RU2282152C1 - Device for converting signal from micromechanical vibration gyroscope - Google Patents

Device for converting signal from micromechanical vibration gyroscope Download PDF

Info

Publication number
RU2282152C1
RU2282152C1 RU2005110265/28A RU2005110265A RU2282152C1 RU 2282152 C1 RU2282152 C1 RU 2282152C1 RU 2005110265/28 A RU2005110265/28 A RU 2005110265/28A RU 2005110265 A RU2005110265 A RU 2005110265A RU 2282152 C1 RU2282152 C1 RU 2282152C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
axis
multiplier
phase
Prior art date
Application number
RU2005110265/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яков Анатольевич Некрасов (RU)
Яков Анатольевич Некрасов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority to RU2005110265/28A priority Critical patent/RU2282152C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2282152C1 publication Critical patent/RU2282152C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring technique.
SUBSTANCE: device comprises movable member, comb motor, capacitive pickups of movements of the movable mechanical member along the axis of the primary oscillations and output axis. The device has phase shifter made of a control device whose input is connected to the output of the capacitive pickup along the axis of the primary oscillations and demodulator whose first input is connected with the output of the capacitive pickup along the output axis and output is connected with the output of the low-frequency filter, and integrator. The input of the control of the phase shifter is connected with the output of the integrator whose input is connected with the output of the demodulator. The device can be additionally provided with summing amplifier, two multipliers and second phase shifter whose inputs are connected with the inputs of the first phase shifter and output, with the inputs of multipliers.
EFFECT: enhanced precision.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к микромеханическим гироскопам (ММГ) и устройствам преобразования сигналов в них.The invention relates to the field of measuring equipment, in particular to micromechanical gyroscopes (MMG) and signal conversion devices in them.

Известны микромеханические гироскопы и устройства преобразования электрических сигналов в них (см. патенты США №№ 6571630, 6715353, 5992233, 6370937, 5672949). Выходной сигнал датчика по выходной координате гироскопа может содержать помимо полезного сигнала помехи: квадратурную помеху (так называют составляющую сигнала, фаза которой сдвинута на 90° по отношению к полезной составляющей) и составляющие от силового сигнала. Разные методы подавления квадратурной помехи используются в технике: так, в гироскопе по пат. США № 6715353 используют параметрический резонанс, в устройствах по пат. США №№ 6571630, 5992233, 6370937 формируют напряжения на специальных электродах. Недостатком этих устройств является сложность конструкции, обусловленная необходимостью введения дополнительных электродов и контуров регулирования.Known micromechanical gyroscopes and devices for converting electrical signals into them (see US patent No. 6571630, 6715353, 5992233, 6370937, 5672949). The output signal of the sensor along the output coordinate of the gyroscope may contain, in addition to the useful interference signal: quadrature interference (the so-called signal component whose phase is shifted 90 ° with respect to the useful component) and components from the power signal. Different methods of suppressing quadrature interference are used in the technique: for example, in the gyroscope of US Pat. US No. 6715353 use parametric resonance, in devices according to US Pat. US No. 6571630, 5992233, 6370937 generate voltage on special electrodes. The disadvantage of these devices is the design complexity due to the need to introduce additional electrodes and control loops.

Устройство преобразования электрических сигналов ММГ, приведенное на фиг.8 пат. США № 6626039, является наиболее близким к предлагаемому устройству и выбрано в качестве прототипа.The device for converting electrical signals MMG shown in Fig.8 pat. US No. 6626039, is the closest to the proposed device and is selected as a prototype.

