FI125238B - Parannettu värähtelygyroskooppi - Google Patents

Parannettu värähtelygyroskooppi Download PDF

Info

Publication number
FI125238B
FI125238B FI20125758A FI20125758A FI125238B FI 125238 B FI125238 B FI 125238B FI 20125758 A FI20125758 A FI 20125758A FI 20125758 A FI20125758 A FI 20125758A FI 125238 B FI125238 B FI 125238B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
transducer
resonator
mechanical resonator
electrical signal
mechanical
Prior art date
Application number
FI20125758A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Inventor
Anssi Blomqvist
Original Assignee
Murata Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co filed Critical Murata Manufacturing Co
Priority to FI20125758A priority Critical patent/FI125238B/fi
Priority to PCT/FI2013/050712 priority patent/WO2014001646A1/en
Priority to EP17184146.3A priority patent/EP3279608B1/en
Priority to JP2015519265A priority patent/JP6172272B2/ja
Priority to EP13810391.6A priority patent/EP2867613B1/en
Priority to US13/928,879 priority patent/US9958270B2/en
Priority to CN201380031839.5A priority patent/CN104395695B/zh
Priority to TW102123161A priority patent/TWI591316B/zh
Application granted granted Critical
Publication of FI125238B publication Critical patent/FI125238B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5733—Structural details or topology
    • G01C19/5755—Structural details or topology the devices having a single sensing mass
    • G01C19/5762—Structural details or topology the devices having a single sensing mass the sensing mass being connected to a driving mass, e.g. driving frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/008—MEMS characterised by an electronic circuit specially adapted for controlling or driving the same
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5726—Signal processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Claims (12)

