制为具有紧固至所述底座1的中心芯柱(stem)的钟形物的形式。
电极3用已知方式与钟形物2的周边边缘相关联。电极4用已知方式与底座1相关联，面向电极3。
电极3、4经由至少第一连接通道6.1和第二连接通道6.2连接至控制电路5，电极3、4的每一个连接至两个通道中的一个或另一个，因此取决于电极所连接至的连接通道而形成两组电极。
控制电路5包括激发电子电路7和检测电子电路8。控制电路5被设置为执行实现激发阶段和检测阶段的程序。在激发阶段，控制电路5经由激发电子电路6起作用以将命令信号发送给电极，从而将所述钟形物设置为在给定角度振动，从而保持振动的幅值恒定，且保持与给定角度正交的零幅值。在检测阶段，控制电路5经由检测电子电路8起作用以恢复代表振动角度的信号。激发和检测阶段分别持续基本相同的时间，具体地激发阶段为60μs，检测阶段为140μm。
控制单元5被设置为在连接通道6.1、6.2的每一个上执行激发阶段和检测阶段，且更精确地是操作所述阶段来执行如下顺序：第二连接通道6.2上的激发阶段；第一连接通道6.1上的检测阶段；第一连接通道6.1上的激发阶段；第二连接通道6.2上的检测阶段。
这个顺序用于将检测阶段与使用同一通道的激发阶段尽可能远地间隔开，藉此能使给定通道中的最强烈的激发-检测或检测-激发耦合降低。进一步，两个通道之间的激发-检测或检测-激发耦合是对称的，藉此限制了它们对传感器的漂移的影响。另外，每一个激发阶段紧接在使用同一通道的检测阶段之后：在先的检测阶段所产生的干扰因此在与后继激发命令一样的方向中起作用，因此限制了对传感器误差的影响。
自然，本发明不限于所述实施例，且覆盖如权利要求所限定的本发明的范围内的任何变形。
本发明应用于与在两个连接通道上分时操作的数字控制电子电路相关联的任何类型的轴对称的共振器。本发明更具体地适用于那些呈现较大控制动态范围或较高级别衰减和较大刚度各向异性(stiffness anisotropies)的传感器。

Claims (1)

1.振动传感器，包括底座(1)和安装在所述底座上的轴对称的共振器(2)，所述底座和所述共振器与经由至少第一连接通道(6.1)和第二连接通道(6.2)连接到控制电路(5)的电极(3，4)相关联，其中所述电极与所述通道中的一个或另一个相连接，所述控制电路包括激发电子电路(7)和检测电子电路(8)，且被设置为控制每个连接通道上的激发阶段和检测阶段，所述激发阶段和所述检测阶段具有基本相同的各自的持续时间，所述传感器的特征在于所述控制电路被设置为执行以下顺序：所述第二连接通道上的激发阶段；所述第一连接通道上的检测阶段；所述第一连接通道上的激发阶段；所述第二连接通道上的检测阶段。
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