ММГ вибрационного типа по пат. США № 6626039, включает в себя подвижный механический элемент (ротор на торсионном подвесе), гребенчатый двигатель (на фиг.8 его электроды, обозначены Сt1, Сt2) и емкостные датчики перемещения ротора по оси первичных колебаний и выходной оси (на фиг.8 электроды, образующие с электронными узлами соответствующие датчики, обозначены Cs1, Cs2 и Cd1, Cd2). Емкостной датчик перемещения ротора по оси первичных колебаний включает в себя усилители 56, 57, демодулятор 62 и фильтр низкой частоты (ФНЧ) 63. Аналогично построен и емкостной датчик перемещения ротора по выходной оси (на элементах 58, 59, 64 и 65). Для возбуждения этих датчиков используется высокочастотный источник с противофазными выходами на элементах 51, 52, выходной сигнал которого поступает на демодуляторы 62, 64. Выходные сигналы этих емкостных датчиков поступают далее на вход устройства преобразования сигналов ММГ, которое содержит фазовращательное устройство (элемент 67) и демодулятор 66 с ФНЧ 68. На вход элемента 66 от емкостного датчика перемещения ротора по выходной оси поступает сигнал Uвх, содержащий полезную составляющую Uп и квадратурную помеху Uкв, которая совпадает по фазе с сигналом с выхода емкостных датчиков перемещения ротора по оси первичных колебаний.MMG vibration type according to US Pat. USA No. 6626039, includes a movable mechanical element (a rotor on a torsion suspension), a comb engine (in Fig.8 its electrodes are denoted With t1 , C t2 ) and capacitive sensors for moving the rotor along the axis of primary oscillations and the output axis (in Fig. 8, the electrodes forming the corresponding sensors with electronic nodes are designated C s1 , C s2 and C d1 , C d2 ). The capacitive sensor for moving the rotor along the axis of primary vibrations includes amplifiers 56, 57, a demodulator 62, and a low-pass filter (LPF) 63. A capacitive sensor for moving the rotor along the output axis is similarly constructed (on elements 58, 59, 64, and 65). To excite these sensors, a high-frequency source with antiphase outputs on the elements 51, 52 is used, the output signal of which is supplied to the demodulators 62, 64. The output signals of these capacitive sensors are then fed to the input of the MMG signal conversion device, which contains a phase-shifting device (element 67) and a demodulator 66 with a low-pass filter 68. At the input of element 66 from a capacitive sensor for moving the rotor along the output axis, a signal Uin is received containing the useful component Uп and the quadrature noise Uкв, which coincides in phase with a signal from the output of capacitive sensors for moving the rotor along the axis of the primary oscillations.

Uвх(t)=Uп(t)+Uкв(t)=UпSin(ωt)+Uкв Cos(ωt) (1)Uin (t) = Uп (t) + Uкв (t) = UпSin (ωt) + Uкв Cos (ωt) (1)

Вносимый фазовый сдвиг φ элемента 67 в идеальном случае равен 90°, что обеспечивает полное подавление квадратурной помехи Uкв.The introduced phase shift φ of element 67 is ideally 90 °, which provides complete suppression of the quadrature interference Uqu.

Однако в случае отклонения угла от 90° на угол α получим, что выходной сигнал демодулятора 66 Uвых(t)However, if the angle deviates from 90 ° by the angle α, we obtain that the output signal of the demodulator is 66 Uout (t)

Uвых(t)=Uвх(t) Sin (ωt+α) (2)Uout (t) = Uin (t) Sin (ωt + α) (2)

На выходе ФНЧ 68 после фильтрации высокочастотных составляющих сигнал U68 будет определяться выражениемAt the output of the low-pass filter 68, after filtering the high-frequency components, the signal U 68 will be determined by the expression

U68=UпCos (α)+Uкв Sin (α) (3)U 68 = UпCos (α) + Uкв Sin (α) (3)

Отметим, что влияние угла α проявляется в изменении масштабного коэффициента (первый член) и смещении нуля (второй член выражения 3). Причем влияние угла α (при малых α) на масштабный коэффициент значительно меньше, чем на смещение нуля даже при величинах Uп, Uкв одного порядка. А учитывая, что эти величины могут отличаться на несколько порядков, можно сделать заключение, что одной из основных причин, определяющих дрейф нуля ММГ, являются нестабильности вносимого фазового сдвига и большая величина квадратурной помехи.Note that the influence of the angle α is manifested in a change in the scale factor (first term) and a zero offset (second term in expression 3). Moreover, the influence of the angle α (for small α) on the scale factor is much smaller than on the zero offset even with the values of Uп, Uкв of the same order. And given that these values can differ by several orders of magnitude, we can conclude that one of the main reasons for the MMG zero drift is the instability of the introduced phase shift and the large value of the quadrature noise.

