DE10240087A1

DE10240087A1 - vibration gyro

Info

Publication number: DE10240087A1
Application number: DE2002140087
Authority: DE
Inventors: Volker Kempe
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-31
Also published as: WO2004020948A1; DE10240087B4; AU2003238062A1; DE10240087C5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vibrationskreisel, der einen Regelkreis zur Regelung eines Antriebselements in Abhängigkeit von einer gemessenen Schwingung besitzt, wobei der Regelkreis eine Nachlaufsynchronisationseinrichtung mit einem steuerbaren Signalgenerator umfaßt. Erfindungsgemäß sind zusätzlich Mittel zur Messung der Frequenz und/oder Phase des Vibrationselements im freischwingenden Zustand vorgesehen und der Signalgenerator ist programmierbar ausgeführt, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist zur Programmierung des Signalgenerators, beispielsweise in Abhängigkeit der gemessenen Frequenz und/oder Phase. Dadurch sind lange Einschwingvorgänge und damit eine lange Startzeit des Vibrationskreisels vermeidbar.The invention relates to a vibration gyro which has a control circuit for controlling a drive element as a function of a measured vibration, the control circuit comprising a tracking synchronization device with a controllable signal generator. According to the invention, means are additionally provided for measuring the frequency and / or phase of the vibration element in the free-floating state and the signal generator is designed to be programmable, with a control unit being provided for programming the signal generator, for example as a function of the measured frequency and / or phase. As a result, long settling processes and thus a long start time of the vibratory gyro can be avoided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vibrationskreisel mit einem Vibrationselement und einem Antriebselement zur Anregung des Vibrationselements, einem ersten Abnehmer zur Messung der Schwingung des Vibrationselements in einer ersten Ebene, einem zweiten Abnehmer zur Detektion einer Schwingung, die ein Maß für die Drehrate des Vibrationselements ist, und einem Regelkreis zur Regelung des Antriebselements in Abhängigkeit von der gemessenen Schwingung, wobei der Regelkreis eine Nachlaufsynchronisationseinrichtung aufweist, die einen steuerbaren Signalgenerator besitzt.The invention relates to a vibratory gyroscope a vibration element and a drive element for exciting the Vibration element, a first customer for measuring the vibration of the vibration element in a first plane, a second customer for the detection of a vibration, which is a measure of the rotation rate of the vibration element, and a control loop for controlling the drive element in dependence from the measured vibration, the control loop being a tracking synchronization device has a controllable signal generator.

Kreisel werden eingesetzt, um Drehbewegungen messen zu können. Der Einsatz von mechanischen Kreiseln ist seit langer Zeit bekannt und wird beispielsweise in Flugzeugen eingesetzt, um die Lage des Flugzeugs in der Luft feststellen zu können. Mechanische Kreisel besitzen dazu schnell rotierende Massen. Insgesamt ist eine große Präzision aller verwendeten Bauteile notwendig, so daß mechanische Kreisel sehr teuer sind. Für den Einsatz in Fahrzeugen sind sie unter anderem aus diesem Grund ungeeignet. Hinzu kommt, daß sie empfindlich gegenüber Stößen sind und gegen solche abgesichert werden müssen.Spinning tops are used to make rotary movements to be able to measure. The use of mechanical gyros has been known for a long time and is used for example in aircraft to determine the location of the Plane in the air. Have mechanical gyros plus fast rotating masses. Overall, a great deal of precision is used by all Components necessary so that mechanical Spinning tops are very expensive. For for this reason, they are unsuitable for use in vehicles. On top of that she sensitive to Bumps are and must be secured against such.

In Fahrzeugen werden deswegen mikromechanische Vibrationskreisel eingesetzt. In ihrer prinzipiellen Funktionsweise unterscheiden sie sich von mechanischen Kreiseln darin, daß sie keine rotierenden Teile besitzen, sondern auf Mikrovibrationen aufbauen. Sie sind robust und immun gegen externe Vibrationen und somit ideal für den Einsatz in Fahrzeugen. Ein verbreiteter Vertreter mikromechanischer Vibrationskreisel sind piezoelektrische Stimmgabeln.This is why micromechanical devices are used in vehicles Vibratory gyroscope used. In its basic mode of operation they differ from mechanical gyroscopes in that they do not own rotating parts, but build on micro vibrations. They are robust and immune to external vibrations and therefore ideal for the Use in vehicles. A common representative of micromechanical Vibratory gyros are piezoelectric tuning forks.

Aufgrund des piezoelektrischen Effekts erzeugt ein Kristall ein elektrisches Potential, wenn er mechanischen Schwingungen ausgesetzt wird, und umgekehrt reagiert der Kristall mit Vibrationen, wenn er in ein elektrisches Feld gebracht wird. Wird auf ein piezoelektrisches Material ein Wechselstrom mit einer Frequenz aufgebracht, die zu einer der spezifischen elastischen Frequenzen des Materials paßt, zeigen sich Resonanzerscheinungen.Because of the piezoelectric effect a crystal generates an electrical potential when it is mechanical Is exposed to vibrations, and vice versa the crystal reacts with vibrations when placed in an electric field. If an alternating current is applied to a piezoelectric material Frequency applied to one of the specific elastic Frequencies of the material, show signs of resonance.

Nach der Anregung mit einer Resonanzfrequenz des Vibrationselements schwingt dieses in einer ersten Richtung. Die Funktionsweise eines Vibrationskreisels beruht nun darauf, daß bei einer äußeren Drehbewegung des Vibrationselements die sogenannte Coriolis-Kraft auftritt, die senkrecht zur Richtung der Vibrationsbewegung und zur äußeren Drehbewegung steht. Bei einer geeigneten Geometrie des Vibrationselements führt die Coriolis-Kraft zu einer meßbaren Schwingung in einer zweiten Ebene, die senkrecht zu der Schwingung in der ersten Ebene steht. Die Amplitude der Schwingung in der zweiten Ebene ist ein Maß für die Drehrate des Vibrationselements.After excitation with a resonance frequency of the vibrating element vibrates in a first direction. The functioning of a vibratory gyro is based on the fact that with an external rotary movement the so-called Coriolis force of the vibration element occurs perpendicular to the direction of the vibration movement and to the external rotary movement stands. With a suitable geometry of the vibration element, the leads Coriolis force to a measurable Vibration in a second plane that is perpendicular to the vibration is on the first level. The amplitude of the vibration in the second level is a measure of the rotation rate of the vibrating element.

