DE3431593C2 - Signalverarbeitungsvorrichtung für einen auf einem Beschleunigungsmesser beruhenden Winkelgeschwindigkeitsfühler - Google Patents

Signalverarbeitungsvorrichtung für einen auf einem Beschleunigungsmesser beruhenden Winkelgeschwindigkeitsfühler

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsvorrichtung, die von einem Beschleunigungsmesserpaar (10, 12), das in einer Richtung senkrecht zu seinen kraftempfindlichen Achsen vibriert, erzeugte Beschleunigungssignale zunächst einer Vorabtrennschaltung (50) zuführt, die aus dem ersten Beschleunigungssignal eine Kraftkomponente abtrennt und aus dem zweiten Beschleunigungsmessersignal eine Winkelgeschwindigkeitskomponente abtrennt und dann die beiden Beschleunigungssignale in eine Frequenz mittels Spannungs-Frequenz-Umsetzern (70, 82) umsetzt, die jeweils in Zählern (74, 88) für eine vorgegebene Zeitdauer T akkumuliert werden. Die Zähler (74, 88) sind Digitalzähler, die Digitalsignale abgeben, die jeweils die Winkelgeschwindigkeit und die translatorische Bewegung der Anordnung darstellen. Eine Korrekturschaltung (80) berechnet aus den von den Zählern (74, 88) abgegebenen Digitalsignalen korrigierte Werte jeweils für die Winkelgeschwindigkeit und die translatorische Bewegung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art. Eine solche Signalverarbeitungsvorrichtung ist aus der US-PS 34 70 747 bekannt.
Herkömmliche Signalverarbeitungsvorrichtungen dieser Art weisen Schaltungen auf, die aus Winkelgeschwindigkeitssignalen, die ein Beschleunigungsmesser oder ein Paar von Beschleunigungsmessern abgeben, Kraftsignale diskriminieren. Die Beschleunigungsmesser werden entweder kreisförmig bewegt oder mit einer konstanten Frequenz kleines Omega vibriert. Die Signalverarbeitungsschaltungen integrieren das von dem oder den Beschleunigungsmessern abgegebene Analogsignal über eine Periode T der Frequenz kleines Omega mittels einer Integrationsschaltung und legen dann das integrierte Signal einer Abtast- und Halteschaltung an, um ein spezifisches Kraftsignal F zu erzeugen. Gleichzeitig werden die Ausgangssignale der Beschleunigungsmesser mit einem der Funktion sgncos kleines Omega t entsprechendes Signal multipliziert. Das Signal wird dann über die Periodendauer T integriert und einer Abtast- und Haltestellung angelegt. Das sich daraus ergebende Signal stellt die Drehung der Beschleunigungsmesser gegenüber der kraftempfindlichen Achse der Beschleunigungsmesser dar (US-PS 44 45 376).
Da Trägheitsnavigationssysteme, bei denen die oben beschriebenen Kraft- und Winkelgeschwindigkeitssysteme angewendet werden, an bestimmten Stellen digitale Eingänge benötigen, da sie Digitalrechner einsetzen, müssen Spannungs- oder Stromausgangssignale der Beschleunigungsmesser, die die spezifische Kraft und Winkelgeschwindigkeitssignale darstellen, in Digitalsignale umgesetzt werden.