Отметим, что емкостные датчики ММГ могут быть запитаны от источника постоянного напряжения, как это показано в пат. США № 5672949 или в пат. США № 6253612 на фиг.3d. В этом случае элементы 51, 52 и 62-65 не используются, однако состав устройства преобразования электрических сигналов остается тем же.Note that the capacitive sensors MMG can be powered from a constant voltage source, as shown in US Pat. US No. 5672949 or in US Pat. USA No. 6253612 on fig.3d. In this case, the elements 51, 52 and 62-65 are not used, however, the composition of the electrical signal conversion device remains the same.

Изобретение решает задачу повышения точности ММГ.The invention solves the problem of improving the accuracy of MMG.

Поставленная задача в предлагаемом устройстве решается тем, что в устройство преобразования сигналов микромеханического гироскопа вибрационного типа введен интегратор, а фазовращательное устройство выполнено как управляемое устройство, при этом вход управления соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с выходом демодулятора.The problem in the proposed device is solved by the fact that an integrator is introduced into the signal conversion device of the vibration-type micromechanical gyroscope, and the phase-shifting device is designed as a controlled device, while the control input is connected to the integrator output, the input of which is connected to the demodulator output.

Кроме того, поставленная задача решается тем, что в устройство преобразования сигналов микромеханического гироскопа вибрационного типа введены суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходом емкостного датчика перемещения подвижного механического элемента по выходной оси, первый умножитель, первый вход которого подключен к выходу введенного суммирующего усилителя, дополнительный усилитель, вход которого подключен к выходу первого умножителя, второй умножитель, первый вход которого подключен к выходу дополнительного усилителя, выход второго умножителя соединен с вторым входом суммирующего усилителя, и второе управляемое фазовращательное устройство, при этом вторые входы введенных умножителей соединены с выходом второго фазовращательного устройства, входы которого соединены с одноименными входами первого фазовращательного устройства.In addition, the task is solved in that a summing amplifier is introduced into the signal conversion device of the vibration-type micromechanical gyroscope, the first input of which is connected to the output of the capacitive motion sensor of the moving mechanical element along the output axis, the first multiplier, the first input of which is connected to the output of the introduced summing amplifier, an additional amplifier, the input of which is connected to the output of the first multiplier, a second multiplier, the first input of which is connected to the output of the additional amplifier, the output of the second multiplier is connected to the second input of the summing amplifier, and a second controlled phase shifter, while the second inputs of the introduced multipliers are connected to the output of the second phase shifter, the inputs of which are connected to the inputs of the same phase shifter.

Кроме того, поставленная задача решается тем, что фазовращательное устройство выполнено в виде последовательно включенных фильтра низкой частоты умножителя и сумматора, при этом второй вход сумматора соединен с входом фильтра низкой частоты, а второй вход умножителя является входом управления фазовращательного устройства.In addition, the problem is solved in that the phase shifter is made in the form of series-connected low-pass filter of the multiplier and the adder, while the second input of the adder is connected to the input of the low-pass filter, and the second input of the multiplier is the control input of the phase shifter.

Основное преимущество предлагаемого изобретения (уменьшение влияния на точность ММГ, вносимого выходным каналом фазового сдвига и квадратурной помехи) обусловлено заявленной совокупностью признаков.The main advantage of the invention (reducing the effect on the accuracy of MMG introduced by the output channel of the phase shift and quadrature interference) is due to the claimed combination of features.

Заявленное устройство поясняется чертежами.The claimed device is illustrated by drawings.

На фиг.1 приведена блок - схема ММГ с предложенным устройством.Figure 1 shows the block diagram of the MMG with the proposed device.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:In figure 1, the following notation:

1 - ММГ1 - MMG

2, 3 - емкости датчика перемещения ротора по оси первичных колебаний2, 3 - capacitance of the rotor displacement sensor along the axis of primary vibrations

4, 5 - емкости датчика перемещения ротора по выходной оси4, 5 - capacitance of the rotor displacement sensor along the output axis

6, 7 - источники постоянного напряжения6, 7 - DC voltage sources

8, 9 - усилители с инвертирующим входом8, 9 - amplifiers with inverting input

10, 11 - резисторы10, 11 - resistors

12, 13 - конденсаторы12, 13 - capacitors

14 - демодулятор14 - demodulator

15 - фазовращательное устройство15 - phase shifter

16 - фильтр низкой частоты (ФНЧ) 16 - low-pass filter (low-pass filter)

17 - интегратор17 - integrator

На фиг.2 приведена блок-схема ММГ с вариантом выполнения предложенного устройства.Figure 2 shows the block diagram of MMG with an embodiment of the proposed device.