Bei anderen Bauformen von Vibrationselementen, beispielsweise bei kreissymmetrischen Vibrationselementen, wird nicht die Amplitude der Schwingung in einer zweiten Ebene ausgewertet, sondern die Coriolis-Kraft führt zu einer Verschiebung von Schwingungsknoten relativ zu dem Vibrationselement. Die Verschiebung der Schwingungsknoten ist wiederum ein Maß für die äußere Drehung des Vibrationselements.With other types of vibrating elements, for example with circularly symmetrical vibration elements not evaluated the amplitude of the vibration in a second plane, but the Coriolis force leads to a displacement of vibration nodes relative to the vibration element. The displacement of the vibration nodes is in turn a measure of the external rotation of the Vibrating element.

Für den Betrieb eines Vibrationskreisels ist es notwendig, das Vibrationselement ständig mit seiner Resonanzfrequenz anzuregen. Um dies mit der geforderten Genauigkeit zu bewerkstelligen, besitzen bekannte Vibrationskreisel einen Regelkreis zur Regelung des Antriebselements in Abhängigkeit von der gemessenen Schwingung, wobei der Regelkreis eine Nachlaufsynchronisationseinrichtung aufweist, die einen steuerbaren Signalgenerator besitzt. Ein typischer Vibrationskreisel, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist in der 1 gezeigt.For the operation of a vibration gyro, it is necessary to continuously excite the vibration element with its resonance frequency. In order to accomplish this with the required accuracy, known vibration gyros have a control circuit for controlling the drive element as a function of the measured vibration, the control circuit having a tracking synchronization device which has a controllable signal generator. A typical vibratory gyroscope, as is known from the prior art, is in the 1 shown.

Ein Vibrationselement 22 besitzt ein Antriebselement 1 und einen Abnehmer 2. Es ist eine Regelschleife mit einem Verstärker 5 vorgesehen, durch die eine Rückkopplung der gemessenen Schwingung auf das Antriebselement 1 erfolgt, so daß die Schwingung des Vibrationselementes aufrechterhalten wird. Eine Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 sorgt für die erforderliche Genauigkeit.A vibration element 22 has a drive element 1 and a customer 2 , It is a control loop with an amplifier 5 provided by which a feedback of the measured vibration to the drive element 1 takes place so that the vibration of the vibrating element is maintained. A tracking synchronization device 21 ensures the required accuracy.

In einer sekundären Regelschleife erfolgt eine Closed-Loop-Messung der durch die Coriolis-Kraft angeregten Schwingung des Vibrationselementes in der zweiten Ebene. Zu einer detaillierteren Beschreibung der Funktionsweise wird auf die Beschreibung zu der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß 2 verwiesen.A closed-loop measurement of the vibration of the vibration element excited by the Coriolis force takes place in a secondary control loop in the second level. For a more detailed description of the mode of operation, reference is made to the description of the arrangement according to the invention 2 directed.

Um die zur Anregung des Vibrationselements 22 erforderliche Leistung niedrig zu halten, werden für die Vibrationselemente 22 solche eingesetzt, die eine sehr hohe Güte bzw. eine schmale Bandbreite besitzen. Daraus folgt aber auch, daß die Zeitkonstanten für den Einschwingvorgang sehr groß sind. Die Startzeit bzw. die Abschaltzeit für Vibrationskreisel ist deswegen sehr lang und dauert bis in den Sekundenbereich. Für viele Anwendungen, insbesondere in sicherheitskritischen Bereichen wie ESP (Elektronisches Stabilitäts-Programm) sowie für Überschlagsdetektoren in Fahrzeugen ist eine kurze Startzeit des gesamten Systems erforderlich. Dies gilt nicht nur für die Initialisierung beim Start beispielsweise des Fahrzeugs, sondern auch für einen Neustart des Systems nach der Durchführung von Prüfroutinen oder möglichen Ausfällen, die einen Reset bedingen.In order to excite the vibration element 22 Keeping the required power low is for the vibration elements 22 used those that have a very high quality or a narrow bandwidth. It also follows from this that the time constants for the transient process are very large. The start time or the switch-off time for the vibratory gyroscope is therefore very long and takes up to a few seconds. For many applications, especially in safety-critical areas such as ESP (Electronic Stability Program) and for rollover detectors in vehicles, a short start time of the entire system is required. This applies not only to the initialization when starting the vehicle, for example, but also to a system restart after carrying out test routines or possible failures that require a reset.

Zwar wird versucht, durch Einbeziehen des Vibrationselements in den primären Regelkreis sowie durch Optimierung der Parameter für die Amplituden- und Nachlaufsynchronisationsrege lung die Startzeit zu verringern, die jedoch in vielen Anwendungsfällen immer noch zu lang ist.Attempts are being made to reduce the start time by including the vibration element in the primary control loop and by optimizing the parameters for the amplitude and tracking synchronization control, but this is in many applications is still too long.

