NO336924B1 - Fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop, samt et coriolisgyroskop - Google Patents
Fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop, samt et coriolisgyroskop Download PDFInfo
- Publication number
- NO336924B1 NO336924B1 NO20053722A NO20053722A NO336924B1 NO 336924 B1 NO336924 B1 NO 336924B1 NO 20053722 A NO20053722 A NO 20053722A NO 20053722 A NO20053722 A NO 20053722A NO 336924 B1 NO336924 B1 NO 336924B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- oscillation
- disturbance
- resonator
- measured
- signal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 99
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Det beskrives en fremgangsmåte for å bestemme nullfeilen for et coriolisgyroskop (1'), hvor resonatoren (2) for coriolisgyroskopet (1') har egnede forstyrrelseskrefter påført den slik at minst én naturlig oscillering av resonatoren (2) blir stimulert, som avviker fra den stimulerende oscilleringen og fra den målte oscilleringen for resonatoren (2), og en endring i et målt signal som representerer den målte oscilleringen og resultater fra stimuleringen av den minst ene naturlige oscilleringen blir bestemt som et mål på nullfeilen.
Description
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop, samt et coriolisgyroskop.
Coriolisgyroskop (også kalt vibrasjonsgyroskop) blir anvendt i økt grad for navigeringsformål. Coriolisgyroskop har et massesystem som fås til å oscillere. Denne oscilleringen er vanligvis en overlagring av et stort antall individuelle oscilleringer. Disse individuelle oscilleringene av massesystem et først og fremst uavhengig av hverandre og kan refereres abstrakt til som "resonatorer". Minst to resonatorer kreves for drift av et vibrasjonsgyroskop: én av disse resonatorene (den første resonatoren) blir kunstig stimulert til å oscillere, og dette refereres til i den etterfølgende beskrivelsen som den "stimulerende oscilleringen". Den andre resonatoren (den andre resonator) blir stimulert til å oscillere kun når vibrasjons-gyroskopet blir flyttet/rotert. Dette er fordi corioliskrefter forekommer i dette tilfellet, som kobler den første resonatoren til den andre resonatoren, absorberer energi fra den stimulerende oscilleringen for den første resonatoren, og overfører dette til den målte oscilleringen for den andre resonatoren. Oscilleringen for den andre resonatoren blir referert til i den etterfølgende beskrivelsen til som den "målte oscilleringen". For å kunne bestemme bevegelser (særlig rotasjoner) for coriolisgyroskopet blir den målte oscilleringen hentet ut, og et tilsvarende målt signal (for eksempel signalet for den uthentede målte oscilleringen) blir undersøkt for å bestemme om forandringer har forekommet i amplituden for den målte oscilleringen, som representerer et mål på rotasjonen for coriolisgyroskopet. Coriolisgyroskop kan implementeres både som åpne systemer eller lukkede systemer. I et lukket system blir amplituden for den målte oscilleringen kontinuerlig tilbakestilt til en fast verdi - fortrinnsvis null - via respektive reguleringssløyfer. DE 10049462 A1 beskriver en fremgangsmåte og et apparat for elektronisk nullpunktjustering av en mikromekanisk sensor ved å påføre et elektrisk potensial.
DE 4447005 A1 viser en vinkelhastighetssensor med en funksjonskontroll ved å koble til en forstyrrelse i et coriolisakselerometer.
Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop, omfatter at resonatoren for coriolisgyroskopet har egnete forstyrrelseskrefter som påføres den slik at minst én naturlig oscillering av resonatoren blir stimulert, som avviker fra den stimulerende oscilleringen og fra den målte oscilleringen for resonatoren, og en endring i et målt signal som representerer den målte oscilleringen og resultater fra stimuleringen av den minst ene naturlige oscilleringen blir bestemt som et mål på nullfeilen.
Forstyrrelseskreftene kan være vekslende krefter ved egnete forstyrrelsesfrekvenser, hvor forstyrrelsesfrekvensene er naturlige oscilleringsfrekvenser for resonatoren.
Endringen i det målte signalet kan bli registrert ved å utsette det målte signalet for en demoduleringsprosess som er basert på forstyrrelsesfrekvensene.
Nullfeilbidraget som blir produsert av én av den minst ene naturlige oscilleringen kan bli bestemt ved bestemmelse av styrken på den tilsvarende endringen i det målte signalet, bestemmelse av den tilsvarende resonans Q-faktoren for den naturlige oscilleringen og ved beregning av den bestemte styrken og resonans Q-faktoren.
Resonans Q-faktoren for en naturlig resonans kan bli bestemt ved å forstemme den tilsvarende forstyrrelsesfrekvensen imens det på samme tid måles endringen som produseres av denne i det målte signalet.