На фиг.2 (элементы 1-17 обозначены так же, как и на фиг.1) приняты следующие обозначения:In figure 2 (elements 1-17 are denoted in the same way as in figure 1) the following notation:

1 - ММГ1 - MMG

2, 3 - емкости датчика перемещения ротора по оси первичных колебаний2, 3 - capacitance of the rotor displacement sensor along the axis of primary vibrations

4, 5 - емкости датчика перемещения ротора по выходной оси4, 5 - capacitance of the rotor displacement sensor along the output axis

6, 7 - источники постоянного напряжения6, 7 - DC voltage sources

8, 9 - усилители с инвертирующим входом8, 9 - amplifiers with inverting input

10, 11 - резисторы10, 11 - resistors

12, 13 - конденсаторы12, 13 - capacitors

14 - демодулятор14 - demodulator

15 - фазовращательное устройство15 - phase shifter

16 - фильтр низкой частоты (ФНЧ)16 - low-pass filter (low-pass filter)

17-интегратор17-integrator

18 - суммирующий усилитель18 - summing amplifier

19 - узел суммирования19 - node summation

20 - усилитель20 - amplifier

21, 24 - умножители21, 24 - multipliers

22 - дополнительный усилитель22 - additional amplifier

23 - управляемое фазовращательное устройство23 - controlled phase shifter

На фиг.3 приведена блок-схема варианта выполнения управляемого фазовращательного устройства.Figure 3 shows a block diagram of an embodiment of a controlled phase shifter.

На фиг.3 приняты следующие обозначения:In figure 3, the following notation:

25 - усилитель25 - amplifier

26 - умножители26 - multipliers

27 - сумматор27 - adder

28, 29 - резисторы28, 29 - resistors

30 - конденсатор30 - capacitor

На фиг.4. приведена блок-схема ММГ с вариантом выполнения предложенного устройства.In figure 4. a block diagram of MMG with an embodiment of the proposed device.

Элементы 1-24 на фиг.4 имеют те же обозначения, что и на фиг.2.Elements 1-24 in figure 4 have the same designations as in figure 2.

31 - запоминающее устройство.31 is a storage device.

В ММГ 1 емкости датчика перемещения ротора по оси первичных колебаний 2,3 образованы гребенками, расположенными на подвижной массе или роторе и гребенками статоров, а емкости датчика перемещения ротора по выходной оси 4, 5 образованы подвижной массой или ротором и соответствующими электродами, расположенными на основании. К статорам и электродам, расположенным на основании, подключены выводы источников питания 6, 7. Общие выводы емкостей 2, 3 и 4, 5 подключены соответственно к инвертирующим входам усилителей 8, 9, между выходами которых и входами включены соответственно резисторы 10, 11 и конденсаторы 12, 13. Элементы 2, 3, 8, 10, 12 образуют емкостной датчик перемещения подвижного механического элемента по оси первичных колебаний, а элементы 4, 5, 9, 11, 13 образуют емкостной датчик перемещения подвижного механического элемента по выходной оси.In MMG 1, the capacities of the rotor displacement sensor along the axis of primary vibrations 2,3 are formed by combs located on the moving mass or rotor and the stators combs, and the capacities of the rotor displacement sensor along the output axis 4, 5 are formed by the moving mass or rotor and the corresponding electrodes located on the base . To the stators and electrodes located on the base, the leads of the power supplies 6, 7 are connected. The common leads of the capacities 2, 3 and 4, 5 are connected respectively to the inverting inputs of the amplifiers 8, 9, between the outputs of which and the inputs are connected, respectively, resistors 10, 11 and capacitors 12, 13. Elements 2, 3, 8, 10, 12 form a capacitive sensor for moving the movable mechanical element along the axis of primary vibrations, and elements 4, 5, 9, 11, 13 form a capacitive sensor for moving the movable mechanical element along the axis of the primary axis.