Ein weiteres Problem des bekannten Vibrationskreisels gemäß 1 besteht darin, daß während des Betriebs des Vibrationskreisels sich die Temperatur der verwendeten Komponenten erhöht und aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz des Vibrationselements 22 zu einem bleibenden Phasenfehler in der Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 führt, der nicht auf einen akzeptablen Wert begrenzt werden kann. Da die Phaseninformation des Signalgenerators 9 auch für die Demodulation der Schwingung in der zweiten Ebene verwendet wird, führt der Phasenfehler in der Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Drehratenmessung.Another problem of the known vibratory gyro according to 1 consists in that during the operation of the vibratory gyroscope the temperature of the components used increases and due to the temperature dependence of the resonance frequency of the vibrating element 22 to a permanent phase error in the tracking synchronization device 21 leads, which can not be limited to an acceptable value. Because the phase information of the signal generator 9 is also used for the demodulation of the oscillation in the second level, the phase error results in the tracking synchronization device 21 to a deterioration in the accuracy of the rotation rate measurement.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen Vibrationskreisel anzugeben, bei dem die Startzeit verkürzt ist und der Phasenfehler in der Nachlaufsynchronisationseinrichtung verkleinert wird.It is therefore an object of the invention specify a vibratory gyroscope with a shorter start time and the phase error in the tracking synchronization device is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Vibrationskreisel der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß Mittel zur Messung der Frequenz und/oder Phase des Vibrationselements im freischwingenden Zustand vorgesehen sind und der Signalgenerator programmierbar ist, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist zur Programmierung des Signalgenerators in Abhängigkeit der gemessenen Frequenz und/oder Phase.This object is achieved by a Vibrating gyroscope of the type mentioned solved, characterized in that is that means for measuring the frequency and / or phase of the vibration element in the free-floating state are provided and the signal generator is programmable, a control unit being provided for Programming the signal generator depending on the measured frequency and / or phase.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Dauer des Startvorgangs wesentlich von der anfänglichen Frequenzdifferenz zwischen der Resonanzfrequenz des Vibrationselements und des Signalgenerators abhängt. Zumindest zum Zeitpunkt des Systemstarts ist weder die Resonanzfrequenz des Vibrationselements noch die Startfrequenz des Signalgenerators genau bekannt. Darüber hinaus hängen sie von dem individuel len Temperaturverhalten des Vibrationselements und des Signalgenerators ab. Gemäß der Erfindung sind Mittel vorgesehen, durch die die Frequenz und/oder Phase des Vibrationselements im freischwingenden Zustand schnell gemessen werden kann. Dies kann dadurch geschehen, daß der primäre Amplituden- und Phasenregelkreis aufgetrennt wird. Dadurch kann die Resonanzfrequenz des Vibrationselements im freischwingenden Zustand gemessen werden. Ein geeigneter Impuls zur Anregung einer Schwingung ist dabei durch den Signalgenerator erzeugbar. Mit der Information über die momentane Frequenz und Phase ist es möglich, den erfindungsgemäßen programmierbar ausgestalteten Signalgenerator zu programmieren, so daß bereits nach der kurzen Meßphase der Signalgenerator ein gegebenenfalls phasengerechtes Signal mit einer Frequenz bereitstellt, die exakt mit der Resonanzfrequenz des Vibrationselements übereinstimmt. Eine lange Einschwingzeit, bis sich ein Signalgenerator nach dem Stand der Technik mit der Frequenz des Vibrationselements synchronisiert hat, entfällt.The invention is based on the knowledge based on the fact that Duration of the starting process largely depends on the initial frequency difference between the resonance frequency of the vibration element and the signal generator depends. At least at the time of the system start, neither the resonance frequency of the Vibration element exactly the starting frequency of the signal generator known. About that hang out they from the individual temperature behavior of the vibration element and the signal generator. According to the invention means are provided by which the frequency and / or phase of the Vibrating element quickly measured in the free-swinging state can be. This can be done in that the primary amplitude and phase locked loop is separated. This allows the resonance frequency of the vibration element be measured in the free-swinging state. A suitable impulse is to excite a vibration by the signal generator produced. With the information on the current frequency and phase it is possible to programmable the invention to program designed signal generator so that already after the short measurement phase of Signal generator a possibly in-phase signal with a Provides frequency that exactly matches the resonance frequency of the vibration element. A long settling time until a signal generator after the State of the art synchronized with the frequency of the vibration element has dropped.

Durch die Möglichkeit, die Resonanzfrequenz des Vibrationselements freischwingend zu messen, kann eine solche Messung auch durch eine kurze Betriebsunterbrechung erfolgen, wodurch eine Neuprogrammierung des programmierbaren Signalgenerators in Abhängigkeit der gemessenen und unter Umständen durch Temperatureinflüsse veränderten Resonanzfrequenz ermöglicht wird.By the possibility of the resonance frequency to measure the vibrating element freely Measurement can also be carried out by a brief interruption in operation, whereby reprogramming the programmable signal generator in dependence the measured and possibly due to temperature influences changed Allows resonance frequency becomes.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of Invention are in the subclaims specified.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below of an embodiment explained in more detail. It shows:

1 einen Vibrationskreisel nach dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung, 1 a vibratory gyroscope according to the prior art in a schematic representation,

2 einen Vibrationskreisel nach der Erfindung, 2 a vibration gyro according to the invention,

3 eine Zeitdiagramm mit den Funktionsphasen des Vibrationskreisels von 2 und 3 a timing diagram with the functional phases of the vibration gyro of 2 and

4 die Berechnung von Frequenzkorrekturen anhand eines Frequenz-Temperatur-Diagramms. 4 the calculation of frequency corrections using a frequency-temperature diagram.

Der Vibrationskreisel nach dem Stand der Technik wurde bereits in der Beschreibungseinleitung kurz erläutert. Der erfindungsgemäß erweiterte Vibrationskreisel gemäß 2 funktioniert teilweise gleich oder ähnlich wie der bekannte Vibrationskreisel, so daß die nachfolgende Beschreibung der 2 auch zum besseren Verständnis der Schaltung nach dem Stand der Technik gemäß 1 herangezogen werden kann. Funktionsgleiche Komponenten sind in den 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The vibratory gyroscope according to the prior art was already briefly explained in the introduction to the description. The vibration gyro expanded according to the invention 2 works partially the same or similar to the known vibratory gyroscope, so that the following description of the 2 also for a better understanding of the circuit according to the prior art 1 can be used. Functionally identical components are in the 1 and 2 provided with the same reference numerals.

In 2 ist ein Vibrationselement 22 mit seinen Antriebselementen 1 und 3 und seinen Abnehmern 2 und 4 schematisch dargestellt. Das System besteht aus wenigstens einem ersten Antriebselement 1, um das Vibrationselement in eine Schwingung mit der Resonanzfrequenz zu versetzen und diese Schwingung aufrechtzuerhalten, und wenigstens einem ersten Abnehmer 2 zur Detektion der Schwingung, wobei aufgrund des Ausgangssignals des Abnehmers 2 nach einer geeigneten Signalaufbereitung eine Rückführung auf das Antriebselement 1 erfolgt. Für die Signalverarbeitung ist ein Verstärker 5 vorgesehen, der das am Abnehmer 2 bereitgestellte Signal auf einen geeigneten Signalpegel verstärkt. Darüber hinaus ist ein Amplitudendetektor 10 für die Messung und Filterung der am Abnehmer 2 gemessenen Amplitude vorgesehen. Der Amplitudendetektor 10 ist mit einer Anregungssteuerung 11 verbunden, die wiederum das erste Antriebselement 1 ansteuert. Die Anregungssteuerung 11 ist darüber hinaus mit einem Referenzsignal REF beaufschlagbar. Der Verstärker 5, der Amplitudendetektor 10 sowie die Antriebssteuerung bildet gemeinsam mit dem ersten Abnehmer 2 und dem ersten Antriebselement 1 einen Amplitudenregelkreis.In 2 is a vibration element 22 with its drive elements 1 and 3 and its customers 2 and 4 shown schematically. The system consists of at least one first drive element 1 to vibrate the vibrating element at the resonance frequency and maintain this vibration, and at least one first pickup 2 for the detection of the vibration, based on the output signal of the customer 2 after suitable signal processing, feedback to the drive element 1 he follows. There is an amplifier for signal processing 5 provided that on the customer 2 provided signal amplified to an appropriate signal level. In addition, an amplitude detector 10 for measuring and filtering the on the customer 2 measured amplitude provided. The amplitude detector 10 is with an excitation control 11 connected, which in turn is the first drive element 1 controls. The excitation control 11 can also be loaded with a reference signal REF. The amplifier 5 , the amplitude detector 10 and the drive control together with the first customer 2 and the first drive element 1 an amplitude control loop.