To eller flere etterfølgende naturlige oscilleringer for resonatoren kan bli stimulert, tilsvarende kan endringer i det målte signalet bli registrert, og tilsvarende nullfeilbidrag bli bestemt, med nullfeilen for coriolisgyroskopet som blir bestemt ved tillegg av nullfeilbidragene.
Coriolisgyroskopet i følge oppfinnelsen omfatter en anordning for å bestemme nullfeilen for coriolisgyroskopet som har en forstyrrelsesenhet som tilfører egnede forstyrrelseskrefter på resonatoren for coriolisgyroskopet slik at minst én naturlig oscillering for resonatoren blir stimulert, som avviker fra den stimulerende oscilleringen og den målte oscilleringen for resonatoren, og en forstyrrelsessignaldetekteringsenhet som bestemmer en forstyrrelseskomponent, som er innbefattet i et målt signal som representerer den målte oscilleringen og har blitt produsert av stimuleringen av den minste ene naturlige oscilleringen, som et mål på nullfeilen.
Forstyrrelsessignaldetekteringsenheten kan omfatte to demodulatorer, som opererer i kvadratur med hensyn til hverandre, to lavpassfiltre og en styrings- og evalueringsenhet, som med demodulatorene blir tilført med det målte oscillerende avlyttede signalet, som med utgangssignalet fra de to demodulatorene blir filtrert av i hvert tilfelle én av lavpassfiltrene, og som med utgangssignalene fra lavpassfiltrene blir tilført styrings- og evalueringsenheten, og som bestemmer nullfeilen på dette grunnlaget.
Styrings- og evalueringsenheten kan handle på forstyrrelsesenheten på grunnlag av signalene som tilføres den, som ved hjelp av frekvensene for forstyrrelseskreftene kan styres av styrings- og evalueringsenheten.
Ett eksempel for en lukket versjon av et coriolisgyroskop vil bli beskrevet i den etterfølgende beskrivelse med henvisning til figur 2 for å illustrere videre fremgangsmåten for drift av et coriolisgyroskop.
Et coriolisgyroskop 1 slik som dette har et massesystem 2 som kan fås til å oscillere og blir også referert til i den følgende beskrivelse som en "resonator". En forskjell må trekkes mellom dette uttrykket og de "abstrakte" resonatorene som ble nevnt ovenfor, som representerer individuelle oscilleringer for den "reelle" resonatoren. Som allerede nevnt kan resonatoren 2 ses på som et system som utgjør to "resonatorer" (den første resonatoren 3 og den andre resonatoren 4). Både den første og den andre resonatoren 3, 4 er hver koblet til en kraftsensor (ikke vist) og til et avlyttingssystem (ikke vist). Støyen som blir produsert av kraftsensorene og avlyttingssystemene blir indikert skjematisk her av Støyl (henvisningstall 5) og Støy2 (henvisningstall 6).
Coriolisgyroskopet 1 har videre fire reguleringssløyfer:
En første reguleringssløyfe blir anvendt til å styre den stimulerende oscilleringen (dvs. frekvensen for den første resonatoren 3) ved en bestemt frekvens (resonansfrekvens). Den første reguleringssløyfen har en første demodulator 7, et første lavpassfilter 8, en frekvensregulator 9, en VCO (spenningsstyrt oscillator) 10 og en første modulator 11.
En andre reguleringssløyfe blir anvendt til å styre den stimulerende oscilleringen ved konstant amplitude, og har en andre demodulator 12, et andre lavpassfilter 13 og en amplituderegulator 14.
En tredje og en fjerde reguleringssløyfe blir anvendt til å tilbakestille de kreftene som stimulerer den målte oscilleringen. I dette tilfellet har den tredje regulerings-sløyfen en tredje demodulator 15, et tredje lavpassfilter 16, en kvadraturregulator 17 og en tredje modulator 22. Den fjerde reguleringssløyfen omfatter en fjerde demodulator 19, et fjerde lavpassfilter 20, en rotasjonshastighetsregulator 21 og en andre modulator 18.
Den første resonatoren 3 blir stimulert ved sin resonansfrekvens©1. Den resultantstimulerende oscilleringen blir avlyttet, blir fasedemodulert ved hjelp av den første demodulatoren 7, og en demodulert signalkomponent blir tilført det første lavpassfilteret 8, som fjerner sumfrekvensene fra det. Det avlyttede signalet blir også referert til i den etterfølgende teksten som det stimulerende oscillerende avlyttede signalet. Et utsignal fra det første lavpassfilteret 8 blir sendt til en frekvensregulator 9 som styrer VCOen 10 som en funksjon av signalet som tilføres til den, slik at den aktive komponenten i hovedsak drives til null. For dette formålet sender VCOen 10 et signal til den første modulatoren 11, som selv styrer en kraftsensor slik at en stimulerende kraft blir påført den første resonatoren 3. Dersom den aktive komponenten er null oscillerer den første resonatoren 3 ved sin resonansfrekvens©1. Det skal nevnes at alle modulatorene og demodulatorene blir drevet på grunnlag av denne resonansfrekvensen©1.