Предложенное устройство содержит демодулятор 14 и фазовращательное устройство 15. Вход ФНЧ 16 соединен с выходом демодулятора 14. Фазовращательное устройство 15 выполнено как управляемое, т.е. вносимый им сдвиг фазы может быть изменен путем подачи электрического сигнала на его вход, называемый входом управления. Между выходом демодулятора 14 и входом управления устройства 15 включен интегратор 17.The proposed device comprises a demodulator 14 and a phase shifter 15. The input of the low-pass filter 16 is connected to the output of the demodulator 14. The phase shifter 15 is designed as controlled, i.e. the phase shift introduced by it can be changed by applying an electrical signal to its input, called the control input. Between the output of the demodulator 14 and the control input of the device 15, an integrator 17 is turned on.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сигнал на выходе усилителя 9 (см. фиг.1) содержит полезную и квадратурную составляющие (см. выражение 1). Этот сигнал демодулятором 14 преобразуется в сигнал, пропорциональный угловой скорости вокруг оси чувствительности ММГ и величине Uкв Sin (α) (см. выражение (3)). В случае, когда вносимый фазовый сдвиг в выходном канале отличается от нуля или, точнее, от вносимого сдвига фазы в канале первичных колебаний, в предложенном устройстве на входе интегратора 17 появляется постоянный электрический сигнал, который вызывает изменение вносимого устройством 15 сдвига фазы, которое в свою очередь будет приводить к уменьшению составляющей, обусловленной квадратурной помехой. При этом благодаря тому что изменения выходного сигнала происходят до тех пор, пока входной сигнал не станет равным нулю, величина α в предложенном устройстве автоматически сводится к нулю. Для того чтобы в предложенном устройстве измеряемая угловая скорость не приводила к изменению угла α, постоянная времени интегрирования интегратора 17 должна быть достаточна большая. Например, если ММГ предназначен для измерения скорости изменения углов качки малотоннажного судна, интегратор должен иметь коэффициент передачи, равный единице при частотах порядка 0,001 Гц. В этом случае переменная составляющая на входе интегратора 17 будет существенно подавлена этим устройством и не будет приводить к изменению фазы выходного сигнала фазовращающего устройства.The signal at the output of amplifier 9 (see Fig. 1) contains the useful and quadrature components (see expression 1). This signal is converted by the demodulator 14 into a signal proportional to the angular velocity around the sensitivity axis of the MMG and the value of Uqu Sin (α) (see expression (3)). In the case when the introduced phase shift in the output channel is different from zero or, more precisely, from the introduced phase shift in the primary oscillation channel, a constant electric signal appears in the proposed device at the input of the integrator 17, which causes a change in the phase shift introduced by the device 15, which the queue will lead to a decrease in the component due to quadrature interference. Moreover, due to the fact that changes in the output signal occur until the input signal becomes equal to zero, the value of α in the proposed device is automatically reduced to zero. In order that in the proposed device the measured angular velocity does not lead to a change in the angle α, the integration time constant of the integrator 17 should be sufficiently large. For example, if the MMG is designed to measure the rate of change of the pitching angles of a small vessel, the integrator should have a transmission coefficient equal to unity at frequencies of the order of 0.001 Hz. In this case, the variable component at the input of the integrator 17 will be substantially suppressed by this device and will not lead to a change in the phase of the output signal of the phase shifter.

В устройстве на фиг.2 между выходом усилителя 9 и входом демодулятора 14 включен суммирующий усилитель 18, который образован последовательно соединенными узлом суммирования 19 и усилителем 20. Последовательно включенные умножитель 21, усилитель 22 и умножитель 24 включены между выходом усилителя 20 и входом узла суммирования 19. Управляемое фазовращательное устройство 23 включено между выходом усилителя 8 и вторыми входами умножителей 21, 24, а его вход управления соединен с выходом интегратора 17.In the device of FIG. 2, between the output of amplifier 9 and the input of demodulator 14, a summing amplifier 18 is connected, which is formed by series-connected summing unit 19 and amplifier 20. Serially connected multiplier 21, amplifier 22 and multiplier 24 are connected between the output of amplifier 20 and the input of summing unit 19 A controlled phase-shifting device 23 is connected between the output of the amplifier 8 and the second inputs of the multipliers 21, 24, and its control input is connected to the output of the integrator 17.