Für die Realisierung einer robusten, synchronen Amplitudendetektion besitzt der Signalverarbeitungskreis üblicherweise zusätzlich eine Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21. Diese erlaubt die Detektion der Frequenz und der Phase der Schwingung des Vibrationselements 22. Die Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 besteht aus einem Phasendetektor 7, einem geeigneten Tiefpaßfilter 8 und einem steuerbaren Signalgenerator 9, der als spannungs- oder stromgesteuerter Oszillator realisiert ist. In einer verbesserten Ausführung handelt es sich um einen digital steuerbaren Signalgenerator, der die erforderlichen Signalformen mit unterschiedlichen Phasenwinkeln erzeugen kann. Die beschriebenen Amplituden- und Phasenregelkreise bilden Primärregelschleifen. Durch Verbindung der Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 und dem Amplitudendetektor 10 beziehungsweise der Anregungssteuerung 11 ist eine präzise Ansteuerung des Antriebselementes 1 möglich.To implement robust, synchronous amplitude detection, the signal processing circuit usually additionally has a tracking synchronization device 21 , This allows the detection of the frequency and the phase of the vibration of the vibration element 22 , The tracking synchronization device 21 consists of a phase detector 7 , a suitable low-pass filter 8th and a controllable signal generator 9 , which is implemented as a voltage or current controlled oscillator. In an improved version, it is a digitally controllable signal generator that can generate the required signal shapes with different phase angles. The described amplitude and phase control loops form primary control loops. By connecting the tracking synchronization device 21 and the amplitude detector 10 or the excitation control 11 is a precise control of the drive element 1 possible.

Die Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 ist vor allem deswegen notwendig, weil eine reine Frequenzmessung nicht zu einer ausreichend exakten Ansteuerung des ersten Antriebselements 1 führt. Eine Regelung der Phasenverschiebung zwischen einem Eingangssignal, in diesem Fall vom ersten Abnehmer 2, und einem gesteuerten Signalgenerator führt dagegen zusätzlich zu der Korrektor der Phasenlage und damit zu einer sehr genauen Frequenzabstimmung.The tracking synchronization device 21 is primarily necessary because a pure frequency measurement does not lead to a sufficiently precise control of the first drive element 1 leads. A regulation of the phase shift between an input signal, in this case from the first customer 2 , and a controlled signal generator, on the other hand, additionally leads to the corrector of the phase position and thus to a very precise frequency tuning.

Die Information über die Phase und Frequenz, die an der Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 abgreifbar ist, wird nicht nur für die Aufrechterhaltung der Schwingung des Vibrationselements in der ersten Ebene benötigt, sondern auch für eine genaue Bestimmung der Drehrate, wie im Folgenden beschrieben.The information about the phase and frequency at the tracking synchronization device 21 can be tapped off, is not only required for maintaining the vibration of the vibration element in the first plane, but also for a precise determination of the rotation rate, as described below.

Üblicherweise ist ein weiterer Abnehmer 4 sowie ein zweites Antriebselement 3 vorgesehen, die für die Detektion einer Schwingung in einer weiten Ebene verwendet werden. Prinzipiell genügt ein zweiter Abnehmer 4, ohne ein zweites Antrieb selement 3 einzusetzen. In diesem Fall kann in einer Open-Loop-Messung die Schwingung in einer zweiten Ebene bestimmt werden. Unter dem Gesichtspunkt eines günstigen Signal/Rausch-Verhältnisses ist es jedoch von Vorteil, eine sogenannte Closed-Loop-Messung vorzunehmen. Dabei wird ein zweites Antriebselement 3 vorgesehen, das der Schwingung des Vibrationselements 22 in der zweiten Ebene entgegenwirkt. Das zweite Antriebselement 3 wird dabei so angesteuert, daß die durch die Coriolis-Kraft angeregte Schwingung möglichst vollständig ausgeregelt wird. Anhand des Ansteuersignals des zweiten Antriebselements 3 ist die Drehrate des Vibrationselements bestimmbar. Die sekundäre Regelschleife umfaßt typischerweise einen Verstärker 6 für den zweiten Abnehmer 4, einen Schleifen-Demodulator 12, der aus dem Signal des Abnehmers 4 die Phasen- und Quadratur-Komponenten ableitet, ein Filter 13 für die beiden Komponenten und einen Remodulator 14, der die Basisbandkomponenten in den Resonanzbereich des Vibrationselements zurückführt und diese addiert. Geeignete Korrektursignale CORR können der sekundären Regelschleife zugeführt werden, um parasitäre Gleichanteile zu kompensieren, die durch Symmetrieabweichungen und andere Abweichungen des Vibrationselements entstehen.Another customer is usually 4 and a second drive element 3 provided, which are used for the detection of a vibration in a wide plane. In principle, a second customer is sufficient 4 , without a second drive selement 3 use. In this case, the vibration can be determined in a second level in an open loop measurement. From the point of view of a favorable signal-to-noise ratio, however, it is advantageous to carry out a so-called closed-loop measurement. A second drive element is used 3 provided that the vibration of the vibrating element 22 counteracts in the second level. The second drive element 3 is controlled so that the vibration excited by the Coriolis force is corrected as completely as possible. Based on the control signal of the second drive element 3 the rate of rotation of the vibration element can be determined. The secondary control loop typically includes an amplifier 6 for the second customer 4 , a loop demodulator 12 that from the signal of the customer 4 derives the phase and quadrature components, a filter 13 for the two components and a remodulator 14 , which leads the baseband components back into the resonance range of the vibration element and adds them. Suitable correction signals CORR can be fed to the secondary control loop in order to compensate for parasitic DC components that arise from symmetry deviations and other deviations of the vibration element.

