RU2346239C1 - Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented - Google Patents
Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented Download PDFInfo
- Publication number
- RU2346239C1 RU2346239C1 RU2007128021/28A RU2007128021A RU2346239C1 RU 2346239 C1 RU2346239 C1 RU 2346239C1 RU 2007128021/28 A RU2007128021/28 A RU 2007128021/28A RU 2007128021 A RU2007128021 A RU 2007128021A RU 2346239 C1 RU2346239 C1 RU 2346239C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- primary
- output
- oscillations
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение относится к гироскопам вибрационного типа, измеряющим угловую скорость основания, в частности к микромеханическим гироскопам (ММГ), в которых под действием электростатических сил, создаваемых гребенчатым двигателем, подвижная масса (ПМ), подвешенная на двухосном резонансном подвесе, совершает первичные колебания. При появлении угловой скорости основания на ПМ действует момент Кориолиса, в результате чего ПМ совершает вторичные колебания на той же частоте с амплитудой, пропорциональной скорости основания [В.Г. Пешехонов и др. Результаты разработки микромеханического гироскопа. В кн.: XII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам 23-25 мая 2005 г., стр.268-274, рис.1].This invention relates to vibrational gyroscopes that measure the angular velocity of the base, in particular to micromechanical gyroscopes (MMG), in which, under the action of electrostatic forces created by a comb engine, a moving mass (PM) suspended on a biaxial resonant suspension performs primary oscillations. When the angular velocity of the base appears, the Coriolis moment acts on the PM, as a result of which the PM performs secondary oscillations at the same frequency with an amplitude proportional to the base velocity [V.G. Peshekhonov et al. Results of the development of a micromechanical gyroscope. In the book: XII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems May 23-25, 2005, pp. 268-274, Fig. 1].
Упрощенное уравнение движения, описывающее вторичные колебания ПМ, записывается в виде [см. В.Я.Распопов. Микромеханические приборы. Учебное пособие. Тул. гос. университет, г.Тула, 2004 г., 382 стр.]:The simplified equation of motion, which describes the secondary vibrations of the PM, is written as [see V.Ya. Raspopov. Micromechanical devices. Tutorial. Tool state University, Tula, 2004, 382 pp.]:
где mx, х - масса и перемещение ПМ по оси вторичных колебаний х, сx, kx - коэффициенты демпфирования и жесткости подвеса ПМ по оси х; Ωz - угловая скорость основания, у - перемещение ПМ по оси первичных колебаний у.where m x , x is the mass and movement of the PM along the axis of secondary oscillations x, with x , k x are the damping and stiffness coefficients of the PM suspension along the x axis; Ω z is the angular velocity of the base, y is the movement of the PM along the axis of primary oscillations of y.
Уравнение (1) описывает динамику идеального ММГ. Из-за технологических погрешностей изготовления чувствительного элемента, для описания вторичных колебаний реального ММГ используется уравнение [см. A.Sricantha Phani, and Ashwin A Seshia Identificaton of Anisoelasticity and Nonproportional Damping in MEMS Gyroscopes, NSTI-Nanotech 2004, Vol.2, pp.343-346]:Equation (1) describes the dynamics of an ideal MMG. Due to technological errors in the manufacture of the sensitive element, the equation is used to describe the secondary vibrations of a real MMG [see A.Sricantha Phani, and Ashwin A Seshia Identificaton of Anisoelasticity and Nonproportional Damping in MEMS Gyroscopes, NSTI-Nanotech 2004, Vol.2, pp.343-346]:
где cxy, kxy - коэффициенты перекрестных демпфирования и жесткости подвеса. Наличие этих коэффициентов в уравнении (2) свидетельствует о том, что ПМ на неподвижном основании кроме первичных колебаний по оси у, совершает колебания по оси х, которые вносят ошибку в работу ММГ. Необходимо отметить, это сложные колебания, представляющие собой сумму двух колебаний различной природы возникновения. Первая составляющая этих колебаний, обусловленная наличием cxy, синфазна колебаниям, вызванным действием на ПМ момента Кориолиса при появлении угловой скорости основания. Вторая составляющая синфазна первичным колебаниям и, следовательно, на 90 градусов сдвинута по отношению к колебаниям, вызванным моментом Кориолиса. Присутствие этих колебаний вызывает нестабильность масштабного коэффициента и дрейф нуля, уменьшает динамический диапазон ММГ [Т.А.Андреева, Я.В.Беляев. Исследование влияния квадратурной помехи на работу микромеханического гироскопа. // Навигация и управление движением. - Материалы VIII конференции молодых ученых, 2007]. Такие ММГ обладают невысокой чувствительностью, так как работают с малым механическим коэффициентом усиления, значительное увеличение которого из-за наличия описанных выше колебаний приведет к большим нелинейностям.where c xy , k xy are the coefficients of cross damping and stiffness of the suspension. The presence of these coefficients in equation (2) indicates that the PM on a fixed base, in addition to the primary oscillations along the y axis, oscillates along the x axis, which introduce an error into the MMG operation. It should be noted that these are complex vibrations, which are the sum of two vibrations of different origin. The first component of these oscillations, due to the presence of c xy , is in phase with the oscillations caused by the action of the Coriolis moment on the PM when the angular velocity of the base appears. The second component is in phase with the primary oscillations and, therefore, is shifted 90 degrees with respect to the oscillations caused by the Coriolis moment. The presence of these oscillations causes instability of the scale factor and zero drift, reduces the dynamic range of MMG [T.A. Andreeva, Ya.V. Belyaev. Investigation of the influence of quadrature interference on the operation of a micromechanical gyroscope. // Navigation and motion control. - Materials of the VIII conference of young scientists, 2007]. Such MMGs have a low sensitivity, since they work with a low mechanical gain, a significant increase of which due to the presence of the oscillations described above will lead to large nonlinearities.