Die aus der US-PS 34 70 747 bekannte Signalverarbeitungsvorrichtung weist eine erste Wandlereinrichtung, die ein Beschleunigungssignal, das von mindestens einem mit einer Frequenz kleines Omega periodisch bewegten Beschleunigungsmesser erzeugt wird, in ein erstes Frequenzsignal um und eine erste Zähleinrichtung auf, die mit der ersten Wandlereinrichtung verbunden ist und ein digitales Winkelgeschwindigkeitssignal abhängig vom ersten Frequenzsignal erzeugt.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Signalverarbeitungsvorrichtung anzugeben, die von einem oder zwei in einer Richtung senkrecht zu ihren empfindlichen Achsen vibrierenden Beschleunigungsmesser Analogsignale empfängt und diese in ein Kraftsignal und ein Winkelgeschwindigkeitssignal darstellende Digitalsignale umsetzt;
es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Signalverarbeitungsvorrichtung anzugeben, die von einem mit periodischer Winkelgeschwindigkeit kleines Omega kreisförmig bewegten Beschleunigungsmesser erzeugte Beschleunigungssignale verarbeitet und ein Winkelgeschwindigkeitssignal erzeugt;
es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Signalverarbeitungsvorrichtung anzugeben, die von einem Beschleunigungsmesserpaar, der mit einer Frequenz kleines Omega innerhalb eines Bezugrahmens senkrecht zu seiner empfindlichen Achse vibriert wird, erzeugte Beschleunigungssignale verarbeitet und daraus ein die Beschleunigung des Bezugsrahmens in Richtung der empfindlichen Achse darstellendes Kraftsignal und ein Winkelgeschwindigkeitssignal erzeugt, das die Winkelgeschwindigkeit des Bezugsrahmens um eine Achse, die zur Vibrationseinrichtung senkrecht steht, darstellt.
Die obige Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Signalverarbeitungsvorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden Anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Perspektive ein Paar von Beschleunigungsmessern, deren kraftempfindliche Achsen parallel zu einer Kreisvibrationsachse stehen;
Fig. 2 in vereinfachter Perspektive ein Beschleunigungsmesserpaar, dessen kraftempfindliche Achsen senkrecht zu einer Kreisvibrationsachse stehen;
Fig. 3 vereinfacht ein Rücken-an-Rücken angeordnetes Beschleunigungsmesserpaar, dessen kraftempfindliche
Achsen zur Richtung einer geradlinigen Vibration senkrecht stehen;
Fig. 4 ein Diagramm, das den Betrieb eines gemäß Fig. 1 angeordneten Beschleunigungsmesserpaars in einem Drei-Achsen-Geschwindigkeitsfühler darstellt; und
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Digitalverarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung zusammen mit einem Beschleunigungsmesserpaar.
Die hier beschriebenen Digital-Signal-Verarbeitungsvorrichtungen verarbeiten Ausgangssignale von Beschleunigungsmessern, leiten davon Komponenten eines spezifischen Kraftvektors F und Komponenten eines Winkelgeschwindigkeitsvektors großes Omega ab und unterdrücken ungewünschte Signalkomponenten. Die Beschleunigungsmessersignale werden entweder von einem einzigen Beschleunigungsmesser oder einem Paar von Beschleunigungsmessern empfangen, das vibriert oder in anderer Weise kreisförmig oder periodisch in Abhängigkeit von einem periodischen Signal der Frequenz kleines Omega bewegt wird. Die Bewegungsrichtung der Beschleunigungsmesser ist senkrecht zur kraftempfindlichen Achse der Beschleunigungsmesser, so dass deren Ausgangssignale Winkelgeschwindigkeitskomponenten enthalten, die von von den Beschleunigungsmessern erfassten Corioloskräften herrühren.
Die zuvor genannte US-PS 44 45 376 enthält eine genaue Theorie der Ableitung von Winkelgeschwindigkeitsinformation in einem Insertialsystem mittels Beschleunigungsmessern. Aus dieser Theorie ist bemerkenswert, dass von einem Beschleunigungsmesserausgangssignal eine Information über die Winkelgeschwindigkeit durch folgende Schritte erhalten wird.
Das Ausgangssignal des Beschleunigungsmessers wird mit einer periodischen Funktion der Frequenz kleines Omega, deren Mittelwert Null ist und die die Form sgncos kleines Omega T hat, multipliziert;
das multiplizierte Signal wird über die Periodendauer T einer Periode von kleines Omega integriert;
das integrierte Signal wird mittels einer Abtast- und Halteschaltung abgetastet und damit eine Spannung erhalten, die einen Wert der Kreisbewegung für die Periodendauer T um eine Achse senkrecht zur Vibrationsachse darstellt.
