FR2537717A1 - Procede et dispositif d'oscillation pour des capteurs de rotation a laser en anneau - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES GYROSCOPES A LASER. POUR EMPECHER UN VERROUILLAGE DES FAISCEAUX LASER DANS DES CAPTEURS DE ROTATION A LASER EN ANNEAU 10X, 10Y, 10Z AYANT DES AXES DE CAPTEUR DIFFERENTS ET ETANT MONTES SUR UNE STRUCTURE ELASTIQUE 20A, ON APPLIQUE SELECTIVEMENT DE L'ENERGIE POUR FAIRE OSCILLER CES CAPTEURS, SOUS LA DEPENDANCE DE L'AMPLITUDE D'OSCILLATION DE CHAQUE CAPTEUR PARTICULIER, POUR EVITER LE VERROUILLAGE, ET ON MODULE L'ENERGIE APPLIQUEE EN PHASE OU EN FREQUENCE, POUR EVITER DES EFFETS DE MOUVEMENTS CONIQUES UNIDIRECTIONNELS PROLONGES. APPLICATION A LA NAVIGATION AERIENNE.

Description

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La présente invention concerne les gyroscopes à laser. Un capteur de rotation angulaire à laser en anneau est fréquemment appelé un capteur de vitesse angulaire à laser en anneau ou un gyrolaser en anneau On l'appellera ici

un capteur de rotation angulaire à laser en anneau Il utili-

se un laser en anneau qui est habituellement, mais non obli-

gatoirement, contenu à l'intérieur d'un bloc solide d'une

matière qui consiste par exemple en quartz ou en céramique.

Ce bloc, ou la structure de support équivalente pour le che-

min laser, sera appelé et défini ici par l'expression "corps

de laser en anneau".

Il faut noter ici que les premiers capteurs de rotation à laser en anneau n'utilisaient pas un bloc solide pour le laser en anneau, mais utilisaient soit un seul laser rectiligne dans l'une des branches, soit plusieurs lasers rectilignes dans les différentes branches, pour produire le

faisceau laser Le ou les lasers étaient fixés à une structu-

re de support en compagnie de miroirs d'angle pour former l'anneau de lumière Il entre dans le cadre de l'invention d'englober une telle structure de laser en anneau dans la

notion de "corps de laser en anneau" On poursuivra la des-

cription du laser en anneau comme si le chemin du laser en anneau était complètement enfermé à l'intérieur d'un bloc

solide.

Un corps de laser peut être par exemple triangulai-

re ou rectangulaire, et des conduits creux sont percés ou formés de toute autre manière dans le corps de laser ou sur celui-ci Des miroirs sont placés de façon à faire propager la lumière de miroir en miroir autour d'un chemin fermé passant par les conduits Les conduits enferment de façon caractéristique un gaz donnant lieu à un -effet laser, comme par exemple un mélange hélium-néon Pour faire en sorte que le laser en anneau devienne un capteur de rotation angulaire à laser en anneau, on utilise des moyens pour produire et

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réfléchir dans le chemin fermé deux faisceaux laser cohé-

rents se propageant en sens contraire On utilise de façon caractéristique des miroirs partiellement transparents pour extraire du chemin du laser en anneau une partie des deux faisceaux se propageant en sens contraire Les deux faisceaux

extraits sont de façon caractéristique dirigés vers un photo-

capteur électrique qui est limité aux basses fréquences, pour produire un signal ayant une fréquence égale à la différence de fréquence entre les deux faisceaux qui se propagent en sens contraire Le capteur de rotation angulaire à laser en anneau comporte un axe de capteur à l'intérieur du chemin

laser en anneau fermé Lorsque le capteur de rotation atigu-

laire à laser ne tourne pas autour de son axe de capteur, les fréquences de la lumière laser des deux faisceaux laser qui se propagent en sens contraire sont les mêmes Lorsque le capteur de rotation angulaire à laser tourne autour de son axe de capteur, la fréquence d'un faisceau augmente et la

fréquence de l'autre faisceau diminue La différence de fré-

quence entre les deux faisceaux qui se propagent en sens con-

traire est une mesure de la vitesse angulaire du capteur de rotation angulaire autour de son axe de capteur Le comptage des battements entre les deux faisceaux qui se propagent en sens contraire fournit une mesure du déplacement angulaire du

capteur de rotation angulaire autour de son axe de capteur.

Du fait de la diffusion au niveau des surfaces de miroir et d'autres facteurs, les fréquences des faisceaux laser se propageant en sens contraire se verrouillent l'une

sur l'autre lorsque la vitesse angulaire du capteur de rota-

tion angulaire autour de son axe de capteur a une valeur qui

est inférieure à un seuil particulier Ce phénomène est appe-

lé "verrouillage" Un procédé préféré pour éviter ou minimi-

ser les effets du verrouillage consiste à faire osciller mécaniquement le capteur de rotation angulaire à laser en

anneau autour de son axe de capteur.

Un autre moyen pour appliquer une polarisation ou 2537717 r un décalage oscillatoire aux faisceaux du laser en anneau est décrit dans la littérature technique, en particulier dans le brevet US 3 373 650 Dans ce brevet, une cellule de Faraday et deux lames quart d'onde sont insérées dans le chemin de la lumière du laser en anneau La cellule de Fara- day est contenue à l'intérieur d'une bobine qui est excitée

par un courant oscillatoire, pour produire un champ magnéti-

que oscillatoire qui, par l'intermédiaire de la cellule de Faraday, change la phase de chaque faisceau laser d'une valeur différente, ce qui polarise les deux faisceaux laser se propageant en sens contraire avec une polarisation oscillatoire. Bien que l'invention ait été conçue en relation avec des gyrolasers ayant une polarisation mécanique, le principe de l'invention, correspondant à la forme la plus générale de réalisation, englobe aussi bien le principe de la polarisation oscillatoire par cellule de Faraday que le principe de la polarisation oscillatoire par des moyens mécaniques. Dans la polarisation oscillatoire par des moyens mécaniques, la polarisation est appliquée au corps de laser

par un ressort, et l'inertie mécanique du corps fait oscil-

ler ce dernier sur le ressort.

Dans la polarisation oscillatoire par cellule de Faraday, la polarisation est appliquée au faisceau laser par le champ magnétique, et l'inertie ou la résistance à la variation du champ magnétique est équivalente à l'inertie du

corps mécanique.

La fonction d'attaque pour le mode de réalisation mécanique est le couple appliqué au corps Ce couple peut être appliqué directement entre le corps et la structure de support, ou bien il peut être appliqué par l'intermédiaire

des ressorts de support Un tel couple peut varier rapide-

ment, mais la vitesse angulaire du corps de laser change

plus lentement, à cause de l'inertie du corps et de la cons-

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tante de rappel du ressort.

La fonction d'attaque pour le mode de réalisation à cellule de Faraday est la tension appliquée à la bobine de la cellule de Faraday Cette tension peut varier rapidement, mais le champ magnétique et le courant de la bobine varient

plus lentement, à cause des constantes de temps de la résis-

tance magnétique et de l'inductance du circuit.

On décrira l'invention dans son mode de réalisa-

tion mécanique, mais on mentionnera occasionnellement la

structure équivalente à cellule de Faraday.

Comme il est décrit de façon générale dans le bre-

vet US 3 373 650, les deux appareils consistent en un dispo-

sitif dans lequel deux faisceaux de lumière monochromatique sont générés de façon à parcourir un chemin en boucle fermée dans deux directions opposées, et dans lequel on détermine la différence de fréquence entre les deux faisceaux, à titre de mesure de la rotation du dispositif Le dispositif destiné

à empêcher le verrouillage des deux faisceaux de lumière com-

prend des moyens pour polariser les faisceaux de lumière à des fréquences différentes; et des moyens pour inverser

périodiquement la polarisation.

Pour minimiser la quantité d'énergie nécessaire pour faire osciller le capteur de rotation angulaire à laser en anneau, il est préférable de monter le corps du capteur de rotation angulaire sur une structure à ressort et de faire osciller le corps et la structure à ressort autour de l'axe de capteur, à la fréquence naturelle de la masse du capteur

de rotation angulaire et de la structure à ressort On com-

mande et on contrôle avec soin les amplitudes de l'oscilla-

tion de façon à minimiser les effets de verrouillage Du fait qu'on peut contrôler et mesurer en permanence la vitesse et le déplacement angulaires de l'oscillation par rapport à une structure de support, on peut exclure ces grandeurs du signal de sortie du capteur de rotation angulaire, pour produire des signaux qui sont des mesures de la vitesse et du déplacement

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angulaires de l'ensemble capteur de rotation angulaire/struc-

ture de support autour de l'axe de capteur du capteur de rota-

tion angulaire.

On a trouvé qu'une oscillation d'amplitude constante du capteur de rotation angulaire à laser autour de son axe de capteur ne convient pas pour éliminer totalement l'erreur de

verrouillage Il a été suggéré initialement que la superposi-

tion d'un signal aléatoire sur l'amplitude de l'amplificateur d'attaque d'oscillation serait satisfaisante On a cependant trouvé que l'utilisation d'un tel signal aléatoire produisait

une erreur notable.

Dans une structure pour le montage de capteurs de rotation angulaire, ceux-ci sont montés sur un système de suspension à la cardan Les axes de capteur des capteurs de rotation angulaire sont de façon caractéristique maintenus fixes par rapport à l'espace inertiel ou par rapport à des

coordonnées liées au sol.

Un autre montage consiste à fixer les capteurs de rotation angulaire au véhicule de façon que les axes de capteur des capteurs de rotation angulaire soient alignés avec un système d'axes orthogonaux sur l'aéronef Dans ces conditions, des accéléromètres sont également positionnés sur

le véhicule Un ordinateur transforme continuellement l'in-

formation exprimée en coordonnées du véhicule en une informa-

tion exprimée en coordonnées de navigation désirées Une telle configuration constitue ce qu'on appelle un montage lié au véhicule Dans un montage lié au véhicule, il n'est pas inhabituel d'intercaler des amortisseurs de chocs entre le

véhicule et les instruments.

Du fait de la précision de facteur d'échelle et de la gamme d'entrée du capteur de rotation angulaire à laser en anneau, ce capteur convient beaucoup mieux qu'un gyroscope à rotor tournant, pour un système lié au véhicule L'avantage de précision de facteur d'échelle d'un capteur de rotation à laser en anneau correspond de façon caractéristique à une précision cinq à dix fois supérieure à celle d'un gyroscope à

rotor tournant.

Lorsque plus d'un capteur de rotation angulaire à laser en anneau est lié au véhicule, les capteurs de rotation angulaire sont habituellement montés sur une plate-forme ou une structure de montage qui est elle-même montée sur le véhicule par l'intermédiaire d'amortisseurs de chocs ayant

une fonction passe-bas Si les fréquences naturelles des com-

binaisons masse mécanique-ressort de plus d'un capteur de rotation angulaire à laser en anneau accouplés à la même

plate-forme ou structure de montage sont les mêmes, l'oscil-

l lation d'une combinaison masse-ressort peut exciter une

oscillation dans une autre combinaison masse-ressort.

L'interaction mécanique entre les combinaisons masse-ressort

des capteurs de rotation angulaire (qui sont de façon carac-

téristique au nombre de trois) sur la plate-forme ou la

structure de montage produit des mouvements angulaires com-

plexes qui sont des fonctions des sommes et des différences

de chacune des fréquences d'oscillation des capteurs de rota-

tion angulaire Si les fréquences de deux capteurs de rota-

tion angulaire, ou plus, sont égales ou proches l'une de

l'autre, un mouvement dit conique ou de Scorsby peut se pro-

duire autour d'un axe ou autour de tous les axes de la plate-

forme ou de la structure de montage Pour minimiser une telle

excitation ou un tel couplage entre les combinaisons masse-

ressort, on choisit habituellement les combinaisons masse-

ressort des capteurs de rotation angulaire de façon qu'elles aient des fréquences naturelles différentes Bient qu'elles

puissent être plus grandes, les différences entre les fréquen-

ces naturelles des combinaisons masse-ressort des capteurs de rotation angulaire à laser sont habituellement de l'ordre de cinq à dix hertz Une valeur caractéristique de la largeur de bande à trois décibels d'un système masse-ressort de laser en

anneau est de l'ordre de cinq hertz.

Dans un système à oscillation mécanique, le mouve-

25377 t 17 t ment conique cle la plate-forme de support ou de la structure de montage se manifeste à cause du couple de réaction que le

support ou la plate-forme transmet d'un système masse-

ressort vers lui-même ou vers un autre système Le mouvement conique d'entrée produit une vitesse de mouvement conique qui est détectée par le capteur de rotation angulaire Bien que le mouvement conique soit normalement plus grand lorsqu'un

système masse-ressort a une fréquence naturelle qui est com-

prise dans la largeur de bande à trois décibels relative à la fréquence naturelle d'un autre système masse-ressort, des erreurs inacceptables de mouvement conique peuvent exister

lorsque les fréquences naturelles diffèrent de plusieurs lar-

geurs de bande On notera que les mouvements coniques peuvent être induits par rapport à n'importe quel axe, ou à tous les axes, indépendamment des orientations de montage mutuelles

des capteurs de rotation angulaire à-laser en anneau.