Устройство на фиг.2 работает следующим образом. В умножителе 21, работающем как синхронный детектор, выделяется составляющая входного сигнала, синфазная с опорным сигналом, т.е. с сигналом на выходе датчика перемещения ротора по оси первичных колебаний. Выделенная составляющая усилителем 22 усиливается и фильтруется. Отметим, что для фильтрации кратных гармоник усилитель должен иметь передаточную функцию, как у ФНЧ. Постоянная составляющая выходного сигнала усилителя 22 умножителем 24 преобразуется в сигнал, близкий по амплитуде и противоположный по фазе квадратурной помехе на выходе усилителя 9. Поэтому через усилитель 20 проходит уже только нескомпенсированная составляющая квадратурной помехи и полезный сигнал. Благодаря тому что уровень помехи уменьшен, возможно повышение его коэффициента усиления, что позволяет повысить точность ММГ. Автоматическая подстройка фазового сдвига на величину угла α, равного фазовому сдвигу, в выходном канале за счет сигнала интегратора 17 обеспечена в предложенном устройстве в устройствах 15 и 23. Это обеспечивает более точную компенсацию квадратурной помехи в усилителе 18 и ее подавление умножителем 14. Благодаря наличию автоматической подстройки фазового сдвига в устройствах 15 и 23 в ММГ можно выбирать резонансные частоты каналов близкими, что позволяет повысить точность ММГ без вредного влияния температуры на точность ММГ из-за изменения вносимого фазового сдвига в выходном канале.The device in figure 2 works as follows. In the multiplier 21 operating as a synchronous detector, an input signal component in phase with the reference signal is extracted, i.e. with a signal at the output of the rotor displacement sensor along the axis of the primary vibrations. The extracted component of the amplifier 22 is amplified and filtered. Note that for filtering multiple harmonics, the amplifier must have a transfer function, like a low-pass filter. The constant component of the output signal of the amplifier 22 by the multiplier 24 is converted into a signal that is close in amplitude and opposite in phase to the quadrature noise at the output of the amplifier 9. Therefore, only the uncompensated component of the quadrature interference and the useful signal pass through the amplifier 20. Due to the fact that the interference level is reduced, it is possible to increase its gain, which improves the accuracy of MMG. Automatic adjustment of the phase shift by the angle α equal to the phase shift in the output channel due to the signal of the integrator 17 is provided in the proposed device in devices 15 and 23. This provides more accurate compensation for quadrature noise in the amplifier 18 and its suppression by the multiplier 14. Thanks to the automatic adjusting the phase shift in devices 15 and 23 in the MMG, you can choose the resonant frequencies of the channels close, which allows to increase the accuracy of MMG without the harmful effects of temperature on the accuracy of MMG due to changes in wearable phase shift in the output channel.

В схеме на фиг.3 на усилителе 25 с помощью резисторов 28, 29, подключенных к его входу и выходу, и конденсатора 30 сформировано ФНЧ, вносящий фазовый сдвиг в выходной сигнал до 90°. Выход усилителя через умножитель 26 соединен с входом сумматора 27, другой вход которого соединен с резистором 28. Фаза сигнала на выходе сумматора 27 зависит от коэффициента передачи умножителя 26. Последний пропорционален напряжению на входе управления (на фиг.3 - вывод Упр). Таким образом, в устройстве на фиг.3 достигается изменение сдвига фазы выходного сигнала путем изменения напряжения на одном из входов. Необходимый постоянный сдвиг фазы может быть обеспечен с помощью известных корректирующих звеньев на пассивных элементах. Отметим, что при необходимости сохранения амплитуды выходного сигнала фазосдвигающего устройства может быть использована известная схема автоматического регулирования усиления или в качестве фазосдвигающего устройства может быть использована схема фазовой автоподстройки частоты.In the circuit of FIG. 3, an amplifier low-pass filter is formed on the amplifier 25 using resistors 28, 29 connected to its input and output and capacitor 30, introducing a phase shift in the output signal up to 90 °. The output of the amplifier through the multiplier 26 is connected to the input of the adder 27, the other input of which is connected to the resistor 28. The phase of the signal at the output of the adder 27 depends on the transmission coefficient of the multiplier 26. The latter is proportional to the voltage at the control input (Fig. 3 shows the output of Control). Thus, in the device of Fig. 3, a change in the phase shift of the output signal is achieved by changing the voltage at one of the inputs. The necessary constant phase shift can be achieved using known corrective links on passive elements. Note that, if it is necessary to maintain the amplitude of the output signal of the phase shifting device, the known automatic gain control circuit can be used or a phase locked loop can be used as a phase shifting device.