Ein spezifisches Kraftsignal, das die Beschleunigung eines die Beschleunigungsmesser bzw. den Beschleunigungsmesser enthaltenden Aufbaus in Richtung der kraftempfindlichen Achse darstellt, wird in gleicher Weise durch Integration des Beschleunigungsmesserausgangs über die Periodendauer T erhalten. In dieser Weise werden Kraftsignal- und Winkelgeschwindigkeitssignal getrennt voneinander von einem Beschleunigungsmesserausgangssignal abgeleitet.
Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Beschleunigungsmesserpaar hat bezüglich der Signalgröße des Kraftsignals und des Winkelgeschwindigkeitssignals und damit bei der Erhöhung des Signal-Rauschverhältnisses einen deutlichen Vorteil gegenüber einem Aufbau mit nur einem Beschleunigungsmesser. Insbesondere erhöht sich bei der gepaarten Beschleunigungsmesseranordnung gemäß den Fig. 1 bis 3 der Rauschpegel im Kraft- und im Geschwindigkeitssignal jeweils um die Quadratwurzel aus 2, wohingegen die Größe des tatsächlichen Kraft- und Winkelgeschwindigkeitsmessersignals verdoppelt ist, so dass sich das Signal-Rauschverhältnis um den Faktor Wurzel aus 2 erhöht.
Bei der dargestellten Beschleunigungsmesseranordnung sind außerdem Beschleunigungsstörungen im Geschwindigkeitssignal, die durch von Antriebsmaschinen erzeugte äußere Kräfte entstehen, im wesentlichen ausgeschaltet.
Fig. 1 zeigt eine erste Anordnung eines Paar von Beschleunigungsmessern 10 und 12, die auf einer eine Kreisbewegung ausführenden Basis 14 befestigt sind. Die Basis 14 führt kleine kreisförmige Vibrationsbewegungen um eine Drehachse 16 aus, wie dies durch den Pfeil 18 dargestellt ist. Die kraftempfindlichen Achsen A[tief]z[hoch]1 und A[tief]z[hoch]2 der Beschleunigungsmesser 10 und 12 haben dieselbe Richtung wie die Achse Z, um die die Basis 14 vibriert.
Fig. 2 zeigt eine weitere mögliche Anordnung des Beschleunigungsmesserpaars, bei der die Beschleunigungsmesser 20 und 22 Rücken an Rücken auf einer Halterung 24 angeordnet sind, die um eine Achse Z kreisförmig vibriert, wie der Pfeil 26 andeutet, so dass die kraftempfindlichen Achsen A[tief]x[hoch]1 und A[tief]x[hoch]2 parallel und entgegengesetzt jeweils senkrecht zur Vibrationsachse Z gerichtet sind.
Fig. 3 zeigt eine dritte mögliche Anordnung des Beschleunigungsmesserpaars, wobei die Beschleunigungsmesser 30 und 32 Rücken an Rücken angeordnet sind, so dass ihre kraftempfindlichen Achsen A[tief]y[hoch]1 und A[tief]y[hoch]2 parallel und entgegengesetzt gerichtet sind. Bei dieser Anordnung erfahren die Beschleunigungsmesser 30 und 32 eine linear gerichtete Vibration in Richtung einer durch Pfeile 34 und 36 bezeichneten Achse X.
Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung eines Drei-Achsensystems, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Beschleunigungsmesseranordnung Signale erzeugt werden können, die bei der Kreisbewegung erzeugte Kräfte darstellen. Die in Fig. 1 dargestellten Beschleunigungsmesser 10 und 12 können in einem orthogonalen Dreibein angeordnet werden. Die von ihnen gebildeten kraftempfindlichen Achsen A[tief]x[hoch]1, A[tief]x[hoch]2, A[tief]y[hoch]1, A[tief]y[hoch]2, A[tief]z[hoch]1 und A[tief]z[hoch]2 liegen parallel zu orthogonalen Achsen X, Y und Z, die für das System ein Inertialsystem bilden. Die in den in Fig. 4 dargestellten Inertialsystem erzeugten Kraft- und Winkelgeschwindigkeitssignale in Richtung der orthogonalen Achsen X, Y und Z sind zur Verwendung in einem Trägheits-Navigations-System geeignet. Die in Fig. 4 dargestellten Beschleunigungsmesserpaare werden mit konstanter Winkelfrequenz kleines Omega und konstanter Winkelamplitude kleines Delta[tief]M vibriert. Die Beschleunigungsmesserausgangssignale enthalten Information, die zur Ableitung von Winkelgeschwindigkeitssignalen großes Omega[tief]i und Kraftsignalen F[tief]i dient, die die Bewegung des die Beschleunigungsmesser aufweisenden Systems längs und um den durch die Achsen X, Y und Z gebildeten Bezugsrahmen darstellen.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsvorrichtung, die die zuvor angeführten Nachteile vermeidet. Der Hauptzweck dieser Vorrichtung ist von den Ausgangssignalen der Beschleunigungsmesser 10 und 12 die Komponenten, die eine Kraft- oder eine Winkelgeschwindigkeitsänderung in Richtung der empfindlichen Achsen der Beschleunigungsmesser darstellen, von den Komponenten, die eine Kreisbewegung der Beschleunigungsmesser um eine Achse senkrecht zur Vibrationsachse darstellen, abzutrennen. Die US-PS offenbart die grundlegende Theorie der Signaltrennung, die dem Betrieb der Schaltung in Fig. 5 zugrundeliegt. In der Darstellung der Fig. 5 sind die Beschleunigungsmesser 10 und 12 gemäß Fig. 1 angeordnet, es ist jedoch selbstverständlich, dass die Schaltungsanordnung leicht auf die Beschleunigungsmesseranordnung gemäß den Fig. 2 bzw. 3 modifiziert werden kann. Die Vorrichtung in Fig. 5 enthält einen Steuerimpulsgenerator 40, der auf eine Leitung 42 eine von der Frequenz kleines Omega abhängende Impulsfolge abgibt, die einem Treibersignalgenerator 44 eingegeben wird. Der Treibersignalgenerator 44 dient dazu, die Beschleunigungsmesser 10 und 12 in durch den Pfeil 18 in Fig. 1 angedeuteter Richtung mit der Frequenz kleines Omega zu vibrieren. Die Beschleunigungsmesser 10 und 12 geben Beschleunigungssignale a[tief]z[hoch]1 bzw. a[tief]z[hoch]2 jeweils auf Leitungen 46 und 48 aus.
Eine Vor-Abtrennschaltung 50, die Summierglieder 52 und 54 aufweist, empfängt die Beschleunigungssignale durch die Leitungen 46 und 48. Da die kraftempfindlichen Achsen der Beschleunigungsmesser 10 und 12 in Fig. 1 dieselbe Richtung haben, stellt der Ausgang des Summiergliedes 52 auf einer Leitung 56 ein Signal dar, das die Summe der erfassten Beschleunigung der Beschleunigungsmesser 10 und 12 in Richtung der kraftempfindlichen Achse Z in Fig. 1 darstellt, und eliminiert gleichzeitig die durch Corioliskräfte hervorgerufenen Winkelgeschwindigkeitskomponenten. In ähnlicher Weise werden die Ausgangssignale der Leitungen 46 und 48 im Summierglied 54 voneinander abgezogen, so dass auf einer Leitung 58 ein Signal mit wesentlich verstärkter Winkelgeschwindigkeitskomponente bei im wesentlichen eliminierter Kraftkomponente abgegeben wird.
Das die Kraftkomponente enthaltende Signal auf der Leitung 56 bzw. das die Geschwindigkeitskomponente enthaltende Signal auf der Leitung 58 werden dann jeweils Skalierungsverstärkern 60 und 62 eingespeist, die jeweils das Kraftsignal bzw. das Geschwindigkeitssignal mit einem geeigneten Skalierungsfaktor K[tief]F bzw. K[tief]großes Omega skalieren.