Dans un système à oscillation par cellules de Fara-

day, le mouvement conique de la plate-forme de support ou de la structure de montage se manifeste à cause du couplage magnétique entre les cellules de Faraday dans les divers lasers en anneau Dans l'art antérieur, il est souhaitable de séparer les fréquences d'oscillation des différents capteurs de rotation à laser en anneau (habituellement au nombre de trois) , de façon que les largeurs de bande des capteurs ne se

chevauchent pas.

L'exemple qui suit est préliminaire à une explica-

tion plus complète des erreurs de mouvement conique On con-

sidérera un système de coordonnées rectangulaires direct pla-

cé sur le méridien zéro sur l'équateur terrestre, avec son axe x dirigé vers l'Est, son axe y dirigé vers le Nord le

long du méridien zéro et son axe z vertical.

Dans les mouvements décrits ci-après, l'axe z est maintenu vertical, et la vitesse angulaire des coordonnées x

et y autour de l'axe z est maintenue égale à zéro.

On déplace le système de coordonnées vers l'Est sur 253771 t quatre-vingtdix degrés de longitude L'axe x est toujours dirigé vers l'Est et l'axe y est dirigé vers le Nord, le long

du méridien situé à quatre-vingt-dix degrés Est.

On déplace ensuite le système de coordonnées vers le Nord, sur quatrevingt-dix degrés de latitude Les axes x et y sont-maintenant tous deux dirigés vers le Sud L'axe x est dirigé le long du méridien situé à centquatre-vingts degrés L'axe y est dirigé le long du méridien situé à 90

degrés Ouest.

On déplace ensuite le système de coordonnées vers

le Sud le long du méridien zéro, jusqu'à son point de départ.

L'axe x est alors dirigé vers le Nord le long du méridien

zéro et l'axe y est dirigé vers l'Ouest -

On appelle "angle d'errance" le changement de direction apparent On note que le changement d'orientation

est de quatre-vingt-dix degrés Ceci n'est pas une coïnci-

dence Pour n'importe quelle trajectoire fermée d'un véhicule sur une sphère, le changement d'azimut correspondant à l'angle d'errance est égal au rapport entre l'aire entourée par la trajectoire et l'aire de la sphère En particulier, si un aéronef tourne continuellement en rond dans une boucle d'attente, l'angle d'azimut d'errance change à une vitesse

constante qui est déterminée par l'aire entourée par la bou-

cle d'attente et par la vitesse à laquelle les trajectoires

de la boucle sont parcourues.

L'explication porte sur un système dans lequel trois capteurs de rotation angulaire sont placés sur une

plate-forme ou une structure de support, et dans lequel cha-

que capteur de rotation angulaire mesure la vitesse angulaire par rapport à l'un des axes de coordonnées orthogonaux, mais elle est également valide pour un système lié au véhicule,

dans-lequel les coordonnées de vitesse angulaire sont calcu-

lées et enregistrées dans une mémoire d'ordinateur.

On va considérer le cas d'un système lié au véhicu-

Le Les axes x, y et z ont des positions angulaires imposées par rapport au véhicule La liaison fixant ces positions peut être réalisée par l'intermédiaire d'amortisseurs de chocs ayant une fonction passe-bas En outre, du fait de l'élasticité de la plate-forme ou de la structure de montage des capteurs de rotation angulaire, on peut considérer que les capteurs de rotation angulaire sont fixés ensemble par des ressorts de très grande raideur Les oscillations de

polarisation de chacun des trois capteurs de rotation angu-

laire qui sont montés sur la plate-forme communiquent une

fraction de ces oscillations de polarisation à la plate-

forme, et donc aux autres capteurs de rotation angulaire.

Dans le mode de réalisation mécanique, le couplage est méca-

nique et s'effectue par l'intermédiaire de la structure de support Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday,

le couplage est magnétique.

Dans un exemple, on suppose que les mouvements angulaires autour des deux axes x et y ont des amplitudes égales et sont sinusoïdaux, mais que les sinusoïdes sont déphasées de quatre-vingt-dix degrés Chacun des axes x et y décrit alors une trajectoire en forme de 8 L'axez décrit un cercle de rayon r, en désignant par r l'amplitude, en radians, des sinusoïdes appliquées par rapport aux axes x et y- Dans un mode de réalisation à cellule de Faraday, les orientations des axes seraient légèrement différentes,

mais le principe serait le même.

On considérera l'exemple numérique suivant L'amplitude des oscillations autour des axes de tangage et de roulis est de plus ou moins 0,01 radian ( 0,573 degré) L'aire du cercle est alors: d A=( 3,14159)( 0,01)( 0,01)= 0,000314159 Si la période de l'oscillation, dt, est de 0,0025 seconde, ceci indique que la vitesse angulaire détectée autour de l'axe z est: d A/dt = 0,125836 radian ou 6,68 degrés par seconde

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bien que la variation moyenne d'azimut soit égale à zéro.

L'exemple ci-dessus illustre un "mouvement coni-

que" pur, dans lequel un corps subit des vibrations sinusoï-

dales par rapport à des axes orthogonaux, et dans lequel les vibrations sont déphasées de quatre-vingt-dix degrés, ce qui fait qu'un axe z du corps fixe décrit un cône L'existence d'une vitesse de mouvement conique pour l'axe z ne nécessite

pas que les mouvements appliqués aux axes x et y soient sinu-

soldaux et que la relation temporelle entre ces signaux soit constante Comme dans l'exemple, il suffit seulement qu'un certain axe (qu'on appelle ici "z") décrive un chemin fermé sur une sphère unité Si les relations de phase entre les différents axes sont aléatoires, des aires positives annulent des aires négatives, comme dans un "mouvement erratique", mais la variation angulaire continue toujours à augmenter proportionnellement à la racine carrée du temps On notera que même si le mouvement était aléatoire, les angles de phase auraient une corrélation déphasée, entraînant une dérive

moyenne dans une direction.

Dans un mode de réalisation à cellule de Faraday, l'exemple ci-dessus correspondrait à la situation dans laquelle les trois champs magnétiques seraient couplés, et

dans laquelle des vibrations sinusoïdales des champs magnéti-

ques seraient déphasées et seraient couplées vers la cellule de Faraday d'un autre capteur de rotation à laser en anneau dont l'axe de détection est orienté différemment sur la

structure de support (habituellement de façon orthogonale).

L'appareil de l'invention est prévu de façon à uti-

liser uniquement une fréquence d'attaque d'oscillation pri-

maire pour l'oscillation mécanique La fréquence d'attaque

d'oscillation est directement asservie à la fréquence naturel-

le du système masse-ressort auquel elle est associée Le pro-

cédé et les moyens pour commander la fonction d'attaque

d'oscillation apportent une solution au problème du verrouil-

lage des faisceaux laser et ils empêchent également le coupla-

2537717 t ge entre capteurs de rotation angulaire qui conduit à des

erreurs de mouvement conique.

Pour faciliter la fabrication en série de capteurs de rotation à laser en anneau, il est souhaitable que les fréquences naturelles mécaniques des combinaisons masse- ressort des gyrolasers en anneau et de leurs combinaisons de ressort de support soient pratiquement égales En outre,

dans un mode de réalisation à cellule de Faraday, il est sou-

haitable que les bobines magnétiques et le dispositif d'atta-

que soient pratiquement identiques, et il est également sou-

haitable d'attaquer ces bobines aux mêmes fréquences Pour

économiser l'énergie, il est souhaitable d'accorder le cou-

rant dans la bobine de Faraday, et il serait préférable que les bobines fabriquées en série et les condensateurs associés

soient identiques.

Réduction des effets de verrouillage Mode de réalisation à oscillation mécanique Conformément à l'invention, on envisage d'appliquer

une fréquence de couple correspondant à une fonction d'atta-

que d'oscillation qui soit proche de la fréquence naturelle de la combinaison masse-ressort Dans un mode de réalisation préféré, la fréquence du couple appliqué est comprise dans la

bande passante à 3 d B de la combinaison-masse-ressort.

On peut utiliser pour détecter l'oscillation un

capteur d'accélération, de vitesse ou de déplacement angu-

laire entre le corps de laser et son support associé.

Lorsqu'on détecte l'accélération angulaire, on peut intégrer le signal pour produire un signal de vitesse angulaire, et l'intégrer à nouveau pour produire un signal de déplacement angulaire Lorsqu'on détecte la vitesse angulaire, on peut intégrer le signal de vitesse angulaire pour produire un signal de déplacement angulaire De façon similaire, on peut différentier des signaux de déplacement pour produire des signaux de vitesse et d'accélération On peut différentier

des signaux de vitesse pour produire des signaux d'accéléra-

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tion.

Les signaux d'accélération, de vitesse et de dépla-

cement angulaire sont de façon caractéristique sinusoïdaux, et on mesure leur amplitude de crête pour l'utilisation dans l'invention Dans un mode de réalisation numérique du circuit

d'attaque pour le corps de laser en anneau qu'on fait oscil-

ler de façon mécanique, le signal est échantillonné à des intervalles définis qui sont beaucoup plus courts que la

période de l'oscillation naturelle de la combinaison masse-

ressort du laser en anneau supporté par des ressorts, et on fait la moyenne des valeurs absolues des échantillons pour

obtenir une mesure proportionnelle à la moyenne de l'amplitu-

de de crête Lorsque l'amplitude de crête du paramètre choisi dans le groupe comprenant l'accélération, la vitesse ou le

déplacement angulaire, décroît jusqu'à une valeur prédétermi-

née, un couple d'attaque ou d'entraînement est appliqué à la combinaison masse-ressort Lorsque la somme des échantillons additionnés augmente suffisamment, on supprime le couple

d'attaque, et on laisse la combinaison masse-ressort oscil-

ler librement à sa fréquence naturelle, ce qui s'accompagne

d'une décroissance lente du paramètre jusqu'à la valeur pré-

déterminée, et on applique à nouveau le couple d'attaque

lorsque cette valeur est atteinte -

Mode de réalisation à oscillation par cellule de Faraday Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, la tension d'attaque est appliquée et interrompue Avec un circuit accordé, on peut mesurer le courant dans la bobine de Faraday, et on applique alors la tension de polarisation

d'attaque lorsque le courant devient inférieur à une amplitu-

de prédéterminée, et on l'interrompt lorsque le courant dépasse une amplitude prédéterminée Le courant d'oscillation et le champ magnétique oscillent alors en sens croissant et décroissant, et la bande de verrouillage de chaque capteur de

rotation à laser en anneau est réduite.

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Réduction des effets de mouvement conique Mode de réalisation à oscillation mécanique Des effets de mouvement conique se produisent lorsque les fréquences naturelles des trois combinaisons masse-ressort, associées à trois capteurs de rotation angu-

laire à laser en anneau dont les axes de capteur sont ortho-

gonaux, sont très proches les unes des autres Des effets de

mouvement conique se produisent de façon certaine si les fré-

quences naturelles sont comprises dans la largeur de bande à 3 d B des autres, et ils se produisent dans une moindre mesure si les fréquences naturelles sont situées dans une plage de deux ou trois largeurs de bande, les unes par rapport aux autres. Pour éviter des effets de mouvement conique, l'invention envisage de moduler en fréquence ou de moduler en

phase le couple d'attaque d'oscillation La fréquence d'atta-

que est de préférence asservie à la fréquence naturelle de la

combinaison masse-ressort pour l'oscillation produite mécani-

quement du laser en anneau L'amplitude des signaux modulants

est telle que la fréquence d'attaque est de préférence limi-

tée à une excursion de part et d'autre de la fréquence d'atta-

que nominale, dans la largeur de bande de trois décibels par rapport à la fréquence naturelle des structures masse-ressort associées. -25 Les signaux modulants peuvent être sinusoïdaux, trapézoïdaux, en échelons, en impulsions, carrés, en dents de

scie, en séquence binaire de longueur maximale, ou ils peu-

vent correspondre à d'autres fonctions arbitraires du-temps,

de préférence déterministes.

Une fonction préférable est générée par un généra-

teur à registre à décalage de longueur maximale Un tel regis-

tre ayant quinze bits produit environ 32 000 combinaisons numé-

riques Si, par exemple, on choisissait seize nombres par seconde en tant qu'amplitudes de modulation, il faudrait 33 minutes et 40 secondes pour utiliser la totalité des 32 000

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nombres On a cependant trouvé qu'il n'était pas nécessaire d'utiliser toutes les positions de bit des registres Par

exemple, cinq positions de bit, sélectionnées dans le regis-

tre à quinze bits, produisent encore une séquence de nombres qui ne se répète pas pendant une durée longue comparée aux constantes de temps des instruments et du système Ce nombre, basé sur les cinq bits choisis, est utilisé en tant que

signal modulant.