Det stimulerende oscillerende avlyttede signalet blir også tilført den andre reguleringssløyfen og blir demodulert av den andre demodulatoren 12, hvilket utsignal i tur og orden blir tilført amplituderegulatoren 14. Amplituderegulatoren 14 styrer den første modulatoren 11 som en funksjon av dette signalet og av en nominell amplitudesensor 23, slik at den første resonatoren 3 oscillerer ved en konstant amplitude (dvs. at den stimulerende oscilleringen har en konstant amplitude).
Som har blitt nevnt allerede forekommer corioliskrefter - indikert som termen FCcos(©1t) i tegningen - ved bevegelse/rotasjon av coriolisgyroskopet 1, som kobler den første resonatoren 3 til den andre resonatoren 4, og derfor får den andre resonatoren 4 til å oscillere. En resultantmålt oscillering ved frekvensen©2 blir avlyttet, slik at et tilsvarende målt oscillerende avlyttet signal (målt signal) blir tilført både den tredje og den fjerde reguleringssløyfen. I den tredje regulerings-sløyfen blir dette signalet demodulert av den tredje demodulatoren 15, sum-frekvenser blir fjernet av det tredje lavpassfilteret 16, og signalet fra lavpassfilteret blir tilført kvadraturregulatoren 17, hvilket utsignal blir sendt til den tredje modulatoren 22 for å tilbakestille tilsvarende kvadraturkomponenter for det målte signalet. Tilsvarende dette blir det målte oscillerende avlyttede signalet demodulert av den fjerde demodulatoren 19 i den fjerde reguleringssløyfen, sendt gjennom det fjerde lavpassfilteret 20, og et tilsvarende lavpassfiltrert signal blir påført på den ene siden til rotasjonshastighetsregulatoren 21, hvilket utsignal blir proporsjonal med den øyeblikkelige rotasjonshastigheten, og blir sendt som et rotasjons-hastighetsmålresultat til en rotasjonshastighetsutgang 24, og på den andre siden til den andre modulatoren 18, som tilbakestiller tilsvarende rotasjonshastighets-komponenter for den målte oscilleringen.
Et coriolisgyroskop 1 som beskrevet ovenfor kan drives både i en dobbelresonansform og i en ikke-dobbelresonansform. Dersom coriolisgyroskopet 1 blir drevet i en dobbelresonansform er frekvensen©2 av den målte oscilleringen tilnærmet lik frekvensen co1 av den stimulerende oscilleringen imens, derimot, i tilfellet for ikke-dobbelresonans, er frekvensen©2 av den målte oscilleringen ulik frekvensen©1 for den stimulerende oscilleringen. I tilfellet med dobbel resonans omfatter utgangssignalet fra det fjerde lavpassfilteret 20 tilsvarende informasjon om rotasjonshastigheten imens, derimot, i tilfellet for ikke-dobbelresonans, utgangssignalet fra det tredje lavpassfilteret 16. For å kunne svitsje mellom ulike drifts-moduser for dobbelresonans/ikke-dobbelresonans blir det frembrakt en fordoblingssvitsj, som selektivt kobler utgangene for det tredje og det fjerde lavpassfilteret 16, 20 til rotasjonshastighetsregulatoren 21 og kvadraturregulatoren 17.
Massesystem et 2 (resonator) har vanligvis to eller flere naturlige resonanser, dvs. at ulike naturlige oscilleringer for massesystemet 2 kan stimuleres. Én av disse naturlige oscilleringene er den kunstig produserte stimulerende oscilleringen. En ytterligere naturlig oscillering blir representert av den målte oscilleringen, som blir stimulert av corioliskreftene under rotasjon av coriolisgyroskopet 1. Som et resultat av den mekaniske strukturen og på grunn av uunngåelige produseringstoleranser er det umulig å forhindre andre naturlige oscilleringer for massesystemet 2, i noen tilfeller et godt stykke fra deres resonans, som også blir stimulert, i tillegg til den stimulerende oscilleringen og den målte oscilleringen. Imidlertid resulterer de uønskede stimulerte naturlige oscilleringer i en forandring i det målte oscillerende avlyttede signalet, idet disse naturlige oscilleringene også er minst delvis målt med den målte oscillerende signalavlyttingen. Det målte oscillerende avlyttede signalet utgjør følgelig en del som forårsakes av corioliskrefter og en del som stammer fra stimuleringen av uønskede resonanser. Den uønskede delen forårsaker en nullfeil i coriolisgyroskopet, hvilken størrelse er ukjent, i hvilket tilfelle det ikke er mulig å skille mellom disse to delene når det målte oscillerende avlyttede signalet blir avlyttet.