1. Mikromekaanisen gyroskoopin käsittävä anturilaite, jonka gyroskooppi käsittää: ensimmäisen mekaanisen resonaattorin (52) ajomoodivärähtelyä varten; ensimmäiseen mekaaniseen resonaattoriin (52) kytketyn toisen mekaanisen resonaattorin (53) kulmanopeutta vastaavaa havaintomoodivärähtelyä varten, jolloin ensimmäisen mekaanisen resonaattorin (52) resonanssitaajuus ja toisen mekaanisen resonaattorin resonanssitaajuus on järjestetty oleellisesti yhtymään; tunnettu toiseen mekaaniseen resonaattoriin (53) kytketystä vaimentavasta takaisinkytkentäsilmukasta, takaisinkytkentäsilmukan ja toisen mekaanisen resonaattorin (53) Q-kertoimen ollessa pienempi kuin 10, jolloin takaisinkytkentäsilmukka käsittää muutinelementin ja ohjauselementin (57); muutinelementti käsittää ensimmäisen muuttimen ja toisen muuttimen; ensimmäinen muutin on konfiguroitu tulostamaan tuntomoodivärähtelyä vastaava ensimmäinen sähkösignaali (S1); ohjauselementti on konfiguroitu vastaanottamaan ensimmäinen sähkösignaali (S1) ensimmäiseltä muuttimelta ja synnyttämään tietyn vastefunktion mukaisen toisen sähkösignaalin (S2), joka vastefunktio määrittelee ensimmäisen sähkösignaalin (S1) ja toisen sähkösignaalin (S2) arvojen välisen vastaavuuden; ohjauselementti on konfiguroitu syöttämään toinen sähkösignaali (S2) toiselle muuttimelle; toinen muutin on konfiguroitu kohdistamaan toiseen mekaaniseen resonaattoriin (53) toista sähkösignaalia (S2) vastaavan voiman; ohjauselementti (57) on signaalinkäsittelysuodatin, jonka signaalinkäsittelysuodattimen vastefunktiolla on resonanssitaajuuspiikki, joka on oleellisesti yhtenevä toisen mekaanisen resonaattorin resonanssitaajuuden kanssa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että ensimmäisen mekaanisen resonaattorin resonanssitaajuuden ja toisen mekaanisen resonaattorin resonanssitaajuuden välinen taajuuserotus on alueella 0-0,05.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen mekaanisen resonaattorin resonanssitaajuudet on suunniteltu käyttäytymään samankaltaisesti ympäristön vaihteluiden myötä.
4. Jonkin edellä olevista patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että ensimmäinen muutin ja toinen muutin ovat pinta-alamoduloidun tyyppisiä kapasitiivisia/sähköstaattisia muuttimia.
5. Jonkin edellä olevista patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että ensimmäinen muutin ja toinen muutin ovat pietsosähköisiä muuttimia.
6. Jonkin edellä olevista patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että ensimmäisen mekaanisen resonaattorin (52) tai toisen mekaanisen resonaattorin (53) rakenne on suunniteltu siten, että ensimmäisen mekaanisen resonaattorin jousivakioon vaikuttavien mekaanisten ja sähköstaattisten osavaikutuksien suhde on sama kuin toisen mekaanisen resonaattorin jousivakioon vaikuttavien mekaanisten ja sähköstaattisten osavaikutuksien suhde.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että ohjauselementti on alipäästösuodatin.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että alipäästösuodattimen laatukerroin on suurempi kuin 1.
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että alipäästösuodattimen laatukerroin on alueella 3-10.
10. Patenttivaatimuksen 7, 8 tai 9 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että suljetun takaisinkytkentäsilmukan silmukkavahvistus resonanssitaajuutta alhaisemmilla taajuuksilla alueella on 0,1 - 0,3.
11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukainen anturilaite, tunnettu siitä, että resonanssitaajuuspiikin poikkeama resonanssitaajuudesta on pienempi kuin 50 %.
12. Menetelmä mikromekaanisen gyroskoopin käsittävän anturilaitteenvalmistamiseksi, joka gyroskooppi käsittää ensimmäisen mekaanisen resonaattorin (52) ajomoodivärähtelyä varten ja ensimmäiseen mekaaniseen resonaattoriin kytketyn toisen mekaanisen resonaattorin (53) kulmanopeutta vastaavaa havaintomoodivärähtelyä varten, menetelmän käsittäessä: järjestetään ensimmäisen mekaanisen resonaattorin (52) resonanssitaajuus ja toisen mekaanisen resonaattorin (53) resonanssitaajuus oleellisesti yhteneviksi, tunnettu siitä, että; kytketään toiseen mekaaniseen resonaattoriin (53) takaisinkytkentäsilmukka kytkettynä takaisinkytkentäsilmukan ja toisen mekaanisen resonaattorin yhdistelmän Q-kertoimen ollessa pienempi kuin 10, jolloin takaisinkytkentäsilmukka käsittää muutinelementin ja ohjauselementin (57); muutinelementti käsittää ensimmäisen muuttimen ja toisen muuttimen; ensimmäinen muutin on konfiguroitu tulostamaan tuntomoodivärähtelyä vastaava ensimmäinen sähkösignaali (S1); ohjauselementti on konfiguroitu vastaanottamaan ensimmäinen sähkösignaali (S1) ensimmäiseltä muuttimelta ja synnyttämään tietyn vastefunktion mukaisen toisen sähkösignaalin (S2), joka vastefunktio määrittelee ensimmäisen sähkösignaalin (S1) ja toisen sähkösignaalin (S2) arvojen välisen vastaavuuden; ohjauselementti on konfiguroitu syöttämään toinen sähkösignaali (S2) toiselle muuttimelle; toinen muutin on konfiguroitu kohdistamaan toiseen mekaaniseen resonaattoriin (53) toista sähkösignaalia (S2) vastaavan voiman; ohjauselementti (57) on signaalinkäsittelysuodatin, jonka signaalinkäsittelysuodattimen vastefunktiolla on resonanssitaajuuspiikki, joka on oleellisesti yhtenevä toisen mekaanisen resonaattorin resonanssitaajuuden kanssa.
FI20125758A 2012-06-29 2012-06-29 Parannettu värähtelygyroskooppi FI125238B (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125758A FI125238B (fi) 2012-06-29 2012-06-29 Parannettu värähtelygyroskooppi
PCT/FI2013/050712 WO2014001646A1 (en) 2012-06-29 2013-06-27 Improved vibratory gyroscope
EP17184146.3A EP3279608B1 (en) 2012-06-29 2013-06-27 Improved vibratory gyroscope
JP2015519265A JP6172272B2 (ja) 2012-06-29 2013-06-27 改良された振動ジャイロスコープ
EP13810391.6A EP2867613B1 (en) 2012-06-29 2013-06-27 Improved vibratory gyroscope
US13/928,879 US9958270B2 (en) 2012-06-29 2013-06-27 Vibratory gyroscope
CN201380031839.5A CN104395695B (zh) 2012-06-29 2013-06-27 改进的振动陀螺仪
TW102123161A TWI591316B (zh) 2012-06-29 2013-06-28 改良的振動陀螺儀