Mode de réalisation à oscillation par cellule de Faraday Dans un mode de réalisation à oscillation par cellule de Faraday, il est également souhaitable d'éviter des

effets de mouvement conique produits par un couplage magnéti-

que entre les trois capteurs de rotation à laser en anneau de

fréquence semblable Chacune des tensions d'attaque de pola-

risation peut être modulée en fréquence ou en phase La ten-

sion de polarisation d'attaque est de préférence modulée en fréquence de part et d'autre de la fréquence naturelle de la

bobine de Faraday accordée. L'invention a donc pour but de minimiser le verrouillage de capteurs de

* rotation angulaire à laser en anneau. L'invention a également pour but de minimiser le mouvement conique d'une structure de support qui supporte

plusieurs capteurs de rotation angulaire à laser en anneau.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description qui

va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un capteur de rotation angulaire à laser en anneau monté sur une structure de support;

la figure 2 est une vue du capteur de rotation angu-

laire à laser en anneau dans la direction II-II de la figure 1;

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la figure 3 est un schéma synoptique d'un disposi-

tif de commande d'amplitude d'oscillation conforme à l'in-

vention utilisant une technologie numérique;

la figure 4 est un schéma synoptique d'un disposi-

tif de commande d'amplitude d'oscillation conforme à l'in- vention utilisant une technologie analogique; la figure 5 est un modèle lié de trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau comportant des axes de capteur orthogonaux et montés sur une plate-forme qui est elle- même montée sur un véhicule ou un support au moyen d'amortisseurs de chocs;

la figure 6 est un schéma synoptique d'un disposi-

tif de commande de fréquence ou de phase d'attaque d'oscilla-

tion conforme à l'invention, utilisant une technologie numé-

rique la figure 7 est un tif de commande de fréquence tion conforme à l'invention, gique;

schéma synoptique d'un disposi-

ou de phase d'attaque d'oscilla-

utilisant une technologie analo-

la figure 8 représente un premier mode de réalisa-

tion possible d'un circuit détecteur utilisé avec-l'inven-

tion; la figure 9 représente un second mode de réalisation possible d'un circuit détecteur utilisé avec l'invention; et

la figure 10 est un modèle schématique d'un gyrola-

ser en anneau comportant un dispositif d'oscillation à cellu-

le de Faraday.

Les figures 1 et 2 montrent une vue en élévation et une vue en plan d'un capteur de rotation angulaire à laser en

anneau, 10, d'un type caractéristique Les figures sont sché-

matiques par nature, dans la mesure o il manque de nombreux

détails de structure.

Le corps de laser 12 est supporté par des ressorts 14, 16, 18, montés en porte à faux,qui s'étendent à partir

d'un support 20, pour permettre une vibration ou une oscilla-

-25377 1 t tion du corps de laser autour de l'axe de capteur 22 Les

ressorts sont de préférence des ressorts linéaires, mais peu-

vent être non linéaires Une paire de plaquettes piezoélec-

triques 14 A, 14 B, 16 A, 16 B, 18 A, 18 B est représentée sur cha-

que ressort 14, 16, 18 Les plaquettes sont de façon caracté-

ristique collées sur les surfaces opposées des ressorts.

Elles sont connectées au moyen de conducteurs 24, 25, 26, 27,

28, 29 de façon à être attaquées par des tensions génératri-

ces de couple, pour produire une flexion des ressorts 14, 16, 18, afin d'appliquer un couple au corps 12, par rapport au

support 20 Selon une variante, on peut appliquer directe-

ment un couple entre le corps de laser 12 et le support 20 par d'autres moyens connus pour générer un couple-(non représentés). Des structures de ressort caractéristiques pour un capteur de rotation angulaire à laser en anneau sont décrites

et représentées, par exemple, dans les brevets des E U A sui-

vants: 4 321 557, 4 312 174, 4 309 107 et 4 115 004.

Des miroirs d'angle 30 guident la lumière laser en

un chemin fermé dans des conduits (non représentés) à l'inté-

rieur du corps 12 De façon caractéristique, l'un des miroirs est partiellement transparent, et un photocapteur 31

recueille la lumière pour produire un signal dont la fréquen-

ce est une mesure de la vitesse angulaire du laser 10 autour de son axe de capteur 22 A l'intérieur des conduits (non représentés) se trouve un gaz donnant lieu à un effet laser, tel qu'un mélange hélium-néon, qui est excité par une tension provenant d'une source de tension (non représentée) qui est

connectée à la cathode 32 et aux anodes 34.

Un détecteur angulaire, tel qu'un capteur magnéti-

que de vitesse de rotation 36, produit des signaux qui sont une mesure de la vitesse angulaire instantanée du bloc 12 par rapport au support 20 Le capteur 36 peut être n'importe quel autre type de capteur de vitesse angulaire, de capteur

d'accélération angulaire ou de capteur de déplacement angulai-

re qui est connu dans la technique et capable de produire un

signal représentant l'accélération, la vitesse ou le déplace-

ment angulaire entre le corps 12 et le support 20 Un

capteur magnétique est indiqué à titre d'exemple.

Le support 20 peut être de façon caractéristique une plate-forme stabilisée qui conserve son orientation par rapport à l'espace inertiel ou par rapport à la surface de la terre Il peut également correspondre à un système lié au véhicule, comme il est représenté schématiquement sur la

figure 5.

Le principe fondamental d'un capteur de vitesse angulaire à laser en anneau consiste en ce que deux ondes lumineuses laser, circulant dans des sens opposés dans le

même chemin fermé, des uns aux autres des miroirs 30, subis-

sent des déphasages non réciproques lorsque le chemin est soumis à une rotation Du fait que le chemin est une cavité laser résonnante, la fréquence de chaque onde est déterminée de façon très précise, et on peut détecter les décalages de fréquence par la réalisation d'interférences optiques entre

les deux ondes sur un détecteur photoélectrique ou un photo-

capteur 31 Les deux ondes sont mélangées au niveau d'un pho-

tocapteur commun 31, ce qui donne naissance à un signal de battement dont la fréquence est directement proportionnelle à la vitesse de rotation angulaire du capteur de rotation angulaire 20 autour de son axe de capteur 22 Lorsque la vitesse de rotation angulaire d'un laser en anneau simple, qui n'est pas soumis à une polarisation, est réduite à une certaine valeur minimale, la séparation de fréquence entre les modes de sens d'horloge et de sens inverse d'horloge des ondes lumineuses se propageant en sens inverse diminue, ce

qui fait que les oscillations séparées ne sont plus mainte-

nues Les modes des ondes lumineuses dirigées dans des sens opposés se verrouillent à la même fréquence Ce phénomène de verrouillage de fréquence est appelé "verrouillage" Le verrouillage est produit essentiellement par le rayonnement

de rétrodiffusion qui est produit lorsque les ondes lumineu-

ses sont réfléchies sur les divers miroirs dans le chemin

fermé qui forme le corps de laser en anneau.

Dans le mode de réalisation mécanique, pour mini-

miser les erreurs dues au verrouillage, on fait osciller le corps 12 du capteur de rotation angulaire à laser en anneau,

par rapport au support ou au véhicule 20 Le signal de sor-

tie de mesure du photocapteur 31 contient une composante de la vitesse angulaire entre le corps 12 et le support 20 On

soustrait ensuite le signal du capteur 36 du signal du pho-

tocapteur 31, pour produire un signal qui est une mesure vraie de la vitesse angulaire du support ou du véhicule 20

autour de l'axe de capteur 22 du capteur de rotation angu-

laire à laser en anneau 10.

La vibration d'oscillation est de façon caractéris-

tique sinusoïdale et, dans l'art antérieur, un amplificateur de puissance applique continuellement une énergie sinusoïdale suffisante aux générateurs de couple piézoélectriques ou autres, pour maintenir les oscillations Le signal qui est

appliqué dans l'art antérieur aux générateurs de couple pié -

zoélectriques ou autres peut être sinusoïdal ou avoir la for-

me d'une onde carrée avec, éventuellement, un signal d'oscil-

lation secondaire superposé sur ce signal pour produire une modulation d'enveloppe en amplitude La masse du corps 12 et

la constante de rappel des ressorts 14, 16, 18 ont de préfé-

rence un Q très élevé Ceci signifie que leur largeur de ban-

de est très étroite Lorsque des couples sont appliqués par

l'intermédiaire des ressorts, et avec les générateurs de cou-

ple 14 A-14 B, 16 A-16 B, 18 A-18 B qui sont représentés, la pola-

risation oscillatoire qui est appliquée au corps 12 est pra-

tiquement sinusoïdale, même lorsque le couple appliqué n'est

pas sinusoïdal.

Le principe d'oscillation par cellule de Faraday qui est représenté sur la figure 10 utilise un circuit bobine-capacité parallèle, ou circuit résonnant, qui a une fréquence naturelle Il s'agit de préférence d'un circuit à Q élevé Il n'est pas obligatoire que la fonction d'attaque

pour le courant de polarisation soit sinusoïdale.

Sur la figure 10, un corps de laser en anneau est représenté en 100 Une bobine 108 entoure une partie du che- min de laser en anneau 102 Des lames quart d'onde 104 et 106 sont associées à la cellule de Faraday à l'intérieur de la bobine 108 La capacité 110 est représentée connectée en parallèle avec la bobine 108 pour former un circuit accordé ou résonnant parallèle La résistance 112 a une très faible

valeur et elle est utilisée en tant que résistance de détec-

tion pour produire entre les conducteurs 109, 111 un signal

proportionnel au courant qui traverse la bobine 108 Un cir-

cuit d'attaque de polarisation 114 commande la circulation du courant et donc le champ magnétique que la circulation du

courant produit dans la cellule de Faraday.

Bien que le mode de réalisation représenté sur la figure 10 montre un circuit accordé parallèle, on pourrait utiliser un circuit accordé série, avec un circuit d'attaque

fonctionnant en courant, au lieu d'un circuit d'attaque fonc-

tionnant en tension Le circuit d'attaque approprié est appe-

lé un "Circuit d'Attaque de Polarisation" 114.

Les figures 3 et 4 montrent un dispositif destiné à

appliquer par intermittence un signal provenant de ltamplifi-

cateur de puissance 50, aux dispositifs générateurs de couple

14 A-14 B, 16 A-16 B, 18 A-18 B, ou au Circuit d'Attaque de Polari-

sation 114 La-figure 3 utilise une technologie numérique et

la figure 4 utilise une technologie analogique.

Les figures 3, 4, 6 et 7 montrent un dispositif 37 pour produire des signaux qui sont des mesures de la vitesse et du déplacement angulaires entre le corps de laser 12 et le support 20 Le détecteur 36 produit une mesure de la vitesse angulaire entre le corps 12 et le support 20 Ce signal peut être mesuré à la sortie de l'amplificateur d'isolation 44 Le signal de vitesse angulaire est intégré par l'intégrateur 46

2557 T 1 ?

pour produire un signal qui est une mesure du déplacement

angulaire entre le corps 12 et le support 20.

La figure 8 montre un dispositif 37 A destiné à pro-

duire des signaux qui sont des mesures de l'accélération, de la vitesse et du déplacement angulaires entre le corps de laser 12 et le support 20 Le détecteur 36 A produit un signal qui est une mesure de l'accélération angulaire entre le corps 12 et le support 20 Ce signal peut être mesuré à la sortie

39 A de l'amplificateur d'isolation 44 A Le signal d'accéléra-

tion angulaire est intégré par l'intégrateur 46 A pour produi-

re sur sa sortie 45 A un signal qui est une mesure de la vitesse angulaire entre le corps 12 et le support 20 Le signal de vitesse angulaire est intégré dans l'intégrateur 49 pour produire sur sa sortie 47 A un signal qui est une mesure

du déplacement angulaire entre le corps 12 et le support 20.

La figure 9 montre un dispositif 37 B destiné à pro-

duire un signal qui est une mesure du déplacement angulaire entre le corps de laser 12 et le support 20 Le détecteur 36 B produit un signal qui est une mesure du déplacement angulaire entre le corps et le support 20 Ce signal peut être mesuré à la sortie 47 B de l'amplificateur d'isolation 44 B. Le dispositif des figures 3 et 4 met les circuits d'attaque de polarisation en fonction et hors fonction sous

l'effet de l'amplitude de l'oscillation Dans le mode de réa-

lisation mécanique, les générateurs de couple 14 A-14 B, 16 A-16 B, 18 A18 B sont mis en fonction et hors fonction sous

la dépendance de l'amplitude du déplacement d'oscillation.

Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday de la figure

, le Circuit d'Attaque de Polarisation 114 est mis en fonc-

tion et hors fonction sous la dépendance de l'amplitude du courant de polarisation dans la bobine 108, qui est indiquée

par la tension entre les conducteurs 109, 111.

Il convient de souligner que, dans d'autres modes de réalisation mécaniques de l'invention, le dispositif des figures 3 et 4 met les circuits d'attaque de polarisation en

2537 17

fonction et hors fonction sous la dépendance de l'amplitude de la vitesse angulaire ou de l'accélération angulaire d'oscillation On peut par exemple obtenir les signaux de vitesse angulaire à la sortie de l'amplificateur 44 ou à la sortie 45 A de l'intégrateur 46 A On peut par exemple obtenir les signaux d'accélération angulaire à la sortie 39 A de

l'amplificateur 44.

Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, le Circuit d'Attaque de Polarisation 114 peut être commuté sous la dépendance de l'amplitude des dérivées par rapport au temps de la tension entre les conducteurs 109 et 111 On peut obtenir de tels signaux de dérivées par rapport au temps au moyen de différentiateurs (non représentés) de types bien

connus dans la technique.

