RU187272U1 - Цилиндрический резонатор - Google Patents
Цилиндрический резонатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU187272U1 RU187272U1 RU2018141969U RU2018141969U RU187272U1 RU 187272 U1 RU187272 U1 RU 187272U1 RU 2018141969 U RU2018141969 U RU 2018141969U RU 2018141969 U RU2018141969 U RU 2018141969U RU 187272 U1 RU187272 U1 RU 187272U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- resonator
- state
- solid
- fixed end
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 241000143236 Idaea efflorata Species 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007511 glassblowing Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
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
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к конструкции резонаторов волновых твердотельных гироскопов. Технический результат – повышение добротности в 10-15 раз резонатора волнового твердотельного гироскопа средней и низкой точности и улучшение стабильности его характеристик. Сущность полезной модели заключается в том, что цилиндрический резонатор волнового твердотельного гироскопа выполнен из кварцевого стекла в виде тонкостенного цилиндра (трубки), закрепляемого за один из его концов. Причем закрепляемый конец цилиндра отделен от рабочей части цилиндра перетяжкой диаметром отдодиаметра цилиндра, а длина закрепляемого конца цилиндра составляет 10-30% от общей длины цилиндрического резонатора. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к конструкции резонаторов волновых твердотельных гироскопов средней и низкой точности, которые используются для определения угловых перемещений в навигационных устройствах самолетов, кораблей, промышленных роботов.
Известен резонатор из кварцевого стекла применяемый в волновых твердотельных гироскопах [Loper E.D., Lynch D.D. Vibratory rotation sensor // Патент США G01C 19/56 №4951508 (1990)]. При вращении колеблющегося резонатора вокруг оси симметрии, из-за действия кориолисовых сил, угловые скорости вращения резонатора и волновой картины оказываются различными, что позволяет определить угловую скорость, с которой вращается резонатор. Известный резонатор вытачивается из куска кварцевого стекла на прецизионном механическом оборудовании. Известный резонатор характеризуется высокой добротностью (10-15)⋅106, высокой изотропностью и стабильностью характеристик. Применение такого резонатора в волновом твердотельном гироскопе позволяет достичь высокой точности волнового твердотельного гироскопа.
Недостатком известного резонатора является высокая трудоемкость его изготовления и высокая себестоимость, связанная с необходимостью применения прецизионного оборудования для механической обработки стекла. Из-за высокой себестоимости известные резонаторы используют только в волновых твердотельных гироскопах высокой точности. Волновые твердотельные гироскопы средней и низкой точности являются продукцией массового производства и требуют применения дешевых и простых в производстве резонаторов.
Известен резонатор волнового твердотельного гироскопа, выполненный в виде тонкостенного металлического цилиндра с дном. Резонатор скрепляется дном с другими частями чувствительного элемента, а его кромка на противоположном конце цилиндра служит рабочей частью резонатора и совершает изгибные колебания при работе резонатора [Koning M.G. Vibrating cylinder gyroscope and method // Патент США, НКИ 74-5.6 №4793195 (1988)]. Известно, что максимальная скорость систематического дрейфа волнового твердотельного гироскопа обратно пропорциональна добротности резонатора и может быть определена по формуле [Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Волновой твердотельный гироскоп М.: Наука, 1985.125 с.]:
где 
- максимальная скорость систематического дрейфа; А - постоянный коэффициент; ƒ - частота изгибных колебаний кромки резонатора; Q - добротность резонатора; k - постоянный коэффициент, учитывающий неизотропность резонатора.
Известный цилиндрический резонатор имеет приемлемую трудоемкость и себестоимость для использования его в волновых твердотельных гироскопах средней и низкой точности. Однако добротность цилиндрических тонкостенных металлических резонаторов не превышает в килогерцовом диапазоне частот 60000-70000 из-за высокого внутреннего трения в металлах. Кроме того, металлическая структура имеет недостаточную однородность и стабильность [Зинер К. Упругость и неупругость металлов // Сб.: Упругость и неупругость металлов // Ред. Вонсовский СВ. М: ИЛ, 1954. С. 9-168.]. В результате максимальная скорость систематического дрейфа достигает в таких гироскопах 1000 град/час и имеет невысокую стабильность из-за временной нестабильности внутреннего трения в металлической структуре.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является увеличение в 10-15 раз добротности резонатора волнового твердотельного гироскопа и улучшение стабильности его характеристик.
Этот технический результат достигается за счет того, что цилиндрический резонатор волнового твердотельного гироскопа выполнен из кварцевого стекла в виде тонкостенного цилиндра (трубки), закрепляемого за один из его концов. Причем закрепляемый конец цилиндра отделен от рабочей части цилиндра перетяжкой диаметром от 
до 
диаметра цилиндра, а длина закрепляемого конца цилиндра составляет 10-30% от общей длины цилиндрического резонатора.
На Фиг. 1 приведена конструкция цилиндрического резонатора.
Цилиндрический резонатор выполняют из отрезка трубки из кварцевого стекла длиной L и диаметром D. Резонатор имеет закрепляемый конец 1 длиной Lk и рабочую часть 2 длиной Lp. Закрепляемый конец 1 цилиндра отделен от рабочей части 2 перетяжкой 3 диаметром d. Перетяжку 3 изготавливают, нагревая отрезок кварцевой трубки в пламени стеклодувной горелки до размягчения кварцевого стекла, и деформируя трубку для получения необходимой формы.