Das skalierte analoge Geschwindigkeitssignal des Skalierungsverstärkers 62 wird über eine Leitung 64 einer Multiplizierschaltung 66 eingespeist, die das Geschwindigkeitssignal mit einem periodischen Signal sgncos kleines Omega t, dessen Mittelwert Null ist, multipliziert. Das Ausgangssignal der Schaltung 66, das auf einer Leitung 68 auftritt, ist ein Analogsignal der Form K[tief]großes Omega (a[tief]z[hoch]1 - a[tief]z[hoch]2) sgncos kleines Omega t und enthält Winkelgeschwindigkeitsinformation. Bei dem in Fig. 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel empfängt ein Spannungs-Frequenz-Wandler 70 das Analogsignal auf der Leitung 68 und setzt die Geschwindigkeitsinformation in ein Frequenzsignal um, das dann über eine Leitung 72 einem Digitalzähler 74 eingespeist wird. Der Zähler 74 integriert das Ausgangssignal der Vorzeichenschaltung 66, indem er die Zyklusanzahl des über die Leitung 72 empfangenen Frequenzsignals des Spannungs-Frequenz-Wandlers 70 über eine Periodendauer T zählt, die zum Beispiel ein Zyklus des Frequenzsignals kleines Omega sein kann. Gemäß Fig. 5 empfängt der Zähler 74 ein Signal über eine Leitung 76 vom Steuerimpulsgenerator 40, das die Periodendauer T darstellt. Auf diese Weise gibt am Ende jeder Zeitdauer T der Zähler 74 über eine Leitung 78 ein Digitalsignal großes Delta großes Theta aus, das die Winkelgeschwindigkeit des die Beschleunigungsmesser 10 und 12 enthaltenden Aufbaus beispielsweise während der Zeitdauer T darstellt. Dieses Signal wird dann einem Mikroprozessor 80 eingegeben.
In ähnlicher Weise wird das skalierte Kraftsignal K[tief]F(a[tief]z[hoch]1 + a[tief]z[hoch]2) einem zweiten Spannungs-Frequenz-Wandler 82 über eine Leitung 84 eingespeist, der das Analogsignal in ein Frequenzsignal umsetzt und auf einer Leitung 86 ausgibt. Ein zweiter Zähler 88 integriert das Frequenzsignal über eine Zeitdauer T und ein Digitalsignal großes Delta v stellt die Geschwindigkeitsänderung des die Beschleunigungsmesser 10 und 12 enthaltenden Aufbaus über die Zeitdauer T dar und wird über eine Leitung 90 dem Mikroprozessor 80 eingegeben. Auf diese Weise empfängt der Mikroprozessor 80 das Signal großes Delta großes Theta, das einem analogen Geschwindigkeitssignal großes Omega entspricht und das Signal großes Delta v, das einem analogen Kraftsignal F entspricht.
Die Schaltung in Fig. 5 führt außerdem Skalierung und Temperaturkompensation aus. Beispielsweise kann vom Mikroprozessor 80 über ein Leitungspaar 92 und 94 jeweils den Skalierungsverstärkern 60 und 62 Information bezüglich des Vorzugwerts der Skalierungskoeffizienten K[tief]F bzw. K[tief]großes Omega übertragen werden. Der Mikroprozessor 80 kann eine geeignete Temperaturkompensation für die Beschleunigungsmesser 10 und 12 ausführen, indem von einem in jedem Beschleunigungsmesser 10 und 12 enthaltenen (nicht dargestellten) Temperaturfühler über ein Leitungspaar 96 und 98 Temperaturinformation dem Mikroprozessor 80 eingespeist wird.
Der Mikroprozessor 80 kann die Genauigkeit der Werte von großes Delta v bzw. großes Delta großes Theta weiter verbessern, indem er aufgrund der untenstehenden Gleichungen (1) und (2) die Werte großes Delta v bzw. großes Delta großes Theta berechnet: (1) (2)
In den angeführten Gleichungen stellen K[tief]1 den Skalenfaktor für den ersten Beschleunigungsmesser 10 und K[tief]2 den Skalenfaktor für den Beschleunigungsmesser 12 dar. In der in Fig. 5 dargestellten Schaltung stellen e[tief]ij jeweils die Ausgänge der Zähler 88 und 74 dar, wobei i = 1 den Ausgang des zweiten Zählers 88 und i = 2 den Ausgang des ersten Zählers 74 angibt. Genauso gibt j an, über welche Halbperiode der Frequenz kleines Omega die Größe e dargestellt ist. Bei der in Fig. 5 dargestellten Schaltung stellen j = 1 die erste Halbperiode von kleines Omega mit sgncos kleines Omega t = +1 bzw. j = 2 die zweite Halbperiode mit sgncos kleines Omega t = -1 dar.