Dans le dispositif de la figure 3, l'échantillon-

neur 48 échantillonne le signal de déplacement à la sortie de l'intégrateur 46, à une cadence d'échantillonnage qui est notablement supérieure à la fréquence naturelle du système masse-ressort 12, 13, 16, 18 Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, l'échantillonnage serait effectué à une

cadence d'échantillonnage notablement supérieure à la fré-

quence de résonance du condensateur 110 et de l'inductance

108 La cadence d'échantillonnage peut être de façon caracté-

ristique de l'ordre de cinq fois, ou plus, cette fréquence naturelle Après un nombre d'échantillons prédéterminé,

correspondant habituellement à plusieurs cycles de l'oscilla-

tion, les valeurs absolues échantillonnées sont sommées dans le circuit de sommation 54 pour produire un signal qui est

une estimation de la valeur de crête de la variable échan-

tillonnée (soit ici le déplacement angulaire, mais on se réfè-

rera à ce qui précède pour d'autres valeurs échantillonnées dans d'autres modes de réalisation de l'invention) A-titre d'exemple, la fréquence d'oscillation peut être de 400 Hz, la fréquence d'échantillonnage peut être de 2048 échantillons par seconde, et les échantillons peuvent être sommés sur 32 échantillons, ce qui est légèrement supérieur à six cycles de la fréquence naturelle du corps 12 et de ses ressorts de

support 14, 16, 18 Du fait que l'échantillonnage et la fré-

quence naturelle ne sont pas en synchronisme, le total varierait légèrement même si les oscillations du corps 12 avaient une amplitude constante La valeur de la somme à la sortie du circuit de sommation 54 est une mesure de la valeur

moyenne de la valeur absolue des signaux sinusoïdaux échan-

tillonnés Cette valeur sommée est appliquée au soustracteur 56 et la valeur sommée est soustraite d'un signal d'ordre constant prédéterminé, le signal de différence constituant ce qu'on appelle le signal d'erreur, E Un circuit logique 58 applique à l'actionneur d'interrupteur 60 un ordre "fermeture d'interrupteur" lorsque E est inférieur à zéro et un ordre "ouverture d'interrupteur" lorsque E est supérieur ou égal à zéro. Le compteur 62 produit un signal d'attaque pour les générateurs de couple piézoélectriques ou autres 14 A-14 B, 16 A-16 B, 18 A-18 B, transmis par l'amplificateur de puissance 50, chaque fois que l'actionneur d'interrupteur 60 ferme l'interrupteur 64 Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, le signal qui provient du compteur 62 est appliqué

au Circuit d'Attaque de Polarisation 114.

Dans le circuit analogique de la figure 4, le signal sinusoïdal présent à la sortie de l'intégrateur 46 est démodulé et filtré par le démodulateur et filtre 70, pour produire un signal qui est proportionnel à l'amplitude de

l'enveloppe du signal d'oscillation à la sortie de l'intégra-

teur 46.

On souligne à nouveau que dans d'autres modes de réalisation mécaniques, le démodulateur et filtre 70 pourrait

recevoir des signaux de vitesse ou d'accélération angulaires.

Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, le courant pourrait être échantillonné sur les conducteurs

109, 111 Selon une variante, le signal présent sur les con-

ducteurs 109, 111 pourrait être différentié par des moyens non représentés, pour produire des signaux qui seraient

appliqués au démodulateur et filtre 70.

Le signal d'amplitude à la sortie du démodulateur et filtre 70 est ensuite comparé par un comparateur de signal 72 à un signal d'amplitude prédéterminé, et l'interrupteur 60 est fermé et ouvert sous la dépendance du signal de sortie du comparateur Lorsque le signal de sortie du démodulateur et

filtre 70 devient supérieurà la valeur d'amplitude prédéter-

minée, le signal de sortie du comparateur 72 est positionné de façon que l'actionneur 60 ouvre l'interrupteur 64 Lorsque le signal de sortie du démodulateur et filtre 70 devient inférieur à la valeur d'amplitude prédéterminée, le signal de

sortie du comparateur 72 est positionné de façon que l'action-

neur 60 ferme l'interrupteur 64 Lorsque l'interrupteur 64 est fermé, le signal de sortie d'un oscillateur, tel que l'oscillateur commandé par tension 74, peut être transmis par

l'amplificateur de puissance 50, dans les modes de réalisa-

tion mécaniques, pour attaquer les générateurs de couple piézoélectriques 14 A-14 B, 16 A-16 B, 18 A-18 B. Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday,

le signal de sortie de l'amplificateur de puissance 50 atta-

que le Circuit d'Attaque de Polarisation 114.

En fonctionnement, lorsque l'amplitude du déplace-

ment, de la vitesse ou de l'accélération d'oscillation (mode de réalisation mécanique), ou l'amplitude du courant dans la bobine 108 ou de ses dérivées (dans le mode de réalisation à cellule de Faraday), qui est représentée soit par l'amplitude du signal de sortie du circuit de sommation 54, soit par

l'amplitude de la tension d'enveloppe à la sortie du démodu-

lateur 70, est inférieure à une valeur prédéterminée, l'ampli-

ficateur de puissance d'attaque 50 fournit de l'énergie.

Lorsque l'amplitude de la variable d'oscillation échantillon-

née est à nouveau calculée par le soustracteur 56, ou par le comparateur 72, si cette amplitude est supérieure à une valeur prédéterminée, l'amplificateur d'attaque 50 cesse

d'appliquer de l'énergie aux générateurs de couple.

On notera que dans le mode de réalisation de la

figure 3, il suffit d'utiliser une seule valeur prédétermi-

née pour la mise en fonction et hors fonction de l'amplifica- teur 50 Dans le mode de réalisation analogique de la figure

4, du fait que les signaux sont échantillonnés continuelle-

ment, deux valeurs prédéterminées doivent être spécifiées, à savoir une pour mettre l'amplificateur 50 en fonction et une

autre pour le mettre hors fonction.

On considérera maintenant la structure schématique

de la figure 5, qui montre trois capteurs de rotation angu-

laire à laser en anneau l OX, l OY et l OZ, montés avec leurs

axes de capteur 22 X, 22 Y et 22 Z orthogonaux.

Dans le mode de réalisation mécanique, chaque

capteur de rotation angulaire est suspendu de façon à accom-

plir de petites rotations d'oscillation angulaires sur des montures à ressort, autour de son axe de capteur, par rapport à la plate-forme 20 A. Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, de tels capteurs de rotation angulaire seraient simplement fixés à la plate-forme 20 A. La plate-forme 20 A peut être une plate-forme montée ou non avec une suspension à la cardan, et elle peut être facultativement suspendue à l'aide d'amortisseurs de chocs, représentés de façon générale en 110, par rapport à une structure de support ou un véhicule Selon une variante, la

plate-forme 20 A peut être fixée de façon rigide à la structu-

re ou au véhicule 20 B On notera que le terme "rigide" est

relatif, car toutes les matières sont élastiques dans une cer-

taine mesure.

Chacun des capteurs de rotation angulaire l OX, l OY

et l OZ est attaqué par un circuit identique.

Dans le mode de réalisation mécanique, les fréquen-

ces naturelles des systèmes masse-ressort des trois capteurs 2537 1 t de rotation angulaire peuvent être notablement différentes, mais le circuit des figures 6 et 7 est conçu, dans le cadre

de l'invention, pour la situation dans laquelle ces fréquen-

ces naturelles sont identiques ou pratiquement identiques.

On notera que les systèmes masse-ressort ne sont pas forte- ment amortis, ce qui fait qu'ils ont un pic de résonance

très aigu Une oscillation d'un capteur de rotation angulai-

re à sa fréquence naturelle couple de l'énergie vers les autres capteurs de rotation angulaire, par l'intermédiaire de la plate-forme 20 A, et éventuellement de l'élément 20 B. Plus leurs fréquences naturelles sont proches, plus elles

sont affectées par une telle énergie couplée Dans de nom-

breuses situations, les capteurs de rotation angulaire ayant des fréquences naturelles proches réagissent les uns sur les autres dans une mesure telle que deux capteurs de rotation angulaire entrent en oscillation à la même fréquence, avec

une relation de phase fixe L'oscillation à la même fréquen-

ce avec une relation de phase fixe peut produire des mouve-

ments coniques qui sont induits dans le troisième capteur de rotation angulaire à la fréquence commune des deux autres

capteurs de rotation angulaire.

Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, l'interaction entre les champs magnétiques des capteurs de rotation angulaire 100 fait apparaître dans les signaux de

sortie des capteurs de rotation 100 l'équivalent d'un mouve-

ment conique, et l'ordinateur associé produit des signaux

comme si un mouvement conique mécanique se produisait réelle-

ment Dans la description qui suit du mouvement conique, ce

qu'on entend par "mouvement conique" dans le cas du mode de réalisation à cellule de Faraday, est l'équivalent d'un tel

mouvement dans l'ordinateur de navigation.

Un tel mouvement conique de fréquence élevée pro-

duit des vitesses de mouvement conique que l'ordinateur asso-

cié ne peut pas compenser correctement L'ordinateur utilisé avec un système de guidage caractéristique n'aurait pas une

précision ou une vitesse suffisante pour-compenser pleine-

ment ces interactions de mouvement conique de fréquence éle-

vée En outre, les erreurs de quantification et/ou les erreurs de résolution dans le signal de sortie du laser en anneau seraient excessivement élevées, ce qui fait que le capteur de rotation angulaire n'aurait pas une sensibilité appropriée pour rendre négligeables les erreurs de calcul résultantes sur les vitesses de mouvement conique Même si

les capteurs de rotation angulaire étaient suffisamment rapi-

des et précis, le suivi des erreurs de mouvement conique et l'annulation de ces erreurs par soustraction nécessiteraient

une capacité de calcul supplémentaire considérable de l-ordi-

nateur.

Un mouvement conique se produit lorsque les fré-

quences d'attaque, sans glissement ou décalage de fréquence, demeurent pratiquement constantes Le dispositif des figures 6 et 7 a pour action de moduler en fréquence ou en phase la

fréquence d'attaque qui est appliquée aux générateurs de cou-

ple piézoélectriques 14 A-14 B, 16 A-16 B et 18 A-18 B, ou au Cir-

cuit d'Attaque de Polarisation 114 En considérant les réfé-

rences désignant les composants, on voit la façon selon

laquelle les circuits des figures 6 et 7 correspondent res-

pectivement aux circuits des figures 3, 4 et 8 La figure 6 utilise une technologie numérique et la figure 7 utilise une

technologie analogique.

Avant de poursuivre, il est important de faire remarquer que, du fait que les signaux sont sinusoïdaux, la relation entre l'accélération, la vitesse et le déplacement angulaires correspond simplement à un déphasage Ainsi, si le déplacement est un signal en sinus, la vitesse est un signal en cosinus et l'accélération est un signal en sinus négatif, tous à la même fréquence Les amplitudes seront bien entendu différentes De façon similaire, si le courant dans la bobine 108 est une fonction sinus, ses dérivées seront une

fonction cosinus et une fonction sinus négative Par consé-

253771 ?

quent, les divers signaux de dérivée et d'intégrale peuvent

être approchés par un déphasage connu de 900 dans une direc-

tion ou dans l'autre, et par l'application d'un facteur de proportionnalité aux amplitudes des signaux sinusoïdaux On voit également que bien que, par exemple, le signal de sor- tie en 45 soit utilisé sur les figures 6 et 7, d'autres signaux des éléments 37, 37 A et 37 B pourraient être utilisés

à la place avec des déphasages et des facteurs de propor-

tionnalité correspondants.

Sur la figure 6, le comparateur 120 transforme en un signal carré le signal de vitesse angulaire sinusoïdal présent en sortie de l'amplificateur séparateur 44 Lorsque

la vitesse angulaire est positive, le comparateur 120 four-

* nit une tension positive constante Lorsque la vitesse angu-

laire est négative, le comparateur 120 fournit une tension nulle La sortie du comparateur 120 est connectée à la borne "départ" du compteur 122 La sortie du compteur de fréquence d'attaque 62 est connectée à la borne "arrêt" du compteur 122 Un but important du dispositif de commande de fréquence d'attaque de la figure 6 est de faire en sorte que le compteur de fréquence d'attaque 62 fonctionne autour de la

fréquence de résonance du mécanisme à ressort d'oscillation.

Lorsque les deux fréquences sont synchronisées, le compteur 122 a un signal de sortie indiqué égal à zéro Le signal de sortie du compteur 122 représente la différence de phase entre l'attaque d'oscillation et la position relative du capteur de rotation angulaire La sortie du compteur 122 est

connectée à un additionneur 124 de façon à commander la fré-

quence du compteur de fréquence d'attaque 62 En l'absence du générateur de signal 126, le signal que fournit le compteur de fréquence 62 serait asservi à la fréquence d'oscillation du corps de laser 12 par rapport à lastructure ou, dans le mode de réalisation à cellule de Faraday, à la

fréquence du courant dans la bobine 108.

Le générateur de signal 126 applique des signaux modulants à l'additionneur 124 Les signaux modulants sont des signaux de modulation de fréquence ou de modulation de phase Les deux sont représentés par commodité Les signaux

d'ordre provenant du générateur 126 font augmenter ou dimi-

nuer la fréquence du compteur 62 La valeur de l'excursion de fréquence est de préférence comprise dans la bande passante du système masse- ressort du capteur de rotation angulaire à

laser, ou dans la bande passante de la bobine 108 et du con-

densateur 110 Bien qu'elle ait un mauvais rendement, l'éner-

gie extérieure à la bande passante exerce une action sur deux ou trois largeurs de bande à 3 d B environ Le générateur de fréquence d'attaque 62 ne s'arrête jamais, et le compteur

122 ajuste simplement la phase Avec la fréquences l'inté-

rieur de la largeur de bande nominale à trois décibels, la commande marche/arrêt du compteur 122 n'affecte pas de façon

appréciable la commande de fréquence.