Formålet som oppfinnelsen er basert på er å frembringe en fremgangsmåte hvori påvirkningen som beskrevet ovenfor av oscilleringene av "tredje" moduser kan etableres og nullfeilen kan derfor bestemmes.
Dette formålet kan oppnås ved fremgangsmåten som beskrevet i de karakteriser-ende trekkene i patentkrav 1. Oppfinnelsen frembringer også et coriolisgyroskop som beskrevet i patentkrav 7. Fordelaktige justeringer og utviklinger av ideen for oppfinnelsen er innbefattet i de respektive avhengige krav.
Ifølge oppfinnelsen, i tilfellet med en fremgangsmåte for bestemmelse av en nullfeil for et coriolisgyroskop, har resonatoren for coriolisgyroskopet egnete forstyrrelseskrefter som påføres den slik at minst én naturlig oscillering for resonatoren blir stimulert, som avviker fra den stimulerende oscilleringen og fra den målte oscilleringen for resonatoren, hvilket tilfelle en endring i et målt signal som representerer den målte oscilleringen og resulterer fra stimuleringen av den minste ene naturlige stimuleringen blir bestemt som et mål på nullfeilen.
I dette tilfellet betyr uttrykket "resonator" hele massesystemet for coriolisgyroskopet som fås til å oscillere, dvs. med henvisning til figur 2, den delen av coriolisgyroskopet som er merket med henvisningstallet 2.
Ideen som oppfinnelsen baseres på er kunstig å stimulere uønskede naturlige oscilleringer av resonatoren (dvs. naturlige oscilleringer som verken er den stimulerende oscilleringen eller den målte oscilleringen) og å observere effektene deres på det målte oscillerende avlyttede signalet. De uønskede naturlige oscilleringene blir i dette tilfellet stimulert av applikasjonen for egnete forstyrrelseskrefter til resonatoren. "Gjennomtrengningsstyrken" av slike forstyrrelser på det målte oscillerende avlyttede signalet representerer et mål på nullfeilen (forspenn-ing) for coriolisgyroskopet. Dersom styrken på en forstyrrelseskomponent i det målte oscillerende avlyttede signalet blir bestemt og blir sammenlignet med styrken på forstyrrelseskreftene som produserer denne forstyrrelseskomponenten, er det derfor mulig å beregne nullfeilen fra denne.
Den kunstige stimuleringen av de naturlige oscilleringene og bestemmelsen av "gjennomtrengningen" av de naturlige oscilleringene til det målte oscillerende avlyttede signalet finner fortrinnsvis sted under drift av coriolisgyroskopet. Imidlertid kan nullfeilen også etableres uten tilstedeværelse av stimulerende oscillering.
Forstyrrelseskreftene er fortrinnsvis vekslende krefter ved egnete forstyrrelsesfrekvenser, for eksempel en overlagring av sinus- og cosinuskrefter. I dette tilfellet er forstyrrelseskreftene foredelaktig lik, eller hovedsakelig lik, de naturlige oscilleringsfrekvensene for resonatoren. Endringene i det målte signalet (forstyrrelseskomponenten) kan registreres ved å utsette det målte signalet for en demoduleringsprosess som er basert på forstyrrelsesfrekvensene.
Nullfeilbidraget som frembringes av én av i det minste én naturlig oscillering (dvs. av én av de "tredje" moduser) blir fortrinnsvis bestemt ved bestemmelse av styrken på den tilsvarende endringen i det målte signalet. Bestemmelse av den tilsvarende resonante Q-faktoren for den naturlige oscilleringen, og ved beregning av den bestemte styrken og resonante Q-faktoren.
Den resonante Q-faktoren for en naturlig oscillering blir fortrinnsvis bestemt ved å forstemme den tilsvarende forstyrrelsesfrekvensen, imens på samme tid måle endringen som denne produserer i det målte signalet.
For å undersøke effektene av de uønskede naturlige oscilleringene på det målte oscillerende avlyttede signalet kan to eller flere av de naturlige oscilleringene stimuleres på samme tid, og deres "felles" påvirkning på det målte oscillerende avlyttede signalet kan registreres. Alle de naturlige oscilleringene for forstyrrelsen av interesse er imidlertid fortrinnsvis stimulert individuelt, og deres respektive effekt på det målte oscillerende avlyttede signalet blir observert separat. Nullfeilbidragene som oppnås på denne måten fra de individuelle naturlige oscilleringene kan deretter legges til for å etablere den "totale nullfeil" (henvist til her som "nullfeil") som produseres av de naturlige oscilleringene.
Forstyrrelseskomponenten kan bestemmes direkte fra det målte oscillerende avlyttede signalet.