Die zweite Schwingung beinhaltet die Information über die Drehrate. Das Drehratensignal kann durch einen außerhalb der sekundären Regelschleife angeordneten Demodulator 15, wie er in 1 gezeigt ist, ermittelt werden. Alternativ könnte er als eines der Basisbandsignale direkt abgegriffen und gefiltert werden. Die sekundäre Regelschleife kann, wie oben angesprochen, auch weggelassen werden und die Drehrate in einer Open-Loop-Messung ermittelt werden, wobei ein Demodulator vorgesehen werden muß, der direkt an den Verstärker 6 des zweiten Abnehmers angeschlossen ist.The second vibration contains the information about the rotation rate. The rotation rate signal can be provided by a demodulator arranged outside the secondary control loop 15 as he is in 1 is shown to be determined. Alternatively, it could be tapped and filtered directly as one of the baseband signals. As mentioned above, the secondary control loop can also be omitted and the rotation rate can be determined in an open-loop measurement, a demodulator having to be provided directly to the amplifier 6 of the second customer is connected.

Für den sekundären Regelkreis sind neben analogen Signalverarbeitungsschaltungen auch digitale Signalverarbeitungsschaltungen aus dem Stand der Technik bekannt und verfügbar.For the secondary In addition to analog signal processing circuits, the control loop is also digital signal processing circuits from the prior art known and available.

Die Erfindung ist sowohl bei der Closed-Loop-Messung als auch bei der Open-Loop-Messung anwendbar und unabhängig davon, ob die sekundäre Regelschleife in analoger oder digitaler Meßtechnik ausgeführt ist.The invention is both in closed loop measurement can also be used for open loop measurement and regardless of whether the secondary Control loop is carried out in analog or digital measurement technology.

Die Anordnung von 2 ist gegenüber der Schaltung von 1 durch ein schnelles Frequenz- und Phasenmeßsystem erweitert. Darüber hinaus ist statt eines konventionellen gesteuerten Signalgenerators 9 ein programmierbarer und steuerbarer Signalgenerator 22 vorgesehen. Dieser beinhaltet eine Steuereinheit 20, die zur Synchronisation des Vibrationselements 22 mit dem Signalgenerator 23 eine Messung der Frequenz und/oder Phase des Vibrationselements 22 im freischwingenden Zustand veranlaßt und bei Vorlage des Meßergebnisses den Signalgenerator 23 entsprechend programmiert.The arrangement of 2 is opposite the circuit of 1 expanded by a fast frequency and phase measurement system. In addition, instead of a conventional controlled signal generator 9 a programmable and controllable signal generator 22 intended. This includes a control unit 20 used to synchronize the vibrating element 22 with the signal generator 23 a measurement of the frequency and / or phase of the vibration element 22 caused in the free-swinging state and the signal generator on presentation of the measurement result 23 programmed accordingly.

Während des Betriebs durchlaufene Phasen sind in der 3 dargestellt. In einer ersten Phase T1, die nach dem Einschalten des Systems einige Millisekunden andauert, erzeugt der programmierbare Signalgenerator 23 ein erstes Antriebssignal mit einem Spektrum, das sich innerhalb eines Frequenzbereichs Δf befindet, in dem die Resonanzfrequenz des Vibrationselements 22 erwartet wird. Beispielsweise wird ein geeignetes Spektrum durch ein Chirp-Signal erzeugt, indem die Frequenz des Signalgenerators während des Zeitintervalls T1 von einem minimalen zu einem maximalen Wert geändert wird. Dieses Signal regt das Vibrationselement 22 an. Um ein starkes Resonanzsignal zu erhalten, sollte die Anregung mit der maximal erlaubten Kraft, also mit der maximal erlaubten Antriebsspannung, erfolgen. In diesem Zeitintervall sind die Schalter 18 und 19 geöffnet und ein Schalter 17 verbindet den Signalgenerator 23 mit dem ersten Antriebselement 1. Der Schalter 17 ist dabei der Schalter, durch den das Antriebselement 1 mit der Anregungssteuerung 11 oder direkt mit dem Signalgenerator 23 verbunden werden kann. Der Schalter 18 trennt den sekundären Regelkreis auf, so daß auch bei einer Closed-Loop-Messung keine Anregung des Vibrationselements 22 durch das zweite Antriebselement 3 erfolgen kann. Darüber hinaus wird die Nachlaufsynchronisationseinrichtung 21 unterbrochen, indem zwischen einem Filter 8 und dem Signalgenerator 23 der Schalter 19 geöffnet wird.Phases run during operation are in the 3 shown. In a first phase T1, which lasts a few milliseconds after the system is switched on, the programmable signal generator generates 23 a first drive signal with a spectrum which is within a frequency range Δf in which the resonance frequency of the vibration element 22 is expected. For example, a suitable spectrum is generated by a chirp signal by changing the frequency of the signal generator during the time interval T1 from a minimum to a maximum value. This signal excites the vibrating element 22 on. To get a strong resonance signal, should the excitation takes place with the maximum permitted force, that is to say with the maximum permitted drive voltage. The switches are in this time interval 18 and 19 opened and a switch 17 connects the signal generator 23 with the first drive element 1 , The desk 17 is the switch through which the drive element 1 with the excitation control 11 or directly with the signal generator 23 can be connected. The desk 18 separates the secondary control loop, so that no excitation of the vibration element occurs even with a closed loop measurement 22 through the second drive element 3 can be done. In addition, the tracking synchronization device 21 interrupted by between a filter 8th and the signal generator 23 the desk 19 is opened.

In einem zweiten Zeitintervall T2, das wiederum einige Millisekunden andauert, wird die Frequenz- und Phasendifferenz zwischen dem nun freischwingenden Vibrationselement 22 und dem programmierbaren, steuerbaren Signalgenerator 23 gemessen, beispielsweise durch die Messung der Nulldurchgänge des verstärkten Ausgangssignals des ersten Abnehmers 2. In diesem Zeitintervall ist der Schalter 17 in einer neutralen Position, es ist also weder der Signalgenerator 23 auf dem direkten Weg noch die Anregungssteuerung 11 mit dem ersten Antriebselement 1 verbunden. Die Schalter 18 und 19 sind offen, und der programmierbare Signalgenerator 23 wird als spannungs- oder stromgesteuerter Oszillator ohne Eingangssteuersignal A betrieben und erzeugt als solcher eine rechteckige oder eine andere periodische Signalform mit der Grundfrequenz in demselben Bereich wie die erwartete Frequenz des Vibrationselements 22.In a second time interval T2, which in turn lasts for a few milliseconds, the frequency and phase difference between the now freely vibrating vibration element 22 and the programmable, controllable signal generator 23 measured, for example by measuring the zero crossings of the amplified output signal of the first consumer 2 , The switch is in this time interval 17 in a neutral position, so it's not the signal generator 23 on the direct way the excitation control 11 with the first drive element 1 connected. The switches 18 and 19 are open, and the programmable signal generator 23 is operated as a voltage or current controlled oscillator without an input control signal A and as such generates a rectangular or other periodic signal shape with the fundamental frequency in the same range as the expected frequency of the vibration element 22 ,