Un autre mode de réalisation (non représenté) pour commander le compteur 62 afin qu'il suive la fréquence de résonance du ressort d'oscillation serait identique à celui de la figure 6, à l'exception du fait que le signal d'arrêt ne serait pas appliqué au compteur 122 Le compteur 122 compterait périodiquement ses signaux d'entrée uniquement

lorsque l'interrupteur 64 est ouvert, et sur une durée prédé-

terminée, et il appliquerait un nombre à l'intégrateur et additionneur 124 Ce nombre serait la fréquence de résonance

des combinaisons ressort-masse d'oscillation Un signal pro-

venant du comparateur 120 serait appliqué à l'élément 124 pour synchroniser le déphasage afin d'empêcher qu'il ne déphase le compteur 62 d'une valeur excessive pour laquelle le signal d'attaque atténuerait l'oscillation au lieu de l'augmenter Le signal secondaire provenant du générateur 126

est appliqué comme dans la configuration de la figure 6.

La variation de fréquence du signal d'attaque empê-

che le groupe de trois lasers en anneau l OX, l OY et l OZ

d'effectuer complètement le mouvement conique dans une direc-

2537 17 t

tion de rotation fixe.

Le signal provenant du générateur de signal 26 peut

avoir de nombreuses formes déterministes Des formes détermi-

nistes caractéristiques comprennent les formes sinusoïdale, trapézoïdale, en dents de scie, des échelons, des impulsions et des séquences binaires de longueur maximale On entend par déterministe le fait que la forme d'onde est complètement

déterminée et prévisible.

Il est en particulier commode d'utiliser une partie d'une séquence binaire de longueur maximale, qu'on appelle

ici une "séquence binaire de longueur maximale partielle".

Une séquence binaire de longueur maximale est générée par un registre à décalage de longueur maximale Par exemple, un

registre à décalage ayant quinze bits produit 32 000 combinai-

sons numériques On pourrait utiliser la séquence binaire de

longueur maximale complète pour produire un signal de modula-

tion, mais le fait de choisir moins que la totalité du regis-

tre à décalage produit une séquence binaire de longueur maxi-

male partielle qui représente un nombre qui est additionné ou soustrait au signal modulant Le générateur de signal 126 produit de façon caractéristique une séquence de longueur maximale partielle, avec une cadence d'horloge très lente A titre d'exemple, une cadence d'horloge de seize impulsions

d'horloge par seconde pour un registre à quinze bits, en uti-

lisant seulement cinq des quinze positions de bit du registre

pour générer la séquence binaire de longueur maximale partiel-

le, serait satisfaisante.

La figure 7 montre le circuit analogique Le détec-

teur 35 applique un signal de vitesse angulaire à un compara-

teur 160, par l'intermédiaire de l'amplificateur séparateur

44, et ce comparateur produit un signal carré à la même fré-

quence que le signal de vitesse angulaire Comme mentionné ci-dessus, selon des variantes, le signal qui est appliqué au comparateur 160 pourrait correspondre à des intégrales ou des

dérivées du signal de vitesse.

Dans le mode de réalisation à cellule de Faraday,

les signaux provenant des conducteurs 109, 111, ou des inté-

grales ou des dérivées de ces signaux sont appliqués au com-

parateur 160.

L'oscillateur 74, tel qu'un oscillateur commandé par tension, produit un signal d'attaque qui est appliqué par l'intermédiaire de l'interrupteur 64 et de l'amplificateur de puissance 50 aux générateurs de couple piézoélectriques

14 A-14 B, 16 A-16 B et 18 A-18 B ou au Circuit d'Attaque de Pola-

risation 114 Le signal de sortie de ltoscillateur 74 est également appliqué au détecteur de phase 162 qui produit un signal de différence qui est une mesure de la différence de phase entre le signal à l'entrée du comparateur 160 et le

signal à la sortie de l'oscillateur 74 -On entend par diffé-

rence de phase la différence de phase entre les composantes sinusoïdales fondamentales des deux signaux d'entrée du détecteur de phase 162 Le signal de sortie du détecteur de phase 162 est intégré par l'intégrateur 168 pour produire

une tension de commande pour l'oscillateur commandé par ten-

sion 74, pour faire en sorte que sa fréquence suive la fré-

quence naturelle du corps 12 ou de la bobine 108, Deux

signaux produits par le générateur de signal 166 sont repré-

sentés Un signal peut être additionné au signal d'entrée de l'intégrateur 168, en 164, pour la modulation de phase ou,

selon une variante, il peut être additionné au signal de sor-

tie de l'intégrateur 168, en 170, pour moduler la fréquence de l'oscillateur 74 Les signaux modulants sont des signaux de modulation de fréquence ou des signaux de modulation de phase Les deux sont représentés par commodité La valeur de l'excursion de fréquence est de préférence comprise dans la

bande passante du système masse-ressort du capteur de rota-

tion angulaire à laser, ou bien dans celle de la bobine 108 et du condensateur 110 L'énergie appliquée à l'extérieur de la bande passante a un mauvais rendement Elle a cependant une action, à l'extérieur de la bande passante, sur environ deux ou trois largeurs de bande à 3 d B. Dans le mode de réalisation mécanique, la variation de fréquence du signal d'attaque empêche que le groupe de

trois lasers en anneau 10 X, IOY et l OZ n'effectue le mouve-

ment conique complet dans une seule direction Dans le mode

de réalisation à cellule de Faraday, elle empêche la généra-

tion dans l'ordînateur associé d'un signal ayant le même aspect que si le groupe de trois capteurs était soumis à un

mouvement conique.

Le signal provenant du générateur de signal 166 peut avoir n'importe quelle forme d'onde déterministe Parmi des formes d'onde déterministes caractéristiques figurent des formes sinusoïdale, trapézoïdale et en dents de scie, ainsi qu'une séquence binaire de longueur maximale et une séquence

binaire de longueur maximale partielle On entend par déter-

ministe le fait que la forme d'onde est complètement détermi-

née et prévisible.

Ainsi, en faisant augmenter et diminuer l'amplitude de l'oscillation, le dispositif de l'invention élimine les problèmes qui résultent du verrouillage des faisceaux laser se propageant en sens contraire dans le laser en anneau En modulant en fréquence ou en phase le signal d'attaque

d'oscillation, avec trois capteurs de rotation angulaire mon-

tés de façon orthogonale, on évite un mouvement conique de

l'ensemble de capteurs de rotation angulaire.

Il va de soi que de nombreuses-modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et

représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (45)

REVENDICATIONS

1 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison un corps de capteur de rotation à laser en anneau ( 12); un support ( 20) pour ce capteur de rotation; des moyens à ressort ( 14, 16, 18) entre le corps ( 12) et le support ( 20), pour accoupler le corps au support de façon à

permettre une oscillation élastique autour d'un axe prédé-

terminé ( 22); des moyens ( 36) destinés à détecter et à pro-

duire un signal qui est une mesure d'une variable physique, choisie dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire et le déplacement angulaire, entre le corps ( 12) et le support ( 20), autour de l'axe; des moyens

générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B-; 18 A, 18 B) des-

tinés à appliquer un couple de polarisation oscillatoire au corps par rapport au support; et des moyens ( 60, 64) pour appliquer le couple et pour interrompre son application sous

la dépendance de l'amplitude du signal de variable physique.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) sont accouplés aux moyens à ressort ( 14, 16,

18) de façon à appliquer le couple de polarisation par l'in-

termédiaire de ces moyens à ressort.

3 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un capteur de rotation à laser en anneau ( 100)

ayant une cellule de Faraday comprenant une bobine ( 108) pla-

cée autour de la cellule de Faraday et acheminant un courant, pour produire un champ magnétique à l'intérieur de la cellule de Faraday; un condensateur ( 110) connecté à la bobine de façon à résonner avec l'inductance de cette-bobine; des moyens de détection ( 112) connectés à la bobine ( 108) pour

produire un signal qui est une mesure d'une variable physi-

que, choisie dans le groupe comprenant le courant dans la bobi-

ne, des intégrales du courant par rapport au temps et des déri vées du courant par rapport au temps, pour produire un signal 2537 1 t de variable physique; des moyens d'attaque de polarisation ( 114) connectés de façon à appliquer un courant à la bobine

et des moyens destinés à appliquer ce courant et à interrom-

pre son application sous la dépendance de l'amplitude du signal de variable physique. 4 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 10) comportant un axe de capteur ( 22), comprenant un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20); des moyens à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel et formant avec la masse une structure à résonance mécanique

à Q élevé, entre le support et le corps, de façon à suppor-

ter ce corps pour qu'il puisse effectuer un mouvement oscil-

latoire autour de l'axe de capteur, par rapport au support des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer au moins un signal de variable physique qui est une mesure

d'une variable physique angulaire choisie dans le groupe com-

prenant la position angulaire,-la vitesse angulaire et l'accélération angulaire du corps de laser en anneau autour de l'axe de capteur, par rapport au support; des moyens d'attaque ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) destinés à faire osciller le corps de laser en anneau autour de l'axe de capteur ( 22), par rapport au support ( 20); et des moyens ( 60, 64) destinés à connecter les moyens d'attaque pour

entraîner le laser en anneau lorsque l'amplitude de l'un pré-

déterminé des signaux de variable physique tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée, et pour déconnecter les moyens d'attaque par rapport au laser en anneau lorsque l'amplitude du signal de variable physique prédéterminé augmente jusqu'à

une seconde amplitude prédéterminée.

Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 10) ayant un axe de capteur ( 22), comprenant un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20); des moyens

à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel et for-

253771 ?

mant avec la masse une structure à résonance mécanique à Q

élevé entre le support ( 20) et le corps de capteur de rota-

tion angulaire à laser, pour supporter ce corps de capteur de rotation angulaire à laser ( 12) de façon qu'il puisse accomplir un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22), par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui

est une mesure d'une variable physique choisie dans le grou-

pe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire du corps de laser en anneau ( 12) autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20) -des moyens ( 48) destinés à échantillonner le signal des

moyens détecteurs ( 36) pour produire des signaux échantillon-

nés; des moyens ( 52) destinés à convertir les signaux échan-

tillonnés en signaux numériques qui sont des mesures des valeurs absolues des signaux échantillonnés; des moyens ( 54)

destinés à sommer un nombre prédéterminé des signaux numéri-

ques pour produire un signal numérique sommé qui est une

mesure de l'amplitude moyenne des signaux des moyens détec-

teurs; des moyens ( 56) destinés à soustraire du signal numé-

rique sommé un signal numérique ayant une valeur prédétermi-

née, pour produire un signal d'erreur numérique; un compteur ( 62) ayant une fréquence de sortie pratiquement égale à la fréquence naturelle de la masse du corps de laser ( 12) et d'une constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16, 18); un amplificateur de puissance ( 50); des moyens de commutation ( 64) entre la sortie du compteur ( 62) et l'entrée de l'amplificateur de puissance ( 50); des moyens

actionneurs ( 60) destinés à actionner les moyens de commuta-

tion; des moyens de décision logiques ( 58) connectés de façon à réagir au signal d'erreur numérique et à commander

les moyens actionneurs de façon à ouvrir les moyens de commu-

tation ( 64) lorsque le signal d'erreur numérique est supé-

rieur à zéro et à fermer les moyens de commutation lorsque le signal d'erreur numérique est inférieur à zéro; et des

2537 17

moyens générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) qui sont fixés de façon à attaquer la masse du capteur de

rotation angulaire à laser ( 10) pour lui communiquer un mou-

vement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) et qui sont connectés de façon à recevoir des signaux d'attaque pro-

venant de l'amplificateur de puissance ( 50).

6 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 10)-ayant un axe de capteur ( 22), comprenant un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20); des moyens

à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel et for-

mant avec la masse une structure à résonance mécanique à Q

élevé entre le support ( 20) et le corps de capteur de rota-

tion angulaire à laser, pour supporter ce corps de capteur de

rotation angulaire à laser ( 12) de façon qu'il puisse effec-

tuer un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui est une mesure d'une variable physique choisie dans le groupe comprenant

l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplace-

ment angulaire du corps de laser en anneau ( 12) autour de l'axe de capteur ( 22), par rapport au support ( 20); des moyens ( 70) comprenant un démodulateur et un filtre, pour démoduler et pour filtrer un signal élaboré à partir du

signal provenant des moyens détecteurs ( 36); des moyens com-

parateurs ( 72) destinés à comparer l'amplitude absolue du

signal démodulé et filtré, avec une amplitude de signal pré-

déterminée, pour produire un signal d'erreur; un oscilla-

teur ( 74) ayant-une fréquence de sortie qui est pratiquement égale à la fréquence naturelle de la masse du corps ( 12) et de la constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16, 18)

un amplificateur de puissance ( 50); des moyens de commuta-

tion ( 64) entre la sortie de l'oscillateur ( 74) et l'entrée

de l'amplificateur de puissance ( 50); des moyens action-

neurs ( 60) pour actionner les moyens de commutation ( 64); la sortie des moyens comparateurs ( 72) étant connectée de façon à commander les moyens actionneurs pour ouvrir les moyens de commutation lorsque le signal d'erreur est supérieur à zéro et pour fermer les moyens de commutation lorsque le signal d'erreur est inférieur à zéro; et des moyens générateurs de

couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) fixés de façon à atta-

quer la masse du capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 10) pour lui communiqu-r un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) et qui sont connectés de façon à recevoir des signaux d'attaque de polarisation provenant de

l'amplificateur de puissance ( 50).

