RU2056038C1 - Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа - Google Patents
Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2056038C1 RU2056038C1 RU93015907A RU93015907A RU2056038C1 RU 2056038 C1 RU2056038 C1 RU 2056038C1 RU 93015907 A RU93015907 A RU 93015907A RU 93015907 A RU93015907 A RU 93015907A RU 2056038 C1 RU2056038 C1 RU 2056038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metallized
- resonator
- hemisphere
- quartz glass
- hemispherical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Использование: в конструкции датчиков инерциальной информации, основанных на инертных свойствах упругих волн, конкретнее в волновых твердотельных гироскопах для измерения углового перемещения. Сущность изобретения: резонатор содержит полусферическую оболочку, металлизированную снаружи от полюса до уровня, равного половине радиуса полусферы, снабженную металлизированными балансировочными зубцами, соединенными токопроводящими дорожками снаружи с металлизированной частью полусферы, внутри - со сквозной металлизированной осесимметричной ножкой. 1 ил.
Description
Изобретение относится к конструкции датчиков инерциальной информации, основанных на инертных свойствах упругих волн. Свойство инертности упругих волн в полусферических резонаторах используется в волновых твердотельных гироскопах для измерения углового перемещения. Поворот волнового твердотельного гироскопа вокруг оси на угол Ω приведет к повороту стоячей волны в резонаторе на угол ψ, пропорциональный Ω. Самопроизвольный угловой дрейф волны (ошибка прибора) обратно пропорционален добротности полусферического резонатора Q, поэтому добротность полусферического резонатора должна быть высокой.
Известен полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа, содержащий металлизированную полусферическую оболочку с металлизированными балансировочными зубцами вдоль кромки, расположенную на сквозной металлизированной осесимметричной ножке. Внешняя металлизированная полусфера соединена с электрической схемой через металлизированную ножку, расположенную с внешней стороны, а внутренняя металлизированная полусфера соединена с электрической схемой через металлизированную ножку, расположенную с внутренней стороны. Внешняя металлизация полусферического резонатора позволяет реализовать параметрическое возбуждение резонатора и электростатическую балансировку резонатора, а внутренняя металлизация служит в качестве одной из обкладок емкостных датчиков перемещения и позволяет определить угловое положение стоячей волны. Однако нанесение металлического покрытия сильно уменьшает добротность полусферического резонатора. Так, по данным авторов, добротность полусферического резонатора из кварцевого стекла после нанесения металлического покрытия из хрома толщиной 200 составила: Qk=5,18 · 106, а потери соответственно: Рk=Q =19,3 · 10-8. Добротность неметаллизированного резонатора составляла: Qн=28,18 · 106, а потери соответственно Рн=Q =3,5 · 10-8. Внесенные при нанесении металлического слоя потери составляют Рс=Рк-Рн= 15,8 · 10-8, т.е. они оказались примерно в 5 раз выше, чем потери в самом резонаторе. Другим недостатком известного резонатора является сильная зависимость добротности в разных направлениях от температуры. Хотя кварцевое стекло является высокостабильным материалом с небольшим температурным коэффициентом потерь, температурные свойства резонатора в целом определяются главным образом температурными свойствами металлического покрытия, которые для металлов в несколько раз хуже, чем для кварцевого стекла.
Предложенный резонатор позволяет устранить указанный недостаток, то есть позволяет избежать существенного изменения добротности при нанесении металлического покрытия и сохранить его характеристики при изменении температуры.
Предложенный резонатор из кварцевого стекла содержит полусферическую оболочку снаружи металлизированную от полюса до уровня, равного половине радиуса полусферы, снабженную металлизированными балансировочными зубцами, соединенными токопроводящими дорожками снаружи с металлизированной частью полусферы, внутри со сквозной металлизированной осесимметричной ножкой.
Предложенный резонатор отличается тем, что полусферическая оболочка снаружи металлизирована от полюса до уровня, равного половине радиуса полусферы причем металлизированные поверхности балансировочных зубцов соединены токопроводящими дорожками снаружи с металлизированной частью полусферы, внутри со сквозной ножкой.