Предложенный цилиндрический резонатор работает следующим образом. Резонатор закрепляют в волновом твердотельном гироскопе за закрепляемый конец 1, например, с помощью клея. С помощью электрической системы волнового твердотельного гироскопа возбуждают изгибные колебания рабочей части 2 резонатора и измеряют эволюцию волновой картины. По этим измерениям определяют угловое перемещение гироскопа. Благодаря наличию перетяжки 3 диаметром 
отделяющей закрепляемый конец длиной Lk=(0.1-0.3)⋅L от рабочей части цилиндра, колебания рабочей части не передаются в закрепляемый конец 1 и добротность резонатора не уменьшается. Благодаря тому, что в качестве материала в заявляемой полезной модели использовано кварцевое стекло, добротность резонатора оказывается высокой и по данным авторов превышает 106, а стабильность характеристик предложенного резонатора оказывается высокой, благодаря высокой стабильности свойств кварцевого стекла.
Предложенный резонатор изготавливают без использования прецизионного механического оборудования, поэтому себестоимость изготовления невелика, что позволяет использовать его в волновых гироскопах средней и низкой точности.
Таким образом, по сравнению с известным цилиндрическим резонатором, заявленная полезная модель позволяет увеличить добротность цилиндрического резонатора волнового твердотельного гироскопа средней и низкой точности в 10-15 раз и увеличить стабильность его характеристик без увеличения его себестоимости.
Claims (1)
- Цилиндрический резонатор волнового твердотельного гироскопа, выполненный из кварцевого стекла в виде тонкостенного цилиндра, закрепляемого за один из его концов, отличающийся тем, что закрепляемый конец цилиндра отделен от рабочей части цилиндра перетяжкой диаметром отдо
диаметра цилиндра, а длина закрепляемого конца цилиндра составляет 10-30% от общей длины цилиндрического резонатора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141969U RU187272U1 (ru) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Цилиндрический резонатор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141969U RU187272U1 (ru) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Цилиндрический резонатор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU187272U1 true RU187272U1 (ru) | 2019-02-28 |
Family
ID=65678784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141969U RU187272U1 (ru) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Цилиндрический резонатор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU187272U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4793195A (en) * | 1986-10-20 | 1988-12-27 | Northrop Corporation | Vibrating cylinder gyroscope and method |
| UA79166C2 (en) * | 2005-05-31 | 2007-05-25 | Yurii Oleksiiovych Yatsenko | Detecting element of a vibratory gyroscope sensitive to coriolis acceleration |
| RU145777U1 (ru) * | 2014-03-14 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Резонатор волнового твердотельного гироскопа |
| US9879997B1 (en) * | 2013-11-19 | 2018-01-30 | Hrl Laboratories, Llc | Quartz resonator with plasma etched tethers for stress isolation from the mounting contacts |
-
2018
- 2018-11-28 RU RU2018141969U patent/RU187272U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4793195A (en) * | 1986-10-20 | 1988-12-27 | Northrop Corporation | Vibrating cylinder gyroscope and method |
| UA79166C2 (en) * | 2005-05-31 | 2007-05-25 | Yurii Oleksiiovych Yatsenko | Detecting element of a vibratory gyroscope sensitive to coriolis acceleration |
| US9879997B1 (en) * | 2013-11-19 | 2018-01-30 | Hrl Laboratories, Llc | Quartz resonator with plasma etched tethers for stress isolation from the mounting contacts |
| RU145777U1 (ru) * | 2014-03-14 | 2014-09-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" | Резонатор волнового твердотельного гироскопа |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4745907B2 (ja) | マイクロ機械的リング振動子用温度補償機構 | |
| JP5389664B2 (ja) | 寄生モード減衰を有する振動ジャイロ | |
| US9157739B1 (en) | Force-rebalance coriolis vibratory gyroscope | |
| US20200011667A1 (en) | Inertial sensing systems and methods of manufacturing the same | |
| JP6600672B2 (ja) | 半球共振型ジャイロスコープ | |
| RU187272U1 (ru) | Цилиндрический резонатор | |
| CN109506640B (zh) | 一种振动陀螺自动装配装置及其方法 | |
| RU151978U1 (ru) | Чувствительный элемент волнового твердотельного гироскопа | |
| Qiang et al. | A novel high-sensitivity butterfly gyroscope driven by horizontal driving force | |
| RU109851U1 (ru) | Волновой твердотельный гироскоп на основе системы связанных резонаторов с использованием эффекта стоячей волны | |
| RU123937U1 (ru) | Твердотельный волновой гироскоп | |
| Lunin et al. | Fused quartz cylindrical resonators for low-cost vibration gyroscopes | |
| RU2413926C1 (ru) | Чувствительный элемент кольцевого микромеханического вибрационного гироскопа | |
| CN1707879A (zh) | 控制环形激光器光学腔长的装置及方法 | |
| RU2744820C1 (ru) | Резонатор твердотельного волнового гироскопа | |
| Watson et al. | Coriolis gyro configuration effects on noise and drift performance | |
| RU2357214C1 (ru) | Резонатор | |
| Lunin et al. | Quartz cylindrical resonators for mid-accuracy coriolis vibratory gyroscopes | |
| RU140604U1 (ru) | Чувствительный элемент датчика угловой скорости | |
| RU131875U1 (ru) | Виброчастотный микромеханический акселерометр | |
| RU2659097C2 (ru) | Способ компенсации погрешности от углового ускорения основания для кориолисова вибрационного гироскопа с непрерывным съёмом навигационной информации | |
| RU154575U1 (ru) | Твердотельный волновой гироскоп | |
| RU2521783C2 (ru) | Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа (варианты) | |
| Zhang et al. | Miniaturization of RLG with navigation grade performance | |
| RU30972U1 (ru) | Микромеханический гироскоп |