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20125758 2012-06-29
FI20125758A FI125238B (fi) 2012-06-29 2012-06-29 Parannettu värähtelygyroskooppi

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI125238B true FI125238B (fi) 2015-07-31

Family

ID=49776763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20125758A FI125238B (fi) 2012-06-29 2012-06-29 Parannettu värähtelygyroskooppi

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9958270B2 (fi)
EP (2) EP3279608B1 (fi)
JP (1) JP6172272B2 (fi)
CN (1) CN104395695B (fi)
FI (1) FI125238B (fi)
TW (1) TWI591316B (fi)
WO (1) WO2014001646A1 (fi)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI124794B (fi) * 2012-06-29 2015-01-30 Murata Manufacturing Co Parannettu resonaattori
FI20146153A (fi) 2014-12-29 2016-06-30 Murata Manufacturing Co Mikromekaaninen gyroskooppirakenne
GB2534562B (en) * 2015-01-26 2017-11-29 Atlantic Inertial Systems Ltd Gyroscope loop filter
WO2016164543A1 (en) 2015-04-07 2016-10-13 Analog Devices, Inc. Quality factor estimation for resonators
US9709400B2 (en) * 2015-04-07 2017-07-18 Analog Devices, Inc. System, apparatus, and method for resonator and coriolis axis control in vibratory gyroscopes
FI127203B (fi) * 2015-05-15 2018-01-31 Murata Manufacturing Co Värähtelevä mikromekaaninen sensori kulmanopeudelle
CN104897150B (zh) * 2015-06-16 2017-08-25 中北大学 一种提升硅微机械陀螺仪带宽全温性能的方法
US10571267B1 (en) * 2015-09-01 2020-02-25 Hrl Laboratories, Llc High stability angular sensor
US10060943B2 (en) * 2016-03-18 2018-08-28 Rosemount Aerospace Inc. Symmetric MEMS piezoelectric accelerometer for lateral noise
ITUA20162172A1 (it) * 2016-03-31 2017-10-01 St Microelectronics Srl Sensore accelerometrico realizzato in tecnologia mems avente elevata accuratezza e ridotta sensibilita' nei confronti della temperatura e dell'invecchiamento
US10247600B2 (en) * 2016-11-10 2019-04-02 Analog Devices, Inc. Mode-matching of MEMS resonators
US10852136B2 (en) 2017-08-30 2020-12-01 Analog Devices, Inc. Frequency mismatch detection method for mode matching in gyroscopes
US10578435B2 (en) 2018-01-12 2020-03-03 Analog Devices, Inc. Quality factor compensation in microelectromechanical system (MEMS) gyroscopes
US11041722B2 (en) 2018-07-23 2021-06-22 Analog Devices, Inc. Systems and methods for sensing angular motion in the presence of low-frequency noise
DE102021202134A1 (de) * 2020-03-25 2021-09-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Bestimmung, Messung und/oder Überwachung von Eigenschaften eines Sensorsystems
FR3108897B1 (fr) * 2020-04-03 2022-04-08 Commissariat Energie Atomique Procédé de commande d’un capteur
EP3913327B1 (en) * 2020-05-22 2023-05-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Gyroscope with self-test
CN117647237B (zh) * 2024-01-30 2024-04-09 中国人民解放军国防科技大学 一种环形微机电陀螺及其模态匹配修调方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4958519A (en) * 1982-01-25 1990-09-25 The Board Of Regents Of The University Of Nebraska Velocimeter
JPH1194557A (ja) 1997-09-12 1999-04-09 Murata Mfg Co Ltd 振動ジャイロ
GB0122252D0 (en) 2001-09-14 2001-11-07 Bae Systems Plc Vibratory gyroscopic rate sensor
KR100470590B1 (ko) * 2002-10-12 2005-03-08 삼성전기주식회사 병진 가속에 의한 신호 검출을 방지하기 위한 마이크로자이로스코프
FR2849183B1 (fr) 2002-12-20 2005-03-11 Thales Sa Gyrometre vibrant avec asservissement de la frequence de detection sur la frequence d'excitation
KR100585893B1 (ko) * 2004-02-17 2006-06-07 재단법인서울대학교산학협력재단 미세 각속도계 및 그의 큐 팩터를 튜닝하는 방법
JP2005249646A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 角速度センサ用音叉型振動子、この振動子を用いた角速度センサ及びこの角速度センサを用いた自動車
JP2006329637A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Matsushita Electric Works Ltd 角速度検出装置
DE102006055589B4 (de) * 2006-11-24 2012-07-19 Infineon Technologies Ag Messvorrichtung und Messgrößensensor mit gekoppelter Verarbeitungs- und Anregungsfrequenz
US8183944B2 (en) * 2009-04-03 2012-05-22 Invensense, Inc. Method and system for using a MEMS structure as a timing source
TWI384198B (zh) 2009-07-09 2013-02-01 Univ Nat Chiao Tung Angle measurement gyroscope system and angle estimation method
US8266961B2 (en) 2009-08-04 2012-09-18 Analog Devices, Inc. Inertial sensors with reduced sensitivity to quadrature errors and micromachining inaccuracies
US8714012B2 (en) 2010-02-16 2014-05-06 Stmicroelectronics S.R.L. Microelectromechanical gyroscope with inversion of actuation forces, and method for actuating a microelectromechanical gyroscope
US8875578B2 (en) * 2011-10-26 2014-11-04 Silicon Laboratories Inc. Electronic damper circuit for MEMS sensors and resonators