В схеме на фиг.4 между выходом интегратора и входами фазосдвигающих устройств 15, 23 введено запоминающее устройство 31, например усилитель выборки-хранения.In the circuit of FIG. 4, a storage device 31, for example a sample-storage amplifier, is inserted between the output of the integrator and the inputs of the phase shifting devices 15, 23.

Устройство на фиг.4 работает аналогично устройству на фиг.2 при работе усилителя выборки-хранения в режиме выборки. Этот режим целесообразно использовать, когда ММГ находится на объекте, не совершающем продолжительную циркуляцию, или неподвижном. Устройство 31 целесообразно переводить в режим хранения при начале движения или циркуляции. В этом случае напряжение на выходе интегратора 17, соответствующее сдвигу фазы, необходимому для максимального подавления квадратурной помехи, будет сохранено. Повторные переходы в режим выборки устройства 31 возможны при соответствующих состояниях объекта с установленным на нем ММГ.The device in FIG. 4 operates similarly to the device in FIG. 2 when the sample-storage amplifier is in sample mode. It is advisable to use this mode when the MMG is on an object that does not perform continuous circulation, or is stationary. The device 31, it is advisable to transfer to storage mode at the beginning of movement or circulation. In this case, the voltage at the output of the integrator 17, corresponding to the phase shift necessary for the maximum suppression of quadrature interference, will be saved. Repeated transitions to the sampling mode of the device 31 are possible with the corresponding state of the object with MMG installed on it.

Предлагаемое устройство допускает использование и с другими типами емкостных датчиков, описанных в литературе (например, в пат. США № 6253612, фиг.3).The proposed device can be used with other types of capacitive sensors described in the literature (for example, in US Pat. No. 6253612, figure 3).

Claims (3)

1. Устройство преобразования сигналов микромеханического гироскопа вибрационного типа, включающего в себя подвижный механический элемент, гребенчатый двигатель и емкостные датчики перемещения подвижного механического элемента по оси первичных колебаний и выходной оси, содержащее фазовращательное устройство, вход которого подключен к выходу емкостного датчика по оси первичных колебаний и демодулятор, первый вход которого подключен к выходу фазовращательного устройства, второй вход соединен с выходом емкостного датчика по выходной оси, а выход демодулятора соединен с входом фильтра низкой частоты, отличающееся тем, что в него введен интегратор, а фазовращательное устройство выполнено как управляемое устройство, при этом вход управления соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с выходом демодулятора.1. A signal conversion device of a vibration-type micromechanical gyroscope, including a movable mechanical element, a comb engine and capacitive displacement sensors of a movable mechanical element along the axis of primary oscillations and an output axis, comprising a phase-shifting device whose input is connected to the output of the capacitive sensor along the axis of primary oscillations and a demodulator, the first input of which is connected to the output of the phase shifter, the second input is connected to the output of the capacitive sensor at the output B, and the output of the demodulator is connected to the input low-frequency filter, characterized in that it entered the integrator and fazovraschatelnoe device is configured as a controlled device, the control input coupled to the output of the integrator, which input is connected to the output of the demodulator. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введены суммирующий усилитель, первый вход которого соединен с выходом емкостного датчика перемещения подвижного механического элемента по выходной оси, первый умножитель, первый вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя, дополнительный усилитель, вход которого подключен к выходу первого умножителя, второй умножитель, первый вход которого подключен к выходу дополнительного усилителя, выход второго умножителя соединен со вторым входом суммирующего усилителя, и второе управляемое фазовращательное устройство, при этом вторые входы введенных умножителей соединены с выходом второго фазовращательного устройства, входы которого соединены с одноименными входами первого фазовращательного устройства.2. The device according to claim 1, characterized in that a summing amplifier is introduced into it, the first input of which is connected to the output of the capacitive sensor for moving the movable mechanical element along the output axis, the first multiplier, the first input of which is connected to the output of the summing amplifier, an additional amplifier, an input which is connected to the output of the first multiplier, the second multiplier, the first input of which is connected to the output of the additional amplifier, the output of the second multiplier is connected to the second input of the summing amplifier, and the second control a removable phase-shifting device, while the second inputs of the introduced multipliers are connected to the output of the second phase-shifting device, the inputs of which are connected to the same inputs of the first phase-shifting device. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фазовращательное устройство выполнено в виде последовательно включенных фильтра низкой частоты, умножителя и сумматора, при этом второй вход сумматора соединен с входом фильтра низкой частоты, а второй вход умножителя является входом управления фазовращательного устройства.3. The device according to claim 1, characterized in that the phase shifter is made in the form of a series-connected low-pass filter, a multiplier and an adder, with the second input of the adder connected to the input of the low-pass filter, and the second input of the multiplier is a control input of the phase shifter.
RU2005110265/28A 2005-03-30 2005-03-30 Device for converting signal from micromechanical vibration gyroscope RU2282152C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110265/28A RU2282152C1 (en) 2005-03-30 2005-03-30 Device for converting signal from micromechanical vibration gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005110265/28A RU2282152C1 (en) 2005-03-30 2005-03-30 Device for converting signal from micromechanical vibration gyroscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2282152C1 true RU2282152C1 (en) 2006-08-20