Nach der Messung wird die Frequenz und die Phase des Signalgenerator 23 so genau wie möglich auf die gemessenen Werte gesetzt und die Phasennachlaufsteuerung 21 sowie der Amplitudenregelkreis nachfolgend durch Schließen der Schalter 17 und 19 geschlossen. Der Schalter 17 verbindet also die Anregungssteuerung 11 mit dem ersten Antriebselement 1 und der Schalter 19 schließt den Regelkreis der Nachlaufsynchronisationseinrichtung.After the measurement, the frequency and phase of the signal generator 23 set as precisely as possible on the measured values and the phase tracking control 21 and the amplitude control loop subsequently by closing the switches 17 and 19 closed. The desk 17 connects excitation control 11 with the first drive element 1 and the switch 19 closes the control loop of the tracking synchronization device.

In dem Fall, wenn wie in 2 dargestellt eine Closed-Loop-Messung in der sekundären Regelschleife erfolgt, wird darüber hinaus der Schalter 18 geschlossen, um eine Gegensteuerung im sekundären Regelkreis zu ermöglichen. Nach der Durchführung dieser Schritte befindet sich der Vibrations kreisel in einem Normalbetriebszustand, der in 3 als Zeitintervall T3 bezeichnet wird.In the case when as in 2 If a closed-loop measurement is shown in the secondary control loop, the switch is also used 18 closed to enable countermeasures in the secondary control loop. After completing these steps, the vibratory gyro is in a normal operating condition, which is in 3 is referred to as the time interval T3.

Die Messung der Frequenz- und Phasendifferenz kann in unterschiedlichen Weisen durchgeführt werden, abhängig davon, ob ein Taktgenerator mit hoher Genauigkeit zur Verfügung steht.The measurement of the frequency and phase difference can be done in different ways depending on whether a clock generator with high accuracy is available.

Nach der Erfindung wird in dem Fall, daß kein hochgenauer Taktgenerator zur Verfügung steht, die Frequenz- und Phasendifferenz zwischen dem freischwingenden Vibrationselement und dem Signalgenerator unter Verwendung des Signalgenerators selbst als Zeitbasis gemessen. Diese Zeitbasis bezieht sich auf die anfänglichen Werte der Frequenz des Signalgenerators mit einem Nullwert als Eingangssignal A. Die Frequenz- und Phasenmessung kann dadurch realisiert werden, daß die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der verstärkten Ausgangsspannung des ersten Abnehmers gezählt werden, wobei eine Impulsfolge des Signalgenerators genutzt wird, deren Frequenz N-mal höher als die ungefähr der Resonanzfrequenz ensprechende Basisfrequenz ist.According to the invention, in the case that no high-precision clock generator is available, the frequency and Phase difference between the free-swinging vibration element and the signal generator using the signal generator itself measured as a time base. This time base refers to the initial one Values of the frequency of the signal generator with a zero value as the input signal A. The frequency and phase measurement can be realized that the Time intervals between successive zero crossings of the increased Output voltage of the first customer are counted, with a pulse train of the signal generator is used, whose frequency is N times higher than the roughly is the basic frequency corresponding to the resonance frequency.

Der Signalgenerator kann ein rechteckiges Signal mit der Basisfrequenz beispielsweise durch einen Frequenzteiler erzeugen, der die interne Frequenz durch den Faktor N teilt oder er kann aus einem beliebigen anderen periodischen Signal ein Signal mit der Basisfrequenz durch eine geeignete Technik erhalten ("locked table technique"). N muß hoch genug sein, beispielsweise 1024, um eine ausreichende Genauigkeit für die Frequenzmessung zu erzielen. Im Bedarfsfall kann eine zusätzliche Schätzung der Restdifferenz von korrespondierenden Zeitintervallen eingesetzt werden.The signal generator can be a rectangular signal with the base frequency, for example by a frequency divider generate that divides the internal frequency by the factor N or it can be a signal from any other periodic signal obtained with the base frequency using a suitable technique ("locked table technique "). N must be high enough be, for example, 1024, sufficient accuracy for frequency measurement to achieve. If necessary, an additional estimate of the residual difference of corresponding time intervals are used.

Das Rauschen hinter dem Eingangsverstärker verursacht Jitter der abgeleiteten Nulldurchgänge, deren Auswirkungen durch geeignete Mittelwertbildung der Meßwerte reduziert werden kann.The noise behind the input amplifier causes Jitter of the derived zero crossings, their effects through suitable averaging of the measured values can be reduced.

Im Fall der Verfügbarkeit eines hochgenauen internen oder externen Taktsignals erfolgt die Messung der anfänglichen Frequenz- und Phasendifferenz zwischen dem angeregten, freischwingenden Vibrationselement und dem freischwingenden Signalgenerator bei A = 0 beispielsweise durch parallele Messung beider Frequenzen und nachfolgender Berechnung der Frequenz- und Phasendifferenz zwischen beiden unter Verwendung entsprechender Mittel des Frequenz- und Phasenmeßsystems 16. Die übrige Vorgehensweise entspricht der Messung mit dem Signalgenerator als Zeitbasis.If a highly accurate internal or external clock signal is available, the initial frequency and phase difference between the excited, free-swinging vibration element and the free-swinging signal generator is measured at A = 0, for example by parallel measurement of both frequencies and subsequent calculation of the frequency and phase difference between the two Use of appropriate means of the frequency and phase measurement system 16 , The rest of the procedure corresponds to the measurement with the signal generator as the time base.