Oppfinnelsen tilveiebringer også et coriolisgyroskop, som er kjennetegnet ved en anordning for å bestemme en nullfeil for coriolisgyroskopet. Anordningen har: - en forstyrrelsesenhet som tilfører egnede forstyrrelseskrefter på resonatoren for coriolisgyroskopet slik at minst én naturlig oscillering for resonatoren blir stimulert, som avviker fra den stimulerende oscilleringen og den målte oscilleringen for resonatoren, og - en forstyrrelsessignaldetekteringsenhet som bestemmer en forstyrrelseskomponent, som er innbefattet i et målt signal som representerer den målte oscilleringen og har blitt produsert av stimuleringen av den minste ene naturlige oscilleringen, som et mål på nullfeilen.
Dersom forstyrrelseskreftene blir produsert ved vekslende krefter ved spesifikke forstyrrelsesfrekvenser har forstyrrelsessignaldetekteringsenheten en demoduler-ingsenhet, som det målte signalet blir utsatt for, en demoduleringsprosess ved hjelp av (synkron demodulering ved forstyrrelsesfrekvensene). Forstyrrelseskomponenten blir bestemt fra det målte signalet på denne måten.
Forstyrrelsessignaldetekteringsenheten har fortrinnsvis to demodulatorer som opererer i kvadratur med hensyn til hverandre, to lavpassfiltre og en styrings- og
evalueringsenhet, som med demodulatorene blir tilført med det målte oscillerende avlyttede signalet, som med utgangssignalene fra de to demodulatorene blir filtrert av i dette tilfellet én av lavpassfiltrene, og som med utgangssignalene fra lavpassfiltrene blir tilført styrings- og evalueringsenheten, som bestemmer nullfeilen på dette grunnlaget.
Styrings- og evalueringsenheten handler på forstyrrelsesenheten på grunnlag av signalene som tilføres den, slik at på denne måten frekvensene for forstyrrelseskreftene kan styres av styrings- og evalueringsenheten.
Både styrke- og forstyrrelseskomponenten i det målte signalet og resonans Q-faktoren for den tilsvarende naturlige oscilleringen må bestemmes for å kunne bestemme nullfeilen. Disse verdiene blir så beregnet for å frembringe nullfeilen. For å kunne bestemme resonans Q-faktoren må frekvensen for forstyrrelsesenheten forstemmes over resonansen imens det på samme tid utfører en måling ved hjelp av forstyrrelsessignaldetekteringsenheten. Dette oppnås fortrinnsvis ved hjelp av programvare, hvilken funksjon er som følgende:
- lete etter de "signifikante" tredje (forstyrrende) naturlige frekvenser
- bevege vekk fra den tilknyttede resonanskurven
- beregning av Q-faktoren og styrken på stimuleringen, og "synligheten" for denne tredje oscilleringen i den målte kanalen - beregning av bidraget for denne tredje oscilleringen til forspenningen på grunnlag av Q-faktoren, styrken og "synligheten".
Forspenningen kan kompenseres for ved beregning ved hjelp av programvare.
Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert i form av en eksempelvis utførelse i den etterfølgende teksten, med henvisning til de medfølgende figurer, hvori: Figur 1 viser en skjematisk konstruksjon av et coriolisgyroskop som er basert på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser en skjematisk konstruksjon av et konvensjonell coriolisgyroskop. Deler og anordninger som tilsvarer de i figur 2 er merket med de samme henvisningstall i tegningene, og vil ikke bli forklart på nytt. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet mer detaljert ved å anvende en eksempelvis utførelse i den etterfølgende beskrivelsen med henvisning til figur 1.
Et tilbakestilt coriolisgyroskop er ytterligere utstyrt med en styrings- og evalueringsenhet 26, en modulator 27 (forstyrrelsesenhet) med en variabel frekvens og en fortrinnsvis justerbar amplitude, to demodulatorer 28, 29, som opererer i kvadratur ved frekvensen©mod, og et femte og et sjette lavpassfilter 30 og 31. Forstyrrelsesenheten 27 produserer et vekslende signal ved frekvensen©mod, som blir lagt til kraftinngangen for den stimulerende oscilleringen (første resonator 3). Videre blir dette signalet tilført som et referansesignal til demodulatorene 28,
29. En vekslende kraft som tilsvarer det vekslende signalet blir derfor dessuten tilført resonatoren 2. Denne vekslende kraften stimulerer en ytterligere naturlig oscillering (også henvist til som en "tredje" naturlig modus) for resonatoren 2 i tillegg til den stimulerende oscilleringen, hvilke effekter kan observeres i formen av en forstyrrelseskomponent i det målte oscillerende avlyttede signalet. I dette eksempelet blir det målte oscillerende avlyttede signalet utsatt for en demoduleringsprosess i fase og i kvadratur med hensyn til stimuleringen som blir produsert av modulatoren 27, hvilken prosess blir utført av demodulatorer 28, 29, ved frekvensen©mod (forstyrrelsesfrekvensen). Signalet som frembringes på denne måten blir lavpassfiltrert (av den femte og sjette lavpassfilteret 30, 31), og blir tilført styrings- og evalueringsenheten 26. Denne styrings- og evalueringsenheten 26 styrer frekvensen©mod og, dersom passende, stimuleringsamplituden for det vekslende signalet som blir produsert av modulatoren 27 på en slik måte at frekvensene og styrkene for de "signifikante" tredje naturlige modusene så vel som deres Q-faktorer blir bestemt kontinuerlig. Styrings- og evalueringsenheten 26 anvender dette til å beregne den respektive øyeblikkelige forspenningsfeilen, og tilfører den til korreksjon for gyroskopforspenningen.