Family

ID=37060672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005110265/28A RU2282152C1 (en) 2005-03-30 2005-03-30 Device for converting signal from micromechanical vibration gyroscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2282152C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2466257A1 (en) Method for matching the natural frequencies of the drive and sense oscillators in a vibrating coriolis gyroscope
US5024104A (en) Combined output and drive circuit for a mass flow transducer
EP2096759B1 (en) Sigma-delta type analog-to-digital (ad) converter and angular velocity sensor using same
US5806364A (en) Vibration-type angular velocity detector having sensorless temperature compensation
US9201091B2 (en) Accelerometer control systems
KR100758426B1 (en) Operating method for a coliolis gyroscope and evaluation/adjustment electronic system and pulse modulator suitable therefor
AU729551B2 (en) A digital control system for a vibrating structure gyroscope
US9869552B2 (en) Gyroscope that compensates for fluctuations in sensitivity
JPH07170152A (en) Method for filtering input signal and tracking filter
RU2388999C1 (en) Micromechanical gyroscope (versions) and adjustment methods thereof, based on using amplitude-modulated quadrature testing effect
JP2009229152A (en) Angular velocity sensor
Cui et al. Enhanced temperature stability of scale factor in MEMS gyroscope based on multi parameters fusion compensation method
RU2344374C1 (en) Electrode structure for micromechanical gyroscope and micromechanical gyroscope with such structure (versions)
RU2301970C1 (en) Micro-mechanical vibration gyroscope
RU2282152C1 (en) Device for converting signal from micromechanical vibration gyroscope
RU2447403C1 (en) Micromechanical gyroscope
RU2308682C1 (en) Method of adjusting resonance frequency of suspension of movable mass of gyroscope
RU2274833C1 (en) Device for transforming signals of micro-mechanical vibration-type gyroscope
RU2320962C1 (en) Electrode structure for micro-mechanical gyroscope and micro-mechanical gyroscope on base of that structure
RU2316731C1 (en) Method for adjusting resonance frequency of mobile mass suspension of micro-mechanical gyroscope with deep check connection on basis of speed of movement of mobile mass along secondary oscillations axis and a micro-mechanical gyroscope
RU2471149C2 (en) Compensation-type micromechanical gyroscope
RU2708907C1 (en) Solid-state wave gyroscope
RU2714955C1 (en) Method for compensation of in-phase interference in micromechanical gyroscope
RU178349U1 (en) Micromechanical gyroscope
RU2656119C2 (en) Micromechanical gyroscope

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090331