Nach dem Start ist das gesamte System sich ändernden Umgebungsbedingungen ausgesetzt, insbesondere dem Einfluß von Temperaturänderungen. Hierbei ist allerdings die Genauigkeit der Phasenkontrolle des Phaseneingangs- und Quadratur-Ausgangssignals des Signalgenerators 23 in Bezug auf die Phase des Vibrationselements 22 maßgeblich für die Genauigkeit der Messung. In der Closed-Loop-Betriebsweise steigt der Phasenfehler zwischen dem Signalgenerator 23 und dem Vibrationselement 22 mit der steigenden Frequenzdifferenz zwischen dem freischwingenden Vibrationselement 22 und dem freischwingenden Signalgenerator 23 bei A = 0, weil die Reduzierung einer steigenden Frequenzdifferenz ein größeres Phasenfehlerkompensationssignal in der Closed-Loop-Betriebsweise erfordert. Der Hauptgrund für die wachsende Abweichung der Frequenzen des freischwingenden Vibrationselements 22 und des freischwingenden Signalgenerators 23 sind die unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten beider Frequenzen, was zu einer Änderung der Frequenzdifferenz mit einer Temperaturänderung führt.After starting, the entire system is exposed to changing environmental conditions, especially the influence of temperature changes. Here, however, is the accuracy of the phase control of the phase input and quadrature output signals of the signal generator 23 with respect to the phase of the vibrating element 22 decisive for the accuracy of the measurement. In the closed loop mode, the phase error between the signal generator increases 23 and the vibrating element 22 with the increasing frequency difference between the free-swinging vibration element 22 and the free-swinging signal generator 23 at A = 0, because the reduction of an increasing frequency difference requires a larger phase error compensation signal in the closed loop mode. The main reason for the increasing deviation of the frequencies of the free-swinging vibration element 22 and the free-swinging signal generator 23 are the different tempera Coefficients of both frequencies, which leads to a change in the frequency difference with a change in temperature.

Durch eine Verwendung der erfindungsgemäßen Mittel entsprechend der 2 wird eine Verbesserung des Phasenfehlers ermöglicht, wie im Folgenden ausgeführt ist. Erfindungsgemäß kann die aktuelle Frequenzdifferenz zwischen dem Vibrationselement 22 und dem freischwingenden Signalgenerator 23 bei A = 0 verwendet werden, um die Null-Frequenz des Signalgenerators 23 zurückzusetzen und entsprechend den kompensierenden Phasenfehlern in der Nachlaufsynchronisationseinrichtung zu reduzieren. Der freischwingende Signalgenerator kann virtuell als Algorithmus implementiert werden, wobei die entsprechenden Modelle zu verwenden sind, oder real in Hardware.By using the agents according to the invention 2 an improvement in the phase error is made possible, as explained below. According to the invention, the current frequency difference between the vibration element 22 and the free-swinging signal generator 23 at A = 0 used to be the zero frequency of the signal generator 23 reset and reduce according to the compensating phase errors in the tracking synchronization device. The free-swinging signal generator can be implemented virtually as an algorithm, using the corresponding models, or in real hardware.

Zur Schätzung der aktuellen temperaturbedingten Phasendifferenz gibt es verschiedene Fälle.To estimate the current temperature-related There are different cases of phase difference.

In dem Fall, daß das Temperaturverhalten der Frequenzen sowohl des Vibrationselements 22 als auch des Signalgenerators 23 bekannt sind, kann die aktuelle Frequenz offensichtlich durch Messung der aktuellen Temperatur geschätzt und die entsprechende Frequenzdifferenz berechnet werden. Das Temperaturverhalten kann durch Frequenzwerte bei einer gegebenen Temperatur festgelegt werden, beispielsweise bei Raumtemperatur, ebenso wie die Temperaturkoeffizienten des Vibrationselements 22 und des Signalgenerators 23.In the event that the temperature behavior of the frequencies of both the vibrating element 22 as well as the signal generator 23 are known, the current frequency can obviously be estimated by measuring the current temperature and the corresponding frequency difference can be calculated. The temperature behavior can be determined by frequency values at a given temperature, for example at room temperature, as can the temperature coefficients of the vibration element 22 and the signal generator 23 ,

Nach der Erfindung kann die Temperaturmessung durch die Frequenzmessung des Vibrationselements 22 selber ersetzt werden, wenn ein hochgenauer interner oder externer Taktgenerator zur Verfügung steht.According to the invention, the temperature measurement by the frequency measurement of the vibration element 22 be replaced if a high-precision internal or external clock generator is available.

In vorteilhafter Weise nutzt dieser Ansatz die Tatsache, daß für die meisten mikro-mechanischen Vibrationselemente die Resonanzfrequenz stark von den Young-Modulen des Vibrationselements abhängt, welche sich in einer sehr guten Näherung linear mit der Temperatur ändert. Folglich ist nur der Temperaturkoeffizient erster Ordnung erforderlich. Dadurch kann die Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz vorab durch eine einfache Zweipunktmessung gemessen werden.This is advantageously used Approach the fact that for most micro-mechanical vibration elements the resonance frequency strong depends on the Young modules of the vibration element, which are in a very good approximation changes linearly with temperature. As a result, only the first order temperature coefficient is required. Thereby can be the temperature dependence the resonance frequency in advance by a simple two-point measurement be measured.

Auch das Temperaturverhalten des Signalgenerators 23, welches von dem jeweiligen Schaltungsprinzip abhängt, muß gemessen und im voraus gespeichert werden.Also the temperature behavior of the signal generator 23 , which depends on the respective circuit principle, must be measured and saved in advance.

Nach der Erfindung wird die Messung der aktuellen Frequenz f_vs(T) des Vibrationselements 22 im Closed-Loop-Betrieb zur Temperaturberechnung verwendet. Bei der berechneten Temperatur wird die Frequenz f_CSG(T) des freischwingenden Signalgenerators berechnet. Basierend auf der berechneten Differenz zwischen der aktuellen Frequenz des Vibrationselements 22 und der berechneten Frequenz des freischwingenden Signalgenerators wird das Korrektursignal für die Startwerte des freischwingenden Signalgenerators abgeleitet, wobei dann die aktuelle Frequenz des Signalgenerators auf die aktuelle Frequenz des Vibrationselements 22 setzt. Das Prinzip der Berechnung ist in 4 gezeigt. T1 ist dabei die Temperatur beim Systemstart und T2 die Temperatur zu einem späteren Zeitpunkt, wenn sich die Temperatur während des Betriebs erhöht hat.According to the invention, the measurement of the current frequency f _vs (T) of the vibration element 22 used in closed loop operation for temperature calculation. At the calculated temperature, the frequency f _CSG (T) of the free-swinging signal generator is calculated. Based on the calculated difference between the current frequency of the vibrating element 22 and the calculated frequency of the free-swinging signal generator, the correction signal for the start values of the free-swinging signal generator is derived, then the current frequency of the signal generator to the current frequency of the vibration element 22 puts. The principle of the calculation is in 4 shown. T1 is the temperature at system start and T2 is the temperature at a later point in time when the temperature has increased during operation.