7 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 10) ayant un axe de capteur-( 22), comprenant un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20); des moyens

à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel et for-

mant avec la masse un système à résonance mécanique à Q éle-

vé, entre le support ( 20) et le corps de capteur de rotation angulaire à laser ( 12), pour supporter ce corps de capteur de rotation angulaire à laser de façon qu'il puisse accomplir un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui est une mesure d'une

variable physique choisie dans le groupe comprenant l'accélé-

ration angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire du laser en anneau autour de l'axe de capteur ( 22),

par rapport au support ( 20); des moyens générateurs de cou-

ple ( 14, 16, 18) destinés à faire osciller le corps de laser en anneau autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); un amplificateur de puissance ( 50) connecté de

façon à appliquer des signaux de puissance aux moyens généra-

teurs de couple; un compteur de fréquence d'attaque ( 62) destiné à produire des signaux d'attaque carrés et à appliquer ces signaux à l'entrée de l'amplificateur de puissance ( 50); des moyens comparateurs ( 120) destinés à convertir le signal provenant des moyens détecteurs ( 36) en-un signal carré; un compteur de différence de phase ( 122) connecté de façon à recevoir des signaux de départ provenant des moyens comparateurs ( 120) et

à recevoir des signaux d'arrêt provenant du compteur de fré-

quence d'attaque ( 62); des moyens générateurs de signal modulant ( 126); des moyens additionneurs et intégrateurs numériques ( 124) destinés à intégrer le signal de sortie du compteur de différence de phase ( 122), à additionner au signal intégré des signaux provenant du générateur de signal modulant ( 126), et à appliquer le signal résultant au

compteur de fréquence d'attaque ( 62) pour produire à la sor-

tie du compteur de fréquence d'attaque un signal modulé en fréquence, afin de moduler en fréquence l'oscillation du laser en anneau, selon une fonction prédéterminée autour de la fréquence naturelle de la masse du corps ( 12) et de la constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16, 18), par

rapport au support ( 20).

8 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 10) ayant un axe de capteur ( 22), comprenant un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20); des moyens à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel

et formant avec cette masse une structure à résonance méca-

nique à Q élevé, entre le support ( 20) et le corps de capteur de rotation angulaire à laser ( 12), pour supporter le corps de capteur-de rotation angulaire à laser de façon qu'il puisse accomplir un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20) ; des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui est une mesure d'une variable physique choisie dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire du laser en anneau, autour de l'axe de capteur ( 22) , par rapport au support ( 20); des moyens générateurs de couple ( 14, 16, 18) destinés à faire osciller le corps de laser en anneau ( 12) autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20)

un amplificateur de puissance ( 50) connecté de façon à appli-

quer des signaux de puissance au-x moyens générateurs de cou-

ple ( 14, 16, 18); un compteur de fréquence d'attaque ( 62) destiné à produire des signaux d'attaque carrés et à appli- quer ces signaux à l'entrée de l'amplificateur de puissance ( 50); des moyens comparateurs ( 120) destinés à convertir le signal provenant des moyens détecteurs ( 36) en un signal carré; un compteur de différence de phase ( 122) connecté de façon à recevoir des signaux de départ provenant des moyens

comparateurs ( 120) et à recevoir des signaux d'arrêt prove-

nant du compteur de fréquence d'attaque ( 62); des moyens

générateurs de signal modulant ( 126); et des moyens addi-

tionneurs et intégrateurs numériques ( 124) destinés à inté-

grer le signal de sortie du compteur de différence de phase ( 122), à additionner au signal intégré des signaux provenant du générateur de signal modulant ( 126), et à appliquer le signal résultant au compteur de fréquence d'attaque ( 62), pour produire à la sortie du compteur de fréquence d'attaque

un signal modulé en phase, afin de moduler en phase l'oscil-

lation du laser en anneau, selon une fonction prédéterminée autour de la fréquence naturelle de la masse du corps ( 12) et de la constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16,

18), par rapport au support ( 20).

9 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A),un ensemble de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, l OY, 10 Z), chacun d'eux ayant un corps avec un axe de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z); un ensemble de moyens à ressort, en nombre égal à celui des capteurs de rotation angulaire, à raison d'un pour chaque capteur de rotation angulaire ( 10 X, l OY, l OZ), destinés à supporter de façon élastique les corps de capteurs de rotation angulaire, pour permettre une oscillation limitée autour de leurs axes de capteurs respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport au support de capteurs-de rotation angulaire ( 20 A), les fréquences naturelles de la masse de chaque corps et de la constante de rappel de ses moyens à ressort étant suffisamment proches pour produire un couplage mécanique de ces oscillations par l'intermédiaire du support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A); un ensemble de moyens générateurs de couple destinés

à appliquer des couplés entre le support de capteurs de rota-

tion angulaire ( 20 A) et les corps de capteurs de rotation angulaire respectifs; un ensemble de moyens d'attaque pour

attaquer chacun des moyens générateurs de couple à une fré-

quence pratiquement égale à sa fréquence naturelle; et un ensemble de moyens de modulation de fréquence, à raison d'un pour chacun des moyens d'attaque, pour moduler en fréquence

la fréquence des moyens d'attaque, selon une fonction prédé-

terminée autour de la fréquence naturelle du corps et des

moyens à ressort respectifs.

Dispositif selon la revendication 9, caractéri-

sé en ce que les moyens d'attaque et les moyens de modulation

de fréquence, au moins, sont des dispositifs numériques.

11 Dispositif selon la revendication 9, caractéri-

sé en ce que les moyens d'attaque et les moyens de modulation

de fréquence, au moins, sont des dispositifs analogiques.

12 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A),un ensemble de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 10 X, l OY, l OZ), chacun d'eux ayant un corps avec un axe de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z); un ensemble de moyens à ressort, en nombre égal à celui des capteurs de rotation angulaire, à raison d'un pour chaque capteur de rotation angulaire ( 1 OX, l OY, l OZ), destinés à supporter de façon élastique les corps de capteurs de rotation angulaire, pour permettre une oscillation limitée autour de leurs axes de capteurs respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport au support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A), les fréquences naturelles de la masse de chaque corps et de la constante de rappel de ses moyens à ressort étant suffisamment proches pour produire un couplage mécanique de ces oscillations par l'intermédiaire du support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A); un ensemble de moyens générateurs de couple destinés à appliquer des couples entre le support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A) et les corps de capteurs de rotation angulaire respectifs; un ensemble de moyens d'attaque pour

attaquer chacun des moyens générateurs de couple à une fré-

quence pratiquement égale à sa fréquence naturelle; et un ensemble de moyens de modulation de phase, à raison d'un pour

chacun des moyens d'attaque, pour moduler en phase la fré-

quence des moyens d'attaque, selon une fonction prédéterminée autour de la fréquence naturelle du corps et des moyens à

ressort respectifs.

13 Dispositif selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les moyens d'attaque -et les moyens de modula-

tion de phase, au moins, sont des dispositifs-numériques.

14 Dispositif selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les moyens d'attaque et les moyens de modula-

tion de phase, au moins, sont des dispositifs analogiques.

Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 2, 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens généra-

teurs de couple consistent en éléments piézoélectriques ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) qui sont fixés aux moyens à

ressort ( 14, 16, 18).

16 Dispositif selon l'une des revendi-

cations 1 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre

des moyens d'échantillonnage ( 48) connectés de façon à rece-

voir le signal de variable physique et à échantillonner périodiquement le signal reçu; des moyens de sommation ( 54) connectés de façon à recevoir les signaux échantillonnés

pour faire la somme des valeurs absolues d'un nombre prédé-

terminé de signaux échantillonnés consécutifs, pour produire un signal de somme; des moyens générateurs d'énergie ( 62) destinés à exciter les moyens générateurs de couple; et des moyens logiques ( 58) qui réagissent au signal de somme en

connectant les moyens générateurs d'énergie aux moyens géné-

rateurs de couple lorsque le signal de somme est inférieur à

une valeur prédéterminée, et en déconnectant les moyens géné-

rateurs d'énergie des moyens générateurs de couple lorsque le

signal de somme est supérieur à la valeur prédéterminée.

17 Dispositif selon l'une des revendica-

tions 1 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 70) comprenant un démodulateur et un filtre, connectés

de façon à recevoir le signal de variable physique et à pro-

duire un signal d'une seule polarité dont l'enveloppe est pro-

portionnelle à l'amplitude du signal de variable physique

reçu; des moyens générateurs d'énergie ( 74) destinés à exci-

ter les moyens générateurs de couple; et des moyens compara-

teurs ( 72) qui réagissent au signal de sortie des moyens com-

prenant un démodulateur et un filtre enconnectant les moyens générateurs d'énergie ( 74) aux moyens générateurs de couple lorsque le signal d'une seule polarité est inférieur à une première valeur prédéterminée, et en déconnectant les moyens générateurs d'énergie des moyens générateurs de couple lorsque le signal d'une seule polarité est supérieur à une

seconde valeur prédéterminée.

18 Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 4, 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens d'attaque

sont modulés en fréquence selon une première fonction prédé-

terminée autour de la fréquence naturelle de la masse du corps ( 12) et de la constante de rappel des moyens à ressort

( 14, 16, 18).

19 Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 4, 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens d'attaque

sont modulés en phase selon une seconde fonction prédétermi-

née autour de la fréquence naturelle de la masse du corps ( 12) et de la constante de rappel des moyens à ressort ( 14,

16, 18).

Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 7, 8, 9, 12, 18 et 19, caractérisé en ce que l'une au

moins des fonctions prédéterminées est une fonction en éche-

lons.

21 Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 7, 8, 9, 12, 18 et 19, caractérisé en ce que l'une au

moins des fonctions prédéterminées est une fonction périodi-

que.

22 Dispositif selon la revendication 21, caracté-

risé en ce que ladite fonction prédéterminée est sinusoïdale.

23 Dispositif selon la revendication 21, caracté-

risé en ce que ladite fonction prédéterminée est une forction

consistant en une séquence binaire de longueur maximale par-

tielle.

24 Dispositif selon la revendication 21, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre une structure de support ( 20 A) pour le corps de capteur de rotation à laser en anneau ( 10 X), et au moins un capteur de rotation à laser en anneau supplémentaire ( 1 OY, l OZ), pratiquement identique, ces capteurs de rotation étant positionnés avec leurs axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z) dans des orientations prédéterminées, et en ce que la période de la fonction périodique est plus

longue que la plus grande constante de temps de la combinai-

son de capteurs de rotation ( 1 OX, l OY, 1 OZ).

Dispositif selon l'une des revendi-

cations 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens détecteurs comprennent un capteur ( 36) destiné à détecter et à créer un signal qui est une mesure de ladite variable physique, et au moins un élément intégrateur ( 46) qui est connecté de

façon à intégrer le signal provenant du capteur.

26 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: trois capteurs de rotation angulaire à laser

en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ) montés sur une plate-forme élasti-

que ( 20 A), avec leurs axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z) prati-

quement orthogonaux; des moyens destinés à faire osciller les trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau

2537 ? 17

et des moyens pour moduler en fréquence cette oscillation.

27 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: trois capteurs de rotation angulaire à laser

en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ) montés sur une plate-forme élasti-

que ( 20 A), avec leurs axes de capteurs ( 22 X, 22 Y, 22 Z) pratiquement orthogonaux; des moyens destinés à faire osciller les trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau

et des moyens pour moduler en phase cette oscillation.

28 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: une structure élastique ( 20 A); trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ) montés sur cette structure élastique avec leurs axes de capteurs ( 22 X, 22 Y, 22 Z) pratiquement orthogonaux; trois éléments à ressort accouplés respectivement entre les corps de capteurs de rotation angulaire et la structure ( 20 A), pour faire osciller mécaniquement les capteurs de rotation angulaire ( 1 OX, l OY, 1 OZ) autour de leurs axes de capteurs respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport à la structure ( 20 A); trois éléments générateurs de couple destinés à appliquer respectivement des couples oscillatoires aux corps et aux éléments à ressort, pour faire osciller ces corps sur les éléments à ressort autour des axes de capteurs ( 22 X, 22 Y, 22 Z); et trois éléments de modulation destinés à

moduler les fréquences des couples appliqués autour des fré-

quences naturelles des combinaisons masse-ressort respecti-

ves des corps et des éléments à ressort.

29 Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: une structure élastique ( 20 A); trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ) montés sur cette structure élastique avec leurs axes de capteury$( 22 X, 22 Y, 22 Z) pratiquement orthogonaux; trois éléments à ressort accouplés respectivement entre les corps de capteurs de rotation angulaire et la structure ( 20 A), pour faire osciller mécaniquement les capteurs de rotation angulaire ( 1 OX, l OY, l OZ) autour de leurs axes de capteurs respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport à la structure ( 20 A); trois éléments générateurs de couple destinés à appliquer respectivement des couples oscillatoires aux corps et aux éléments à ressort, pour faire osciller ces corps sur les éléments à ressort autour des axes de capteurb

( 22 X, 22 Y, 22 Z); et trois éléments de modulation pour modu-

ler les phases des couples appliqués autour des fréquences naturelles des combinaisons masse-ressort respectives des

corps et des éléments à ressort.