Falls in dieser Weise die Zählwerte der Zähler 88 und 74 jede Halbperiode des Signals kleines Omega dem Mikroprozessor 80 eingegeben werden, statt am Ende jeder Periode T, kann der Mikroprozessor 80 die durch die Zähler 88 und 74 akkumulierten Impulse auswerten, wenn die sgncos kleines Omega t-Funktion +1 ergibt und wenn die sgncos kleines Omega t-Funktion -1 ergibt. Dadurch können die Signale der Beschleunigungsmesser 10 und 12 getrennt durch den Mikroprozessor 80 ausgewertet werden. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das spezifische Kraftsignal im Digitalausgang bis zu einem durch die Stabilität der zwei Skalenfaktoren K[tief]1 und K[tief]2 bestimmten
Pegel abnehmen kann, der 10 000/1 oder größer sein kann, obwohl die tatsächliche Analogabnahme durch Anpaßfehler auf die Größenordnung 100/1 begrenzt sein kann.

Claims (15)

1. Signalverarbeitungsvorrichtung, die aus mindestens einem Beschleunigungssignal, das von mindestens einem mit einer Frequenz kleines Omega periodisch bewegten Beschleunigungsmesser erzeugt wird, ein Geschwindigkeitssignal ableitet, das zur Berechnung eines Winkelgeschwindigkeitssignals herangezogen werden kann, mit
- einer ersten Wandlereinrichtung (70), die das Beschleunigungssignal in ein erstes Frequenzsignal umsetzt; und
- einer ersten Zählereinrichtung (74), die mit der ersten Wandlereinrichtung (70) verbunden ist und ein digitales Winkelgeschwindigkeitssignal abhängig vom ersten Frequenzsignal erzeugt,
gekennzeichnet durch eine Vorzeichenschalteinrichtung (66), die mit dem Beschleunigungsmesser (10; 12) verbunden ist und das Beschleunigungssignal mit einer periodischen Funktion der Frequenz kleines Omega, deren Mittelwert Null ist, multipliziert; und dadurch, dass die erste Wandlereinrichtung (70) mit der Vorzeichenschalteinrichtung (66) verbunden ist und wobei die Zählereinrichtung (74) eine Zählschaltung aufweist, die auf die Frequenz kleines Omega anspricht, und Perioden des ersten Frequenzsignals über einen vorgegebenen Teil einer Periode der Frequenz kleines Omega zählt.
2. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wandlereinrichtung (70) eine Spannungs-Frequenz-Umsetzschaltung aufweist.
3. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählerschaltung eine Digitalzählerschaltung ist.
4. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin aufweist: eine zweite Wandlereinrichtung (82), die mit dem Beschleunigungsmesser (10; 12) verbunden ist und das Beschleunigungssignal in ein zweites Frequenzsignal umsetzt; und eine zweite Zähleinrichtung (88), die mit der zweiten Wandlereinrichtung (82) verbunden ist und ein digitales Kraftsignal abhängig vom zweiten Frequenzsignal erzeugt.
5. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wandlereinrichtung (82) eine Spannungs-Frequenz-Umsetzschaltung aufweist und die zweite Zähleinrichtung eine Digitalzählerschaltung aufweist, die Perioden des zweiten Frequenzsignals über den vorgegebenen Teil einer Periode der Frequenz kleines Omega zählt.
6. Signalverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar Beschleunigungsmesser (10, 12) vorgesehen ist, das mit einer Frequenz kleines Omega in einer Richtung senkrecht zu den beiden kraftempfindlichen Achsen der Beschleunigungsmesser vibriert wird.
7. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine Vor-Abtrenneinrichtung (50; 54) aufweist, die zwischen die Beschleunigungsmesser (10; 12) und die Vorzeichenschalteinrichtung (66) eingeschaltet ist und im wesentlichen Kraftkomponenten von den Beschleunigungssignalen abtrennt.
8. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich aufweist: eine Vor-Abtrennungseinrichtung (50; 52; 54), die zwischen die Beschleunigungsmesser und die Vorzeichenschalteinrichtung (66) und die zweite Wandlereinrichtung (82) eingeschaltet ist, von dem der Vorzeichenschalteinrichtung (66) angelegten Beschleunigungssignal Kraftkomponenten entfernt und von dem der zweiten Wandlereinrichtung (82) angelegten Beschleunigungssignal Kreisbewegungskomponenten entfernt.
9. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftempfindlichen Achsen der Beschleunigungsmesser parallel sind und die gleiche Richtung haben und dass die Vor-Abtrennungseinrichtung ein Summierglied (52) aufweist, das die der zweiten Wandlereinrichtung (82) angelegten Beschleunigungssignale summiert und ein Differenzglied (54) aufweist, das eine Differenz der der Vorzeichenschalteinrichtung (66) angelegten Beschleunigungssignale bildet.
10. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftempfindlichen Achsen der Beschleunigungsmesser parallel und entgegengesetzt gerichtet sind und dass die Vor-Abtrenneinrichtung ein Differenzglied aufweist, das eine Differenz der der zweiten Wandlereinrichtung (82) angelegten Beschleunigungssignale bildet und ein Summierglied, das die der Vorzeichen-Schalteinrichtung (66) angelegten Beschleunigungssignale summiert.
11. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Zähleinrichtung (74, 88) jeweils eine Digitalzählerschaltung aufweisen, die jeweils die Periodenzahl des ersten und zweiten Frequenzsignals für einen vorgegebenen Teil der Periode der Frequenz kleines Omega zählen und als Digitalzählwert abgeben.
12.Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich aufweist: eine Korrektureinrichtung (80), die mit der ersten und zweiten Zähleinrichtung (74, 88) verbunden ist und den Ausgang e[tief]11 der ersten Zähleinrichtung mit den Ausgang e[tief]21 der zweiten Zähleinrichtung zusammen mit Werten, die Skalierungsfaktoren K[tief]1 und K[tief]2 der Beschleunigungsmesser (10, 12) darstellen für einen ersten Teil der Periode der Frequenz kleines Omega und das Ausgangssignal e[tief]12 der ersten Zähleinrichtung mit dem Ausgangssignal e[tief]22 der zweiten Zähleinrichtung zusammen mit den Skalenfaktorwerten über den zweiten Teil der Periode der Frequenz kleines Omega kombiniert und das digitale Winkelgeschwindigkeitssignal erzeugt.
13. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Periode der Frequenz kleines Omega die erste Hälfte der Periode der Frequenz kleines Omega ist, bei der die kleines Omega-periodische Funktion, deren Mittelwert Null ist +1 ist und dass der zweite Teil der Periode der Frequenz kleines Omega die zweite Hälfte der
Periode der Frequenz kleines Omega ist, bei der die kleines Omega-periodische Funktion mit dem Mittelwert Null -1 ist.
14.Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (80) das digitale Winkelgeschwindigkeitssignal erzeugt,
worin e[tief]ij die Ausgangssignale der Zähleinrichtungen sind, mit
i = 1 - zweite Zähleinrichtung,
i = 2 - erste Zähleinrichtung,
j = 1 - erste Hälfte einer Periode der Frequenz kleines Omega und
j = 2 - zweite Hälfte einer Periode der Frequenz kleines Omega sind,
sowie K[tief]1 bzw. K[tief]2 Skalierungsfaktoren des ersten bzw. zweiten Beschleunigungsmessers darstellen.
15. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (80) eine Einrichtung aufweist, die die Ausgänge der ersten und zweiten Zähleinrichtung (74, 88) kombiniert und das digitale Kraftsignal großes Delta v entsprechend der Gleichung erzeugt.
DE3431593A 1983-09-02 1984-08-28 Signalverarbeitungsvorrichtung für einen auf einem Beschleunigungsmesser beruhenden Winkelgeschwindigkeitsfühler Expired DE3431593C2 (de)

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