Erfindungsgemäß werden in dem Fall, daß die Resonanzfrequenz des Vibrationselements 22 und sein Temperaturkoeffizient nicht genau genug bekannt sind und/oder dies auf den freischwingenden Signalgenerator zutrifft, die aktuelle Frequenzdifferenz zwischen den beiden von Zeit zu Zeit gemessen, indem die Regelschleifen durch das Setzen des Schalters 17 in die neutrale Position und Öffnung der Schalter 18 und 19 geöffnet werden. Nach der Messung und dem Setzen des Signalgenerators 23 auf die Frequenz des Vibrationselements 22 werden die Schleifen wieder geschlossen. Der Nachteil einer solchen Methode besteht in der Unterbrechung der Drehratenmessung. Erfindungsgemäß kann aber dies dadurch vermieden werden, daß ein zweiter Signalgenerator, der in der Figur nicht dargestellt ist, verwendet wird, der gut auf die Nullfrequenz (A = 0) und an das Temperaturverhalten des ersten Signalgenerators 23 angepaßt ist. Der zweite Signalgenerator ist nicht in die Nachlaufsynchronisationseinrichtung einbezogen und wird nur für die Zeitbestimmung des Frequenz/Phasenmeßsystems 16 in 2 eingesetzt.According to the invention in the event that the resonance frequency of the vibration element 22 and its temperature coefficient is not known well enough and / or the free-swinging signal generator is, the current frequency difference between the two is measured from time to time by the control loops by setting the switch 17 in the neutral position and opening the switch 18 and 19 be opened. After measuring and setting the signal generator 23 to the frequency of the vibrating element 22 the loops are closed again. The disadvantage of such a method is that the rotation rate measurement is interrupted. According to the invention, however, this can be avoided by using a second signal generator, which is not shown in the figure, which has a good response to the zero frequency (A = 0) and to the temperature behavior of the first signal generator 23 is adjusted. The second signal generator is not included in the tracking synchronization device and is only used to determine the time of the frequency / phase measurement system 16 in 2 used.

In diesem Fall erfolgt eine kontinuierliche oder regelmäßige Messung der Frequenzdifferenz zwischen der Nullfrequenz dieses zweiten Signalgenerators und der Frequenz des Vibrationselements 22 (oder der Frequenz des Vibrationselements). Es ist auch ein Vergleich der Frequenzen des zweiten Signalgenerators und des ersten Signalgenerators möglich, sofern der erste Signalgenerator mit dem Vibrationselement gekoppelt ist. Der in der Schleife befindliche Signalgenerator wird kontinuierlich oder in bestimmten Zeitschritten auf die gemessene Frequenz des Vibrationselements 22 gesetzt.In this case, the frequency difference between the zero frequency of this second signal generator and the frequency of the vibration element is measured continuously or regularly 22 (or the frequency of the vibrating element). It is also possible to compare the frequencies of the second signal generator and the first signal generator, provided that the first signal generator is coupled to the vibration element. The signal generator in the loop is continuously or in certain time steps on the measured frequency of the vibration element 22 set.

11: erstes Antriebselementfirst driving element
22: erster Abnehmerfirst customer
33: zweites Antriebselementsecond driving element
44: zweiter Abnehmersecond customer
5, 65, 6: Verstärkeramplifier
77: Phasendetektorphase detector
88th: Filterfilter
99: steuerbarer Signalgeneratorcontrollable signal generator
1010: Amplitudendetektoramplitude detector
1111: Anregungssteuerungexcitation controller
1212: Schleifen-DemodulatorLoop Demodulator
1313: Filterfilter
1414: Remodulatorremodulator
1515: Demodulatordemodulator
1616: Frequenz-/Phasen-MeßvorrichtungFrequency / phase measuring device
17, 18, 1917 18, 19: Schalterswitch
2020: Steuervorrichtungcontrol device
2121: NachlaufsynchronisationseinrichtungTrailing synchronization device
2222: Vibrationselementvibrating element
2323: programmier- und steuerbarer Signalgeneratorprogrammable and controllable signal generator

Claims

Vibration gyroscope with - a vibration element ( 22 ) with - a drive element ( 1 ) to excite the vibration element ( 22 ), - a first customer ( 2 ) for measuring the vibration of the vibration element ( 22 ) in a first plane and - a second pickup for the detection of a vibration, which is a measure of the rate of rotation of the vibration element ( 22 ), - a control loop for controlling the drive element ( 1 ) as a function of the measured vibration, - the control loop being a tracking synchronization device ( 21 ) which has a controllable signal generator ( 23 ), characterized in that - means ( 16 . 17 . 18 . 19 ) for measuring the frequency and / or phase of the vibration element ( 22 ) are provided in the free-swinging state and - the signal generator ( 23 ) is programmable, whereby a control unit ( 20 ) is provided, through which the signal generator can be programmed as a function of the measured frequency and / or phase.

Vibration gyro according to Claim 1, characterized in that the signal generator ( 23 ) generated voltage forms a time base for the frequency and / or phase measurement.

Vibration gyro according to claim 2, characterized in that the signal generator ( 23 ) generates a signal with an internal frequency, which is provided as a time base, and from the signal with the first frequency a signal with a second, lower frequency is formed for use in the control of the drive element ( 1 ).

Vibratory gyroscope according to claim 1, characterized in that an additional Clock generator is provided to provide a time base for the Frequency and / or phase measurement.

Vibration gyro according to one of claims 1 to 4, characterized in that means for compensating the temperature dependencies of the vibration element ( 22 ) and the signal generator ( 23 ) are provided.

Vibration gyro according to claim 5, characterized in that a temperature-dependent control of the programmable signal generator provided by the control unit is.

Vibration gyro according to one of claims 1 to 4, characterized in that means are provided for repeated activation of the means ( 16 ) for measuring the frequency and / or phase and for reprogramming the signal generator ( 23 ).

Vibration gyro according to one of claims 1 to 4, characterized in that a second, not in the control loop of the tracking synchronization device ( 21 ) integrated signal generator is provided, the temperature behavior of the first and second signal generators corresponding, and wherein a frequency to be reprogrammed of the first signal generator can be derived on the basis of a comparison of the frequencies of the first and second signal generators.