Claims (9)
1. Fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop (1'), hvori - resonatoren (2) for coriolisgyroskopet (1') har egnete forstyrrelseskrefter som påføres den slik at minst én naturlig oscillering av resonatoren (2) blir stimulert, som avviker fra den stimulerende oscilleringen og fra den målte oscilleringen for resonatoren (2), og - en endring i et målt signal som representerer den målte oscilleringen og resultater fra stimuleringen av den minst ene naturlige oscilleringen blir bestemt som et mål på nullfeilen.
2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat forstyrrelseskreftene er vekslende krefter ved egnete forstyrrelsesfrekvenser, hvor forstyrrelsesfrekvensene er naturlige oscilleringsfrekvenser for resonatoren (2).
3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2,karakterisert vedat endringen i det målte signalet blir registrert ved å utsette det målte signalet for en demoduleringsprosess som er basert på forstyrrelsesfrekvensene.
4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1 -3,
karakterisert vedat nullfeilbidraget som blir produsert av én av den minst ene naturlige oscilleringen blir bestemt ved bestemmelse av styrken på den tilsvarende endringen i det målte signalet, bestemmelse av den tilsvarende resonans Q-faktoren for den naturlige oscilleringen og ved beregning av den bestemte styrken og resonans Q-faktoren.
5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4,karakterisert vedat resonans Q-faktoren for en naturlig resonans blir bestemt ved å forstemme den tilsvarende forstyrrelsesfrekvensen imens det på samme tid måles endringen som produseres av denne i det målte signalet.
6. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav,karakterisert vedat to eller flere etterfølgende naturlige oscilleringer for resonatoren (2) blir stimulert, tilsvarende endringer i det målte signalet blir registrert, og tilsvarende nullfeilbidrag blir bestemt, med nullfeilen for coriolisgyroskopet (1') som blir bestemt ved tillegg av nullfeilbidragene.
7. Coriolisgyroskop (1'),karakterisert vedå omfatte en anordning for å bestemme nullfeilen for coriolisgyroskopet (1') som har: - en forstyrrelsesenhet (27) som tilfører egnede forstyrrelseskrefter på resonatoren (2) for coriolisgyroskopet (1') slik at minst én naturlig oscillering for resonatoren (2) blir stimulert, som avviker fra den stimulerende oscilleringen og den målte oscilleringen for resonatoren (2), og - en forstyrrelsessignaldetekteringsenhet (26, 28, 29, 30, 31) som bestemmer en forstyrrelseskomponent, som er innbefattet i et målt signal som representerer den målte oscilleringen og har blitt produsert av stimuleringen av den minste ene naturlige oscilleringen, som et mål på nullfeilen.
8. Coriolisgyroskop (1') i samsvar med krav 7,karakterisert vedat forstyrrelsessignaldetekteringsenheten omfatter to demodulatorer (28, 29), som opererer i kvadratur med hensyn til hverandre, to lavpassfiltre (30, 31) og en styrings- og evalueringsenhet (26), som med demodulatorene (28, 29) blir tilført med det målte oscillerende avlyttede signalet, som med utgangssignalet fra de to demodulatorene (28, 29) blir filtrert av i hvert tilfelle én av lavpassfiltrene (30, 31), og som med utgangssignalene fra lavpassfiltrene (30, 31) blir tilført styrings- og evalueringsenheten (26), som bestemmer nullfeilen på dette grunnlaget.