30 Capteur de rotation angulaire à laser en

anneau ayant un axe de capteur ( 22), comprenant, en combinai-

son un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support, (.20); des moyens à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel et formant avec la masse une structure à résonance mécanique à Q élevé entre le support ( 20) et le corps ( 12), pour supporter le corps de façon qu'il puisse effectuer un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer au moins un signal de variable physique qui est une mesure d'une variable physique angulaire choisie dans le groupe comprenant la position angulaire, la vitesse angulaire et l'accélération angulaire du corps de laser en anneau ( 12) autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); et des moyens d'attaque ( 62) destinés à faire osciller le corps de laser en anneau ( 12) autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 64, 60) destinés à connecter les moyens d'attaque ( 62) pour attaquer le laser en anneau lorsque l'amplitude d'un signal prédéterminé parmi les signaux

de variable physique tombe au-dessous d'une valeur prédétermi-

née, et à déconnecter les moyens d'attaque par rapport au

laser en anneau lorsque l'amplitude du signal de variable phy-

sique prédéterminé augmente jusqu'à une seconde amplitude pré-

déterminée. 31 Capteur de rotation angulaire à laser en anneau ayant un axe de capteur ( 22), comprenant, en combinaison un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20) des moyens à ressort ( 14, 16, 18) ayantune constante de rappel et formant avec cette masse une structure à résonance mécanique à Q élevé, entre le support ( 20) et le corps de capteur de rotation angulaire à laser, pour supporter le corps de capteur de rotation angulaire à laser ( 12) de façon qu'il puisse effectuer un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui est une mesure d'une variable physique choisie dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire du corps de laser en anneau autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 48) destinés à échantillonner le signal provenant

des moyens détecteurs ( 36) pour produire des signaux échan-

tillonnés; des moyens ( 52) destinés à convertir les signaux échantillonnés en signaux numériques qui sont des mesures des valeurs absolues des signaux échantillonnés

des moyens ( 54) destinés à faire la somme d'un nombre prédé-

terminé des signaux numériques, pour produire un signal numérique sommé qui est une mesure de l'amplitude moyenne des signaux des moyens détecteurs; des moyens ( 56) destinés à soustraire du signal numérique sommé un signal numérique ayant une valeur prédéterminée, pour produire un signal d'erreur numérique; un compteur ( 62) ayant une fréquence de sortie qui est pratiquement égale à la fréquence naturelle de la masse du corps de laser ( 12) et d'une constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16, 18); un amplificateur de puissance ( 50); des moyens de commutation ( 64) branchés

entre la sortie du compteur ( 62) et l'entrée de l'amplifica-

teur de puissance ( 50); des moyens actionneurs ( 60) desti-

nés à actionner les moyens de commutation; des-moyens de décision logiques ( 58) connectés de façon à réagir au signal d'erreur numérique et à commander les moyens actionneurs ( 60) de façon à ouvrir les moyens de commutation ( 64) lorsque le signal d'erreur numérique est supérieur à zéro et de façon à fermer les moyens de commutation ( 64) lorsque le signal d'erreur numérique est inférieur à zéro; et des moyens générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B 18 A, 18 B) qui sont fixés de façon à attaquer la masse du capteur de rotation

angulaire à laser pour lui communiquer un mouvement oscilla-

toire autour de l'axe de capteur ( 22) et qui sont connectés de façon à recevoir des signaux d'attaque provenant de

l'amplificateur de puissance ( 50).

32 Capteur de rotation angulaire à laser en anneau ayant un axe de capteur ( 22), comprenant, en combinaison un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20) des moyens à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel et formant avec cette masse une structure à résonance mécanique à Q élevé, entre le support ( 20) et le corps de capteur de rotation angulaire à laser, pour supporter le corps de capteur de rotation angulaire à laser ( 12) de façon qu'il puisse effectuer un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui est une mesure d'une variable physique choisie dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire du corps de laser en anneau autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); caractérisé en ce qu'il comprend: des

moyens ( 70) comprenant un démodulateur et un filtre, desti-

nés à démoduler et à filtrer un signal élaboré à partir du

signal provenant des moyens détecteurs ( 36); des moyens com-

parateurs ( 72) destinés à comparer la valeur absolue,du

signal démodulé et filtré avec une amplitude de signal prédé-

terminée, pour produire un signal d'erreur; un oscillateur ( 74) ayant une fréquence de sortie qui est pratiquement égale à la fréquence naturelle de la masse du corps ( 12) et de la constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16, 18); un amplificateur de puissance ( 50); des moyens de commutation ( 64) connectés entre la sortie de l'oscillateur et l'entrée

de l'amplificateur de puissance ( 50); des moyens action-

neurs ( 60) destinés à actionner les moyens de commutation ( 64); la sortie des moyens comparateurs ( 72) étant connectée de façon à commander les moyens actionneurs pour ouvrir les moyens de commutation ( 64) lorsque le signal d'erreur est supérieur à zéro et pour fermer les moyens de commutation lorsque le signal d'erreur est inférieur à zéro; et des moyens générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) qui sont fixés de façon à attaquer la masse du capteur de rotation angulaire à laser pour lui communiquer un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) et qui sont

connectés de façon à recevoir des signaux d'attaque de pola-

risation provenant de l'amplificateur de puissance ( 50).

33 Capteur de rotation angulaire à laser en anneau ayant un axe de capteur ( 22), comprenant, en combinaison un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20); des moyens à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de

rappel et formant avec cette masse une structure à résonance-

mécanique à Q élevé, entre le support ( 20) et le corps de capteur de rotation angulaire à laser, pour supporter le corps de capteur de rotation angulaire à laser ( 12) de façon qu'il puisse effectuer un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui est une mesure d'une variable physique choisie dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire du corps de laser en anneau autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B 18 A, 18 B) destinés à faire osciller le corps de laser en anneau ( 12) autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); et un amplificateur de puissance ( 50) connecté de façon à appliquer des signaux de puissance aux moyens générateurs de couple; caractérisé en ce qu'il comprend: un compteur de fréquence d'attaque ( 62) destiné à produire des signaux d'attaque carrés et à appliquer ces signaux à l'entrée de l'amplificateur de puissance ( 50); des

moyens comparateurs ( 12) destinés à convertir le signal pro-

venant des moyens détecteurs ( 36) en un signal carré; un compteur de différence de phase ( 122) qui est connecté de façon à recevoir des signaux de départ provenant des moyens comparateurs ( 120) et à recevoir des signaux d'arrêt provenant

du compteur de fréquence d'attaque ( 62); des moyens généra-

* teurs de signal modulant ( 126); et des moyens additionneurs et intégrateurs numériques ( 124) destinés à intégrer le signal

de sortie du compteur de différence de phase ( 12), à addition-

ner au signal intégré des signaux provenant du générateur de signal modulant ( 126), et à appliquer le signal résultant au compteur de fréquence d'attaque ( 62-) pour produire à la sortie

du compteur de fréquence dtattaque un signal modulé en fré-

quence, afin de moduler en fréquence l'oscillation du laser en

anneau, selon une-fonction prédéterminée, autour de la fré-

quence naturelle de la masse du corps ( 10) et de la constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16, 18) par rapport au

support ( 20).

34 Capteur de rotation angulaire à laser en anneau ayant un axe de capteur ( 22), comprenant, en combinaison un corps de laser ( 12) ayant une masse; un support ( 20); des moyens à ressort ( 14, 16, 18) ayant une constante de rappel et formant avec cette masse une structure à résonance mécanique à Q élevé, entre le support ( 20) et le corps de capteur de rotation angulaire à laser, pour supporter le corps de capteur de rotation angulaire à laser ( 12) de façon qu'il puisse effectuer un mouvement oscillatoire autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer un signal qui est une mesure d'une variable physique choisie

2537 117

dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire du corps de laser en anneau autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); des moyens générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) destinés à faire osciller le corps de laser en anneau ( 12) autour de l'axe de capteur ( 22) par rapport au support ( 20); et un amplificateur de puissance ( 50) connecté de façon à appliquer des signaux de puissance aux moyens générateurs de couple; caractérisé en ce qu'il comprend: un compteur de fréquence d'attaque ( 62) destiné à produire des signaux d'attaque carrés et à appliquer ces signaux à l'entrée de l'amplificateur de puissance ( 50); des

moyens comparateurs ( 12) destinés à convertir le signal pro-

venant des moyens détecteurs ( 36) en un signal carré; un compteur de différence de phase ( 122) qui est connecté de façon à recevoir des signaux de départ provenant des moyens comparateurs ( 120) et à recevoir des signaux d'arrêt provenant

du compteur de fréquence d'attaque ( 62); des moyens généra-

teurs de signal modulant ( 126); et des moyens additionneurs et intégrateurs numériques ( 124) destinés à intégrer le signal

de sortie du compteur de différence de phase ( 12), à addition-

ner au signal intégré des signaux provenant du générateur de signal modulant ( 126), et à appliquer le signal résultant au compteur de fréquence d'attaque ( 62) pour produire à la sortie du compteur de fréquence d'attaque un signal modulé en phase, afin de moduler en phase l'oscillation du laser en anneau, selon une fonction prédéterminée, autour de la fréquence naturelle de la masse du corps ( 10) et de la constante de rappel des moyens à ressort ( 14, 16, 18) par rapport au

support ( 20).

Capteur de rotation angulaire à laser en anneau

comprenant, en combinaison: un support de capteurs de rota-

tion angulaire ( 20 A),un ensemble de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ), chacun d'eux ayant un corps avec un axe de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z); un ensemble de moyens à ressort, en nombre égal à celui des capteurs de rotation angulaire, à raison d'un pour chaque capteur de rotation angulaire ( 10 X, l OY, l OZ), destinés à

supporter de façon élastique les corps de capteurs de rota-

tion angulaire, pour permettre une oscillation limitée autour de leurs axes de capteur respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport au support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A), les fréquences naturelles de la masse de chaque corps et de

la constante de rappel de ses moyens à ressort étant suffi-

samment proches pour produire un couplage mécanique de ces oscillations par l'intermédiaire du support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A); un ensemble de moyens générateurs de couple destinés à appliquer des couples entre le support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A) et les corps de capteurs de rotation angulaire respectifs; un ensemble de moyens d'attaque pour attaquer chacun des moyens générateurs de couple à une fréquence pratiquement égale à sa fréquence naturelle; caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble

de moyens de modulation de fréquence, à raison d'un pour cha-

cun des moyens d'attaque, pour moduler en fréquence la fré-

quence des moyens d'attaque, selon une fonction prédéterminée autour de la fréquence naturelle du corps et des moyens à

ressort respectifs.

36 Combinaison de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau, comprenant: un support de capteurs de

rotation angulaire ( 20 A); un ensemble de capteurs de rota-

tion angulaire à laser en anneau ( 10 X, l OY, l OZ), chacun d'eux ayant un corps avec un axe de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z) un ensemble de moyens à ressort, en nombre égal aux capteurs de rotation angulaire, à raison d'un pour chaque capteur de rotation angulaire ( 10 X, l OY, l OZ), dans le but de supporter

de façon élastique les corps de capteurs de rotation angulai-

re, pour leur permettre une oscillation limitée autour de leurs axes de capteur respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z) par rapport

au support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A), les fré-

quences naturelles de la masse de chaque corps et de la

constante de rappel de ses moyens à ressort étant suffisam-

ment proches pour produire un couplage mécanique de ces oscillations par l'intermédiaire du support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A); un ensemble de moyens détecteurs ( 36) destinés à détecter et à créer des signaux qui sont des

mesures d'une variable physique, choisie dans le groupe com-

prenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire ou le déplacement angulaire des lasers en anneau autour des axes de capteur respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport au support ( 20 A); un ensemble de moyens générateurs de couple ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) destinés à appliquer des couples entre le support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A) et les corps de capteurs de rotation angulaire respectifs; et

un amplificateur de puissance ( 50) connecté de façon à appli-

quer des signaux de puissance aux moyens générateurs de cou-

ple; caractérisée en ce qu'elle comprend: un compteur de fréquence d'attaque ( 62) destiné à produire des signaux

carrés et à appliquer ces signaux à l'entrée de l'amplifica-

teur de puissance ( 50); des moyens comparateurs ( 120) desti-

nés à convertir le signal provenant des moyens détecteurs ( 36) en un signal carré; un compteur de différence de phase ( 122) qui est connecté de façon à recevoir des signaux de départ provenant des moyens comparateurs ( 120) et à recevoir des signaux d'arrêt provenant du compteur de fréquence d'attaque ( 62); des moyens générateurs de signal modulant ( 126); des moyens additionneurs et intégrateurs numériques ( 124) destinés à intégrer le signal de sortie du compteur de différence de phase ( 122), à additionner au signal intégré des signaux provenant du générateur de signal modulant ( 126), et à appliquer le signal résultant au compteur de fréquence

d'attaque ( 62) pour produire à la sortie du compteur de fré-

quence d'attaque un signal modulé en phase, afin de moduler en phase l'oscillation du laser en anneau selon une fonction prédéterminée, autour de la fréquence naturelle de la masse du corps et de la constante de rappel des moyens à ressort,

par rapport au support ( 20 A).

