Claims (13)
1. Микромеханический вибрационный гироскоп, содержащий два изолированных дискообразных корпуса с укрепленным между их торцами с зазором крутильным маятником, в состав которого входят: осесимметричный диск с размещенной в его отверстии установочной пластиной, связанной с диском посредством упругого подвеса, обеспечивающего возможность поворота диска вокруг оси симметрии (ось возбуждения) и нормальных к ней осей (выходные оси); датчик момента возбуждения и генератор возбуждения, предназначающиеся для возбуждения колебаний диска вокруг оси симметрии; компенсационные датчики моментов, создаваемых вокруг выходных осей; емкостные датчики углов поворота диска вокруг выходных осей, содержащие электроды, выполненные на обращенных к диску торцах двух изолированных корпусов гироскопа, причем электроды связаны с компенсационными датчиками моментов посредством усилителей сигналов обратной связи; системы регулировки крутильных колебаний маятника; системы компенсации квадратурных сигналов гироскопа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, датчик момента возбуждения содержит связанные с генератором сигнала возбуждения печатные обмотки, выполненные на изолированных торцевых поверхностях диска и имеющие радиально ориентированные участки, размещенные в магнитных полях, нормальных торцевым поверхностям диска, и создаваемым укрепленными в изолированных корпусах гироскопа и обращенными к диску разноименными полюсами постоянными магнитами датчика момента возбуждения; компенсационные датчики моментов содержат спиральные печатные обмотки, размещенные в стесненных магнитных полях, образованных укрепленными в изолированных корпусах гироскопа и обращенными к диску одноименными полюсами постоянными магнитами компенсационных датчиков момента.1. A micromechanical vibrational gyroscope containing two isolated disk-shaped bodies with a torsion pendulum fixed between their ends with a gap, which includes: an axisymmetric disk with a mounting plate placed in its hole, connected to the disk by means of an elastic suspension, allowing the disk to rotate around the axis of symmetry (axis of excitation) and normal axes to it (output axis); an excitation torque sensor and an excitation generator, intended to excite oscillations of the disk around the axis of symmetry; compensation sensors of the moments created around output axes; capacitive sensors of the angles of rotation of the disk around the output axes, containing electrodes made on the ends of the two isolated gyroscope housings facing the disk, the electrodes being connected to compensation torque sensors via feedback signal amplifiers; pendulum torsional vibration control systems; gyro quadrature signal compensation system, characterized in that, in order to improve accuracy, the excitation moment sensor contains printed windings connected to the excitation signal generator, made on insulated end surfaces of the disk and having radially oriented sections located in magnetic fields normal to the end surfaces of the disk, and created by the permanent magnets of the excitation torque sensor fixed in the insulated gyroscope cases and facing the disc with opposite poles; compensation torque sensors contain spiral printed windings located in cramped magnetic fields formed by fixed magnets of the torque sensors fixed to the disk with the same poles facing the disk with the same poles.
2. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.1, отличающийся тем, что печатные обмотки датчика момента возбуждения и компенсационных датчиков момента размещены на обоих торцевых поверхностях диска, соединены между собой через отверстия в диске и соединены с выходами генератора сигнала возбуждения и входом системы регулировки крутильных колебаний маятника посредством дополнительно вводимых печатных токоподводов, выполненных на поверхностях упругого подвеса, контактных площадок, выполненных на поверхностях установочной пластины, и токоподводов, выполненных на изолированных дискообразных корпусах гироскопа.2. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 1, characterized in that the printed windings of the excitation torque sensor and compensation torque sensors are located on both end surfaces of the disk, interconnected through openings in the disk and connected to the outputs of the excitation signal generator and the input of the torsional vibration control system the pendulum by means of additionally introduced printed current leads made on the surfaces of the elastic suspension, contact pads made on the surfaces of the mounting plate, electrical connections made on the disc-shaped housings isolated gyroscope.
3. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.2, отличающийся тем, что усилители обратной связи размещены на обращенном от маятника торце первого изолированного дискообразного корпуса, электроды, выполненные на обращенном к маятнику торце первого изолированного дискообразного корпуса, связаны со входами усилителей обратной связи посредством металлизированных отверстий в теле первого изолированного корпуса и контактных площадок, выполненных на торцевой поверхности первого изолированного дискообразного корпуса, обращенной от маятника, а электроды, выполненные на обращенном к маятнику торце второго изолированного дискообразного корпуса, соединены с входами усилителей обратной связи посредством электропроводящих стоек, проходящих в окна крутильного маятника и в отверстия первого изолированного дискообразного корпуса.3. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 2, characterized in that the feedback amplifiers are located on the end face of the first isolated disk-shaped housing, the electrodes made on the end face of the first isolated disk-shaped housing are connected to the inputs of feedback amplifiers through metallized holes in the body of the first insulated housing and contact pads made on the end surface of the first insulated disk-shaped housing facing away from the loom ika and the electrodes formed on the end face facing the second pendulum insulated disc-shaped body connected to inputs of the feedback amplifier by means of electrically conductive pillars extending in a torsion pendulum and window openings in the first disc-shaped insulated housing.
4. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.2, отличающийся тем, что диск выполнен из пластины монокристаллического кремния с плоскостью среза (001) и связан с установочной пластиной через упругий подвес, содержащий дополнительно вводимую рамку и растяжки, соединенные с внутренней и наружной поверхностями рамки, причем растяжки ориентированы по кристаллографическим направлениям <100> и <010>.4. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 2, characterized in that the disk is made of a single crystal silicon wafer with a cut plane (001) and is connected to the mounting plate through an elastic suspension containing an additionally inserted frame and stretch marks connected to the inner and outer surfaces of the frame, moreover, the stretch marks are oriented in the crystallographic directions <100> and <010>.
5. Микромеханический вибрационный гироскоп по одному из пп.1, 2, 3, отличающийся тем, что диск выполнен из пластины монокристаллического кремния с плоскостью среза (001), а упругий подвес выполнен в виде четырех спиралей с прямолинейными участками, ориентированными по кристаллографическим направлениям <100> и <010>.5. A micromechanical vibration gyroscope according to one of claims 1, 2, 3, characterized in that the disk is made of a single-crystal silicon wafer with a cut plane (001), and the elastic suspension is made in the form of four spirals with rectilinear sections oriented along crystallographic directions < 100> and <010>.
6. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.5, отличающийся тем, что спирали упругого подвеса связаны с установочной пластиной непосредственно, а с диском через две дополнительно вводимые рамки, соединенные между собой и с диском через четыре растяжки, попарно ориентированные по кристаллографическим направлениям <100> и <010>.6. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 5, characterized in that the spirals of the elastic suspension are connected directly to the mounting plate, and to the disk through two additionally inserted frames connected to each other and to the disk through four extensions, pairwise oriented along crystallographic directions <100> and <010>.
7. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.5, отличающийся тем, что спирали упругого подвеса связаны с диском непосредственно, а с установочной пластиной через две дополнительно вводимые рамки, соединенные между собой и с установочной пластиной через четыре растяжки, попарно ориентированные по кристаллографическим направлениям <100> и <010>.7. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 5, characterized in that the spirals of the elastic suspension are connected directly to the disk, and to the mounting plate through two additionally inserted frames connected to each other and to the mounting plate through four extensions, pairwise oriented in crystallographic directions <100 > and <010>.
8. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.5, отличающийся тем, что постоянные магниты датчика момента возбуждения укреплены только в одном изолированном корпусе гироскопа, а в другом установлены цилиндрические магнитопроводящие вкладыши со скошенными торцами, обращенными к диску, причем обеспечивается возможность разворота вкладышей вокруг центральных осей их цилиндров.8. The micromechanical vibrational gyroscope according to claim 5, characterized in that the permanent magnets of the excitation moment sensor are mounted in only one insulated gyroscope housing, and in another there are cylindrical magnetically conductive liners with beveled ends facing the disk, and it is possible to turn the liners around the central axes their cylinders.
9. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.5, отличающийся тем, что зазоры между торцевыми поверхностями диска и изолированными дискообразными корпусами образованы посредством электропроводящих выступов, сформированных на обращенных к маятнику торцевых поверхностях дискообразных изолированных корпусов и соприкасающихся с контактными площадками на поверхности установочной пластины.9. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 5, characterized in that the gaps between the end surfaces of the disk and the insulated disk-shaped bodies are formed by electrically conductive protrusions formed on the end surfaces of the disk-shaped insulated bodies facing the pendulum and in contact with the contact pads on the surface of the mounting plate.
10. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.5, отличающийся тем, что зазоры между торцевыми поверхностями диска и изолированными дискообразными корпусами образованы посредством выступов, сформированных под контактными площадками на поверхностях установочной пластины.10. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 5, characterized in that the gaps between the end surfaces of the disk and the insulated disk-shaped bodies are formed by protrusions formed under the contact pads on the surfaces of the mounting plate.
11. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.5, отличающийся тем, что генератор сигнала возбуждения выполнен в виде управляемого напряжением автоколебательного генератора частоты, вход которого подключен через дополнительно вводимые первый и второй переключатели и дополнительно вводимые усилитель и формирователь сигнала управления к обмотке датчика момента возбуждения, а выход - к электродам емкостного датчика угла и двум дополнительно вводимым последовательно соединенным делителям частоты; выход первого делителя частоты подключен к управляющему входу дополнительно вводимого мостового переключателя тока, первая диагональ которого подключена к источнику тока, а вторая диагональ через дополнительно вводимые третий и четвертый переключатели - к обмотке датчиков момента возбуждения, причем входы управления переключателей связаны с выходами второго делителя частоты через дополнительно вводимый дешифратор.11. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 5, characterized in that the excitation signal generator is made in the form of a voltage-controlled self-oscillating frequency generator, the input of which is connected through additionally introduced first and second switches and an additionally inputted amplifier and driver of the control signal to the winding of the excitation moment sensor, and the output is to the electrodes of the capacitive angle sensor and two additionally introduced in series connected frequency dividers; the output of the first frequency divider is connected to the control input of an additionally introduced bridge current switch, the first diagonal of which is connected to a current source, and the second diagonal through an additionally introduced third and fourth switches to the winding of the excitation torque sensors, and the control inputs of the switches are connected to the outputs of the second frequency divider optionally entered decryptor.
12. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.11, отличающийся тем, что формирователь сигнала управления образован включенными последовательно измерителем амплитуды переменного напряжения и сумматором, второй вход которого подключен к дополнительно вводимому источнику опорного напряжения, а автоколебательный генератор частоты с первым делителем частоты, при нулевом управляющем напряжении, имеет настройку на частоту, меньшую резонансной частоты крутильных колебаний диска.12. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 11, characterized in that the driver of the control signal is formed by an alternating voltage amplitude meter and an adder connected in series, the second input of which is connected to an additionally input reference voltage source, and the self-oscillating frequency generator with the first frequency divider, with zero control voltage, is tuned to a frequency lower than the resonant frequency of the torsional vibrations of the disk.
13. Микромеханический вибрационный гироскоп по п.11, отличающийся тем, что формирователь сигнала управления образован измерителем фазы, опорный вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, и дополнительно выход усилителя сигнала управления подключен через последовательно соединенные измеритель амплитуды переменного напряжения и сумматор, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, ко входу усилителя мощности, выход которого подключен к первой диагонали мостового переключателя тока, а управляемый напряжением автоколебательный генератор частоты с первым делителем частоты при нулевом управляющем напряжении имеет настройку на резонансную частоту крутильных колебаний диска.
13. The micromechanical vibration gyroscope according to claim 11, characterized in that the driver of the control signal is formed by a phase meter, the reference input of which is connected to the output of the first frequency divider, and in addition, the output of the amplifier of the control signal is connected through a series-connected AC amplitude meter and adder, the second input which is connected to a reference voltage source, to the input of a power amplifier, the output of which is connected to the first diagonal of the bridge current switch, and yazheniem astable oscillator frequency to the first frequency divider at a zero control voltage has a setting to the resonant frequency of torsional vibrations of the disk.