9. Coriolisgyroskop (1') i samsvar med krav 8,karakterisert vedat styrings- og evalueringsenheten (26) handler på forstyrrelsesenheten på grunnlag av signalene som tilføres den, som ved hjelp av frekvensene for forstyrrelseskreftene kan styres av styrings- og evalueringsenheten (26).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10317158A DE10317158B4 (de) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Verfahren zur Ermittlung eines Nullpunktfehlers in einem Corioliskreisel |
| PCT/EP2004/003248 WO2004090471A1 (de) | 2003-04-14 | 2004-03-26 | Verfahren zur ermittlung eines nullpunktfehlers in einem corioliskreisel |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20053722D0 NO20053722D0 (no) | 2005-08-03 |
| NO20053722L NO20053722L (no) | 2006-01-12 |
| NO336924B1 true NO336924B1 (no) | 2015-11-23 |
Family
ID=33154211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20053722A NO336924B1 (no) | 2003-04-14 | 2005-08-03 | Fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop, samt et coriolisgyroskop |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7246512B2 (no) |
| EP (1) | EP1613926B1 (no) |
| JP (1) | JP4166245B2 (no) |
| KR (1) | KR100812402B1 (no) |
| CN (1) | CN100529663C (no) |
| AT (1) | ATE362093T1 (no) |
| AU (1) | AU2004227053B2 (no) |
| CA (1) | CA2519726C (no) |
| DE (2) | DE10317158B4 (no) |
| NO (1) | NO336924B1 (no) |
| PL (1) | PL1613926T3 (no) |
| RU (1) | RU2326347C2 (no) |
| WO (1) | WO2004090471A1 (no) |
| ZA (1) | ZA200507791B (no) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10248736B4 (de) * | 2002-10-18 | 2005-02-03 | Litef Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Nullpunktfehlers eines Corioliskreisels |
| JP5181449B2 (ja) * | 2006-09-14 | 2013-04-10 | セイコーエプソン株式会社 | 検出装置、センサ及び電子機器 |
| US8297120B2 (en) * | 2007-08-31 | 2012-10-30 | Rohm Co., Ltd. | Angular velocity signal detection circuit and angular velocity signal detection method |
| US8151641B2 (en) * | 2009-05-21 | 2012-04-10 | Analog Devices, Inc. | Mode-matching apparatus and method for micromachined inertial sensors |
| DE102009026508A1 (de) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Robert Bosch Gmbh | Sensor und Verfahren zum Betreiben eines Sensors |
| US8266961B2 (en) | 2009-08-04 | 2012-09-18 | Analog Devices, Inc. | Inertial sensors with reduced sensitivity to quadrature errors and micromachining inaccuracies |
| US8783103B2 (en) | 2009-08-21 | 2014-07-22 | Analog Devices, Inc. | Offset detection and compensation for micromachined inertial sensors |
| US8701459B2 (en) * | 2009-10-20 | 2014-04-22 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and method for calibrating MEMS inertial sensors |
| US9212908B2 (en) | 2012-04-26 | 2015-12-15 | Analog Devices, Inc. | MEMS gyroscopes with reduced errors |
| CN102680002B (zh) * | 2012-05-16 | 2015-05-06 | 清华大学 | 汽车用微机械陀螺零点电压的在线标定方法 |
| US9709399B2 (en) * | 2015-01-12 | 2017-07-18 | The Boeing Company | Approach for control redistribution of coriolis vibratory gyroscope (CVG) for performance improvement |
| US9702697B2 (en) * | 2015-02-10 | 2017-07-11 | Northrop Grumman Systems Corporation | Bias and scale-factor error mitigation in a Coriolis vibratory gyroscope system |
| US9869552B2 (en) | 2015-03-20 | 2018-01-16 | Analog Devices, Inc. | Gyroscope that compensates for fluctuations in sensitivity |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60111110A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
| US4870588A (en) * | 1985-10-21 | 1989-09-26 | Sundstrand Data Control, Inc. | Signal processor for inertial measurement using coriolis force sensing accelerometer arrangements |
| JPH0526894A (ja) * | 1991-07-19 | 1993-02-02 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 自己診断回路付き加速度センサ |
| DE4447005A1 (de) * | 1994-12-29 | 1996-07-04 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
| FR2736153B1 (fr) | 1995-06-29 | 1997-08-22 | Asulab Sa | Dispositif de mesure d'une vitesse angulaire |
| DE19653020A1 (de) * | 1996-12-19 | 1998-06-25 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
| DE19835578A1 (de) * | 1998-08-06 | 2000-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
| DE19845185B4 (de) * | 1998-10-01 | 2005-05-04 | Eads Deutschland Gmbh | Sensor mit Resonanzstruktur sowie Vorrichtung und Verfahren zum Selbsttest eines derartigen Sensors |
| DE19939998A1 (de) * | 1999-08-24 | 2001-03-01 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Vorspannungserzeugung für einen schwingenden Drehratensensor |