37 Capteur de rotation angulaire à laser en anneau

comprenant, en combinaison: un support de capteurs de rota-

tion angulaire ( 20 A);un ensemble de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ), chacun d'eux ayant un corps avec un axe de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z); un ensemble de moyens à ressort, en nombre égal à celui des capteurs de rotation angulaire, à raison d'un pour chaque capteur de rotation angulaire ( 1 OX, l OY, l OZ), destinés à

supporter de façon élastique les corps de capteurs de rota-

tion angulaire, pour permettre une oscillation limitée autour de leurs axes de capteur respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport au support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A), les fréquences naturelles de la masse de chaque corps et de

la constante de rappel de ses moyens à ressort étant suffi-

samment proches pour produire un couplage mécanique de ces oscillations par l'intermédiaire du support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A); un ensemble de moyens générateurs de couple destinés à appliquer des couples entre le support de capteurs de rotation angulaire ( 20 A) et les corps de capteurs de rotation angulaire respectifs; un ensemble -de moyens d'attaque pour attaquer chacun des moyens générateurs de couple à une fréquence pratiquement égale à sa fréquence naturelle; caractérisé en- ce qu'il comprend: un ensemble de moyens de modulation de phase, à raison d'un pour chacun des moyens d'attaque, pour moduler en phase la fréquence des moyens d'attaque, selon une fonction prédéterminée autour de

la fréquence naturelle du corps et des moyens à ressort res-

pectifs.

38 Combinaison de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau, comprenant trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ) montés sur une plate-forme élastique ( 20 A), avec leurs axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z) pratiquement orthogonaux; et des moyens pour faire osciller ces capteurs de rotation angulaire à laser en anneau, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour

moduler en fréquence cette oscillation.

39 Combinaison de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau, comprenant trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, 1 OY, l OZ) montés sur une plate-forme élastique ( 20 A), avec leurs axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z) pratiquement orthogonaux; et des moyens pour faire osciller ces capteurs de rotation angulaire à laser en anneau, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour

moduler en phase cette oscillation.

Combinaison de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau, comprenant: une structure élastique ( 20 A); trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau (io X, l OY, l OZ) montés sur cette structure élastique avec leurs axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z) pratiquement

orthogonaux; trois éléments à ressort accouplés respective-

ment entre les corps de capteurs de rotation angulaire et la structure ( 20 A), pour faire osciller mécaniquement les capteurs de rotation angulaire ( 1 OX, l OY, *OZ) autour de leurs axes de capteur respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport à la structure ( 20 A); trois éléments générateurs de couple destinés à appliquer respectivement des couples oscillatoires aux corps et aux éléments à ressort, pour faire osciller ces corps sur les éléments à ressort autour des axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z); caractérisée en ce qu'elle comprend: trois éléments de modulation destinés à moduler les fréquences des

couples appliqués autour des fréquences naturelles des combi-

naisons masse-ressort respectives des corps et des éléments

à ressort.

41 Combinaison de capteurs de rotation angulaire à laser en anneau, comprenant: une structure élastique ( 20 A); trois capteurs de rotation angulaire à laser en anneau ( 1 OX, l OY, l OZ) montés sur cette structure élastique avec leurs axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z) pratiquement

orthogonaux; trois éléments à ressort accouplés respective-

ment entre les corps de capteurs de rotation angulaire et la structure ( 20 A), pour faire osciller mécaniquement les capteurs de rotation angulaire ( 1 OX, 10 Y, l OZ) autour de leurs axes de capteur respectifs ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport à la structure ( 20 A); trois éléments générateurs de couple destinés à appliquer respectivement des couples oscillatoires aux corps et aux éléments à ressort, pour faire osciller ces corps sur les éléments à ressort autour des axes de capteur ( 22 X, 22 Y, 22 Z); caractérisée en ce qu'elle comprend: trois

éléments de modulation destinés à moduler les phases des cou-

ples appliqués autour des fréquences naturelles des corbinai-

sons masse-ressort respectives des corps et des éléments à ressort. 42 Procédé pour faire osciller un corps de laser en anneau ( 10) supporté par des ressorts ( 14, 16, 18), de façon à pouvoir effectuer une rotation oscillatoire autour d'un axe prédéterminé ( 22) par rapport à une structure -de support ( 20), caractérisé en ce que: on détecte l'amplitude d'une variable physique angulaire choisie dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire et le déplacement angulaire entre le corps ( 10) et la structure ( 20); et on applique un couple oscillatoire autour de l'axe ( 22) entre le corps et la structure, lorsque l'amplitude de

la variable physique est inférieure à une valeur prédétermi-

née, et on supprime ce couple lorsque l'amplitude de la

variable physique est supérieure à une seconde valeur prédé-

terminée. 43 Procédé pour faire osciller un corps de laser en anneau supporté par des ressorts ( 14, 16, 18), de façon à pouvoir effectuer une rotation oscillatoire autour d'un axe prédéterminé ( 22) par rapport à une structure de support ( 20), caractérisé en ce que: on échantillonne périodiquement l'amplitude d'une variable physique, choisie dans le groupe comprenant l'accélération angulaire, la vitesse angulaire et le déplacement angulaire entre le corps ( 12) et la structure ( 20); on fait la somme des valeurs échantillonnées pour un nombre prédéterminé d'échantillons; on compare cette somme à

une valeur prédéterminée; et on applique un couple oscilla-

toire autour de l'axe ( 22), entre le corps ( 12) et la struc- ture ( 20), lorsque la valeur de cette somme est inférieure à une valeur prédéterminée, et on supprime ce couple lorsque la

valeur de la somme est supérieure à une seconde valeur prédé-

terminée. 44 Procédé selon la revendication 43, caractérisé en ce que la fréquence d'échantillonnage est au moins deux fois supérieure à la fréquence d'oscillation; et en ce que la période de la sommation est supérieure à la période de l'oscillation. 45 Procédé pour faire osciller plusieurs corps de laser en anneau (l OX, l OY, 10 Z), chacun d'eux étant supporté par un ressort de façon à pouvoir accomplir une rotation oscillatoire autour d'axes prédéterminés différents ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport à une structure de support élastique ( 20 A), les fréquences naturelles de l'oscillation mécanique des corps de laser supportés par des ressorts étant pratiquement les mêmes, caractérisé en ce qu'on applique des couples autour des axes

( 22 X,22 Y, 22 Z) entre les corps ( 1 OX, 1 OY, 10 Z) et la structu-

re ( 20 A), chaque couple étant modulé en fréquence autour de la fréquence naturelle commune des oscillations des corps de

laser en anneau supportés par des ressorts.

46 Procédé pour faire osciller plusieurs corps de laser en anneau (l OX, LOY, lo Z), chacun d'eux étant supporté par un ressort de façon à pouvoir accomplir une rotation oscillatoire autour d'axes prédéterminés différents ( 22 X, 22 Y, 22 Z), par rapport à une structure de support élastique ( 20 A), les fréquences naturelles de l'oscillation mécanique des corps de laser supportés par des ressorts étant pratiquement les mêmes, caractérisé en ce qu'on applique des couples autour des axes

( 22 X, 22 Y, 22 Z) entre les corps ( 1 OX, l OY, l OZ) et la structu-

re ( 20 A), chaque couple étant modulé en phase autour de la fréquence naturelle commune des oscillations des corps de

laser en anneau supportés par des ressorts.

47 Dispositif destiné à empêcher le verrouillage des faisceaux laser d'un capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 10), comprenant des moyens à ressort ( 14, 16, 18) reliant le capteur et un support ( 20) qui assure un maintien élastique du capteur autour d'un axe prédéterminé ( 22) , et des moyens ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) pouvant être actionnés sélectivement pour appliquer une polarisation mécanique oscillatoire au capteur ( 10) par rapport au support ( 20), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 36) destinés à détecter le mouvement du capteur par rapport au support ( 20) et à produire un signal représentatif de ce mouvement; et des moyens ( 64, 60) destinés à mettre en fonction et hors fonction les moyens de polarisation sous la

dépendance de valeurs différentes sélectionnées et respecti-

ves du signal de mouvement relatif -

48 Dispositif selon la revendication 47, caracté-

risé en ce que la cadence à laquelle les moyens de polarisa-

tion sont mis en fonction et hors fonction est telle, par rapport aux caractéristiques physiques des moyens à ressort ( 14, 16, 18) et du capteur ( 10), que le capteur accomplit des oscillations d'amplitude décroissante dans l'intervalle entre une mise en fonction et la mise en fonction immédiatement

suivante des moyens de polarisation.

49 Dispositif selon la revendication 47, caracté-

risé en ce que les moyens de polarisation ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) sont montés sur les moyens à ressort ( 14, 16,

18) pour appliquer la polarisation au capteur ( 10) par l'in-

termédiaire des moyens à ressort.

Dispositif selon la revendication 49, caracté-

risé en ce que les moyens de polarisation consistent en élé-

ments piézoélectriques ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B) qui

sont fixés sur les moyens à ressort ( 14, 16, 18).

51 Dispositif selon la revendication 47, caracté-

risé en ce que les moyens de mise en fonction et de mise hors fonction comprennent: des moyens d'échantillonnage ( 48) connectés de façon à recevoir le signal de mouvement relatif et à échantillonner périodiquement ce signal; des moyens de sommation ( 54) connectés de façon à recevoir les signaux échantillonnés et à produire un signal de somme; des moyens ( 50, 62) destinés à exciter les moyens de polarisation; et un circuit logique ( 58) qui réagit au signal de somme en connectant les moyens d'excitation ( 50, 62) aux moyens de polarisation lorsque le signal de somme est inférieur à une

valeur prédéterminée, et en déconnectant les moyens d'excita-

tion des moyens de polarisation lorsque le signal de somme

dépasse une valeur prédéterminée.

52 Dispositif selon la revendication 47, caracté-

risé en ce que les moyens de mise en fonction et de mise hors

fonction comprennent des moyens ( 70) consistant en un démodu-

lateur et un filtre, destinés à recevoir le signal de mouve-

ment relatif pour produire un signal d'une seule polarité dont l'enveloppe est proportionnelle à la valeur du mouvement relatif; des moyens ( 50, 74) destinés à exciter les moyens de polarisation ( 14 A, 14 B; 16 A, 16 B; 18 A, 18 B); et des moyens comparateurs ( 72) qui réagissent au signal de sortie

des moyens comprenant un démodulateur et un filtre, en connec-

tant les moyens d'excitation ( 50, 74) aux moyens de polarisa-

tion lorsque le signal d'une seule polarité est inférieur à une valeur prédéterminée, et en déconnectant les moyens d'excitation des moyens de polarisation lorsque le signal

d'une seule polarité est supérieur à une seconde valeur pré-

déterminée.

53 Dispositif destiné à supprimer le verrouillage des faisceaux laser d'un capteur de rotation angulaire à laser en anneau ( 100) comprenant une cellule de Faraday placée dans le chemin des faisceaux laser ( 102), des moyens ( 108) pouvant être actionnés sélectivement pour appliquer un champ magnétique à la cellule de Faraday afin de commander cette dernière pour faire osciller les faisceaux, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens ( 112) destinés à produire un signal représentatif de l'oscillation de Faraday du capteur et des moyens ( 110, 114) qui réagissent à une plage prédéter-

minée de l'oscillation en mettant en fonction et hors fonc-

tion les moyens d'application de champ magnétique ( 108).

54 Dispositif selon la revendication 53, caracté-

risé en ce que les moyens d'application de champ magnétique comprennent une bobine ( 108) qui est enroulée de façon induc-

tive autour de la cellule de Faraday; et les moyens de mise en fonction et hors fonction comprennent une capacité ( 110)

interconnectée à la bobine, des moyens d'attaque de polarisa-

tion ( 114) destinés à appliquer un courant électrique à la capacité et à la bobine, et des moyens destinés à connecter les moyens d'attaque de polarisation ( 114) lorsque le signal

de mouvement du capteur est compris dans la plage prédéter-

minée, et à déconnecter les moyens d'attaque de polarisation

lorsque le signal de mouvement du capteur est hors de la pla-

ge prédéterminée.

Dispositif selon la revendication 54, caracté-

risé en ce que la bobine ( 108) et la capacité ( 110) forment

un circuit résonnant.

56 Dispositif selon la revendication 53, caracté-

risé en ce qu'il comporte en outre des moyens ( 48) destinés à échantillonner le signal d'oscillation du capteur, et des

moyens ( 54) destinés à faire la somme des signaux échantillon-

nés, pour former un signal de somme représentatif du signal de mouvement du capteur, afin de commander les moyens de mise en fonction et hors fonction des moyens d'application de

champ magnétique.

57 Dispositif selon la revendication 54, caracté-

risé en ce qu'un démodulateur redresseur, attaqué par le signal d'oscillation du capteur, est connecté à une borne d'entrée d'un comparateur ( 72), une autre borne d'entrée du comparateur reçoit un signal de comparaison prédéterminé, la

sortie du comparateur est connectée à des moyens d'actionne-

ment d'interrupteur et cet interrupteur interconnecte les moyens d'attaque de polarisation ( 114) à la capacité ( 110) et à la bobine ( 108).