Возникновение дополнительных потерь энергии в полусферическом резонаторе после его металлизации, связано с неупругой деформацией материала металлического слоя на поверхности кварцевого стекла при колебаниях. Однако при колебаниях сферического сегмента в движении участвует практически лишь небольшая часть оболочки вблизи свободного края. Колебанием участков сферического сегмента, удаленных от полюса полусферы до уровня, меньшего чем половина радиуса полусферы, можно пренебречь. Металлический слой на балансировочных зубцах при колебаниях практически не деформируется и на добротность резонатора не влияет. В предложенном резонаторе поверхность, участвующая в движении, в основном свободна от металлического слоя. Покрытыми остаются лишь места, занятые токопроводящими дорожками. В результате вносимые при металлизации потери существенно уменьшаются. Однако с наружной стороны необходимо иметь металлизированный участок полусферы для осуществления параметрического возбуждения резонатора. Эффективность параметрического возбуждения падает по мере удаления этого металлизированного участка от кромки оболочки, поэтому предложенный полусферический резонатор из кварцевого стекла металлизирован снаружи до уровня, равного половине радиуса полусферы. При меньшем размере металлизированной области резко уменьшится эффективность параметрического возбуждения, при большем будут резко возрастать потери в металлическом слое.
На чертеже показан предлагаемый резонатор.
Полусферический резонатор из кварцевого стекла содержит оболочку 1 с балансировочными зубцами 2, расположенную на сквозной металлизированной осесимметричной ножке 3. Часть полусферы 4 от полюса до уровня, равного половине радиуса полусферы, снаружи металлизирована. Металлизированные поверхности балансировочных зубцов снаружи соединены токопроводящими дорожками 5 с металлизированной частью полусферы 4, внутри со сквозной ножкой токопроводящими дорожками 6.
Предложенный полусферический резонатор из кварцевого стекла работает следующим образом.
Механические колебания поддерживают системой параметрического возбуждения гироскопа путем приложения сил к металлизированной до уровня, равного половине радиуса полусферы, наружной части полусферы 4. Электростатическая балансировка резонатора осуществляют электростатически, путем приложения кулоновских сил к наружной металлизированной поверхности балансировочных зубцов 2. Измерение положения стоячей волны осуществляют емкостными датчиками, причем внутренние металлизированные поверхности балансировочных зубцов 2 служат обкладками емкостных датчиков. Изменение зазора между датчиком и колеблющейся кромкой полусферического резонатора преобразуют в гироскопе в информационный сигнал.
Оценим потери, вносимые при металлизации предложенного полусферического резонатора. При числе балансировочных зубцов равном 16 и ширине токопроводящих дорожек менее π D/100, где D диаметр резонатора, площадь металлического покрытия уменьшится более, чем в 6 раз, что приведет к такому же уменьшению потерь, вносимых при металлизации.
Предложенный резонатор позволяет уменьшить изменение добротности при металлизации примерно в 6-10 раз, а также имеет более высокую температурную стабильность характеристик, что позволяет использовать его в гироскопических приборах высокого класса точности.
Claims (1)
- ПОЛУСФЕРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА ВОЛНОВОГО ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ГИРОСКОПА, содержащий металлизированную полусферическую оболочку с металлизированными балансировочными зубцами, расположенную на сквозной металлизированной осесимметричной ножке, отличающийся тем, что полусферическая оболочка снаружи металлизирована от полюса до уровня, равного половине радиуса полусферы, причем металлизированные поверхности балансировочных зубцов соединены токопроводящими дорожками снаружи с металлизированной частью полусферы, внутри - со сквозной ножкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93015907A RU2056038C1 (ru) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93015907A RU2056038C1 (ru) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2056038C1 true RU2056038C1 (ru) | 1996-03-10 |
RU93015907A RU93015907A (ru) | 1997-02-20 |
Family