| GB0008365D0 (en) * | 2000-04-06 | 2000-05-24 | British Aerospace | Control syste for a vibrating structure gyroscope |
| DE10049462A1 (de) * | 2000-10-06 | 2002-04-11 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Nullpunktabgleich für ein mikromechanisches Bauelement |
| DE10131760B4 (de) | 2001-06-30 | 2012-06-21 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Testen eines Sensors |
| US6915215B2 (en) * | 2002-06-25 | 2005-07-05 | The Boeing Company | Integrated low power digital gyro control electronics |
| DE10248736B4 (de) * | 2002-10-18 | 2005-02-03 | Litef Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Nullpunktfehlers eines Corioliskreisels |
-
2003
- 2003-04-14 DE DE10317158A patent/DE10317158B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-03-26 KR KR1020057018371A patent/KR100812402B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2004-03-26 CA CA002519726A patent/CA2519726C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-26 AU AU2004227053A patent/AU2004227053B2/en not_active Ceased
- 2004-03-26 DE DE502004003767T patent/DE502004003767D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-26 EP EP04723594A patent/EP1613926B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-03-26 JP JP2005518686A patent/JP4166245B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-26 AT AT04723594T patent/ATE362093T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-03-26 PL PL04723594T patent/PL1613926T3/pl unknown
- 2004-03-26 WO PCT/EP2004/003248 patent/WO2004090471A1/de active IP Right Grant
- 2004-03-26 RU RU2005126307/28A patent/RU2326347C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2004-03-26 CN CNB2004800097317A patent/CN100529663C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-26 US US10/553,268 patent/US7246512B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-08-03 NO NO20053722A patent/NO336924B1/no unknown
- 2005-09-27 ZA ZA200507791A patent/ZA200507791B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20053722D0 (no) | 2005-08-03 |
| DE10317158A1 (de) | 2004-11-11 |
| CA2519726C (en) | 2009-05-19 |
| ATE362093T1 (de) | 2007-06-15 |
| EP1613926A1 (de) | 2006-01-11 |
| US20060201233A1 (en) | 2006-09-14 |
| KR20050110035A (ko) | 2005-11-22 |
| ZA200507791B (en) | 2006-11-29 |
| KR100812402B1 (ko) | 2008-03-11 |
| EP1613926B1 (de) | 2007-05-09 |
| RU2005126307A (ru) | 2006-05-27 |
| US7246512B2 (en) | 2007-07-24 |
| CA2519726A1 (en) | 2004-10-21 |
| NO20053722L (no) | 2006-01-12 |
| JP2006514749A (ja) | 2006-05-11 |
| JP4166245B2 (ja) | 2008-10-15 |
| WO2004090471A1 (de) | 2004-10-21 |
| DE10317158B4 (de) | 2007-05-10 |
| DE502004003767D1 (de) | 2007-06-21 |
| CN100529663C (zh) | 2009-08-19 |
| RU2326347C2 (ru) | 2008-06-10 |
| AU2004227053B2 (en) | 2006-08-24 |
| PL1613926T3 (pl) | 2007-09-28 |
| CN1774612A (zh) | 2006-05-17 |
| AU2004227053A1 (en) | 2004-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO336924B1 (no) | Fremgangsmåte for å bestemme en nullfeil i et coriolisgyroskop, samt et coriolisgyroskop | |
| NO336851B1 (no) | Fremgangsmåte for å kompensere en nullpunktsfeil i et vibrerende gyroskop. | |
| US10247554B2 (en) | Fully balanced micro-machined inertial sensor | |
| Loveday et al. | The influence of control system design on the performance of vibratory gyroscopes | |
| US9869552B2 (en) | Gyroscope that compensates for fluctuations in sensitivity | |
| NO339469B1 (no) | Fremgangsmåte og anordning ved coriolisgyroskop | |
| Taheri-Tehrani et al. | A new electronic feedback compensation method for rate integrating gyroscopes | |
| EP2733461B1 (en) | Amplitude control for vibrating resonant sensors | |
| JP4134040B2 (ja) | コリオリの角速度計の読み取り振動周波数の電子的同調方法 | |
| US7231823B2 (en) | Method for electronically adjusting the selective oscillation frequency of a Coriolis gyro | |
| Liu et al. | A novel compensation method for eliminating precession angular-rate bias in MEMS rate-integrating gyroscopes | |
| US7249488B2 (en) | Method for detecting a zero-point error of a coriolis gyroscope and coriolis gyroscope using said method | |
| Fan et al. | A MEMS rate-integrating gyroscope (RIG) with in-run automatic mode-matching | |
| US7278312B2 (en) | Method for electronic tuning of the read oscillation frequency of a coriolis gyro | |
| US7251900B2 (en) | Methods and systems utilizing intermediate frequencies to control multiple coriolis gyroscopes | |
| US7296468B2 (en) | Digital coriolis gyroscope | |
| KR20070100862A (ko) | 진동 자이로스코프에서의 영점 오차의 결정방법 | |
| RU2178548C1 (ru) | Микромеханический вибрационный гироскоп |