Also Published As

Publication number Publication date
EP2867613B1 (en) 2017-08-23
EP3279608B1 (en) 2019-05-22
JP2015525872A (ja) 2015-09-07
TW201408991A (zh) 2014-03-01
CN104395695A (zh) 2015-03-04
EP3279608A1 (en) 2018-02-07
JP6172272B2 (ja) 2017-08-02
CN104395695B (zh) 2017-03-15
EP2867613A1 (en) 2015-05-06
US9958270B2 (en) 2018-05-01
TWI591316B (zh) 2017-07-11
US20140000366A1 (en) 2014-01-02
EP2867613A4 (en) 2016-03-30
WO2014001646A1 (en) 2014-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI125238B (fi) Parannettu värähtelygyroskooppi
TWI596885B (zh) 控制元件、共振器器件及用於控制機械共振器之操作的方法
US10365105B2 (en) Vibratory gyroscope
US8875578B2 (en) Electronic damper circuit for MEMS sensors and resonators
CN106052667B (zh) 振动陀螺仪中谐振器和科里奥利轴控制的系统、装置、方法
JP2005527783A (ja) 電子整列および同調を有するマイクロジャイロスコープ
US9611139B2 (en) Resonator
JP2018517898A (ja) 非線形モーダルインタラクションを用いた振動ジャイロスコープ
Alshehri et al. Two-mass MEMS velocity sensor: Internal feedback loop design
Yi et al. Design on the driving mode of MEMS vibratory gyroscope
KR101458837B1 (ko) 듀얼매스 자이로스코프의 진동 제어방법
Cui et al. An Electrostatic Force Feedback Approach for Extending the Bandwidth of MEMS Vibratory Gyroscope
Kranz Challenges Facing Resonant MEMS Sensors

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: MURATA MANUFACTURING CO., LTD.

FG Patent granted

Ref document number: 125238

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B