ID=20139302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93015907A RU2056038C1 (ru) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2056038C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000034741A1 (fr) * | 1998-12-04 | 2000-06-15 | Nauchno-Proizvodstvennoe Predpriyatie 'medicon' | Procede d'equilibrage du resonateur hemispherique d'un gyroscope a corps solide ondulaire |
WO2002029361A1 (fr) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | Federalnoe Gosvdarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie "Izhevsky Elektromekhanichesky Zavod "Kupol" Fgup "Iemz" Kupol" | Gyroscope statique a logique ondulatoire |
RU2460969C1 (ru) * | 2008-09-16 | 2012-09-10 | Сажем Дефанс Секюрите | Резонатор для датчика углового параметра |
RU2526217C1 (ru) * | 2013-01-29 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" | Способ балансировки металлического зубчатого резонатора волнового твердотельного гироскопа |
RU187102U1 (ru) * | 2018-09-27 | 2019-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Резонатор твердотельного волнового гироскопа |
RU193215U1 (ru) * | 2019-04-29 | 2019-10-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Зубчатый резонатор инерциального микромеханического датчика |
RU2717262C1 (ru) * | 2019-10-09 | 2020-03-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления сферического резонатора |
-
1993
- 1993-03-25 RU RU93015907A patent/RU2056038C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 4951508, кл. 73/505, 1990. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000034741A1 (fr) * | 1998-12-04 | 2000-06-15 | Nauchno-Proizvodstvennoe Predpriyatie 'medicon' | Procede d'equilibrage du resonateur hemispherique d'un gyroscope a corps solide ondulaire |
WO2002029361A1 (fr) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | Federalnoe Gosvdarstvennoe Unitarnoe Predpriyatie "Izhevsky Elektromekhanichesky Zavod "Kupol" Fgup "Iemz" Kupol" | Gyroscope statique a logique ondulatoire |
RU2460969C1 (ru) * | 2008-09-16 | 2012-09-10 | Сажем Дефанс Секюрите | Резонатор для датчика углового параметра |
RU2526217C1 (ru) * | 2013-01-29 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" | Способ балансировки металлического зубчатого резонатора волнового твердотельного гироскопа |
RU187102U1 (ru) * | 2018-09-27 | 2019-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Резонатор твердотельного волнового гироскопа |
RU193215U1 (ru) * | 2019-04-29 | 2019-10-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Зубчатый резонатор инерциального микромеханического датчика |
RU2717262C1 (ru) * | 2019-10-09 | 2020-03-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления сферического резонатора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107014366B (zh) | 一种基于静电激励与检测的圆柱壳体振动陀螺 | |
US9476710B2 (en) | Axially symmetric Coriolis vibratory gyroscope (variants) | |
US9568314B2 (en) | Bell-shaped vibrator type angular rate gyro | |
JP2002543374A (ja) | ジャイロスコープセンサおよびその応用を構成する回転測定装置 | |
JPH04504617A (ja) | ジャイロに意図されたセンサー素子 | |
RU2056038C1 (ru) | Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа | |
JP2009500618A (ja) | 最適化された容量性容積を有する素子 | |
KR100523650B1 (ko) | 진동회전센서전자장치내정량화잡음을줄이기위한제어방법및그장치 | |
CN117490670A (zh) | 一种半球谐振陀螺装配方法及装置 | |
JP2015219233A (ja) | 質量負荷型コリオリ振動ジャイロスコープ | |
US6647785B2 (en) | Nuclear radiation hard high accuracy rotation sensor system | |
Leger | Quapason- A new low-cost vibrating gyroscope | |
RU93015907A (ru) | Полусферический резонатор из кварцевого стекла волнового твердотельного гироскопа | |
US6437490B1 (en) | Vibration gyroscope | |
US20240053147A1 (en) | Vibrating gyrometer with planar structure | |
US6281619B1 (en) | Vibration gyro | |
JP2001194148A (ja) | 振動ジャイロ | |
JP3419632B2 (ja) | 角速度センサ素子及び角速度検出装置 | |
RU2744820C1 (ru) | Резонатор твердотельного волнового гироскопа | |
Perelyaev | Current State of Wave Solid-State Gyroscopes. Development Prospects in Applied Gyroscopy | |
RU2357213C1 (ru) | Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа | |
Zhuravlev et al. | WAVE SOLID-STATE GYROSCOPE-THE INERTIAL SENSOR OF NEW GENERATION | |
KR100258173B1 (ko) | 공진형 마이크로 자이로스코프 및 그 제조 방법과 이를 이용한 각속도 측정 방법 | |
JPH06281465A (ja) | 弾性表面波ジャイロスコープ | |
RU2375678C1 (ru) | Микромеханический гироскоп rr-типа |