Таким образом, в ММГ необходимо подавлять нежелательные колебания ПМ по оси вторичных колебаний. Для чего необходимо точно определять перекрестные коэффициенты подвеса cxy и kxy.Thus, in MMG it is necessary to suppress unwanted PM vibrations along the axis of secondary vibrations. Why it is necessary to accurately determine the cross-section coefficients of the suspension c xy and k xy .
Известен способ определения коэффициентов cxy и kxy, заключающийся в измерении матрицы амплитудно-частотной характеристики за счет возбуждения ПМ вдоль одной из степеней свободы и измерении ее реакции вдоль другой степени свободы [см. А.Srikantha Phani, and Ashwin A Seshia Identification of Anisoelasticity and Nonproportional Damping in MEMS Gyroscopes, NSTI-Nanotech 2004, Vol.2, pp.343-346].A known method for determining the coefficients c xy and k xy , which consists in measuring the matrix of the amplitude-frequency characteristics due to the excitation of the PM along one of the degrees of freedom and measuring its reaction along a different degree of freedom [see A. Srikantha Phani, and Ashwin A Seshia Identification of Anisoelasticity and Nonproportional Damping in MEMS Gyroscopes, NSTI-Nanotech 2004, Vol.2, pp.343-346].
Недостатками этого способа являются: сложность точного измерения амплитудно-частотной характеристики ММГ, так как это высокодобротное резонансное звено, резонансная частота которого может изменяться от внешних факторов, громоздкие математические вычисления, основанные на измеренных значениях матрицы амплитудно-частотной характеристики, при ошибочных измерениях которой будет накапливаться погрешность определения коэффициентов сxy и kxy, в результате чего колебания, обусловленные этими коэффициентами, будут скомпенсированы неточно.The disadvantages of this method are: the difficulty of accurately measuring the amplitude-frequency characteristics of the MMG, since it is a high-quality resonant link, the resonant frequency of which can vary from external factors, cumbersome mathematical calculations based on the measured values of the matrix of the amplitude-frequency characteristics, which will accumulate during erroneous measurements the error in determining the coefficients with xy and k xy , as a result of which the vibrations caused by these coefficients will not be accurately compensated .
Известен еще один способ определения коэффициента перекрестной жесткости kxy, в основе которого лежит выражение А-8 [см. пат. США №US 6,571,630 В1]. Недостатком этого способа является то, что в выражение А-8 входит неизвестный, трудно измеримый параметр γ - угол отклонения реальной оси х от своего номинального положения, величина которого принимает значения порядка 1·10-4 рад.There is another way to determine the coefficient of cross stiffness k xy , which is based on the expression A-8 [see US Pat. US No. US 6,571,630 B1]. The disadvantage of this method is that the expression A-8 includes an unknown, difficult to measure parameter γ — the angle of deviation of the real x axis from its nominal position, the value of which takes values of the order of 1 · 10 -4 rad.
В качестве прототипа выбрано устройство, описанное в пат. РФ №2301970 С1, содержащее подвижный механический элемент, две пары электродов по оси вторичных колебаний, одна из которых является измерительной, другая - силовой, последовательно соединенные усилитель и дифференцирующее звено, включенные между парами электродов по оси вторичных колебаний, последовательно соединенные фазовращательное звено и демодулятор, при этом вход фазовращательного звена подключен к выходу емкостного датчика по оси первичных колебаний, устройство подавления квадратуры, подключенное между выходом дифференцирующего звена и входом демодулятора, второй вход которого подключен к выходу емкостного датчика по оси первичных колебаний.As a prototype of the selected device described in US Pat. RF №2301970 C1, containing a movable mechanical element, two pairs of electrodes along the axis of secondary vibrations, one of which is a measuring one, the other is a power one, a serially connected amplifier and a differentiating element, connected between pairs of electrodes along the axis of secondary vibrations, a series-connected phase-shifting link and a demodulator wherein the input of the phase-shifting link is connected to the output of the capacitive sensor along the axis of the primary oscillations, a quadrature suppression device connected between the output of the differentiating link and the input of the demodulator, the second input of which is connected to the output of the capacitive sensor along the axis of the primary oscillations.
Недостатком прототипа является то, что это устройство позволяет лишь косвенно оценить величину коэффициента kxy, наличие которого вызывает колебания ПМ на неподвижном основании вокруг оси вторичных колебаний, синфазные первичным колебаниям ПМ, при этом, не учитывает колебания ПМ, обусловленных наличием коэффициента cxy, а, следовательно, компенсация колебаний осуществляется не полностью и существенно повысить точность ММГ не удастся.The disadvantage of the prototype is that this device allows only indirectly to estimate the value of the coefficient k xy , the presence of which causes PM fluctuations on a fixed base around the axis of secondary vibrations, in phase with the primary vibrations of the PM, while not taking into account the PM fluctuations due to the presence of the coefficient c xy , and therefore, the compensation of oscillations is not fully implemented and it will not be possible to significantly increase the accuracy of MMG.
Кроме того, недостатком прототипа является сложность обеспечения устойчивой работы ММГ компенсационного типа.In addition, the disadvantage of the prototype is the difficulty of ensuring the stable operation of MMG compensation type.
Задачей изобретения является повышение точности определения коэффициентов cxy и kxy с целью увеличения чувствительности ММГ.The objective of the invention is to increase the accuracy of determining the coefficients c xy and k xy in order to increase the sensitivity of MMG.
Поставленная задача достигается тем, что для определения перекрестных коэффициентов жесткости и демпфирования подвеса ММГ, заключающегося в измерении сигналов, пропорциональных углам отклонения подвижной массы вокруг осей первичных и вторичных колебаний, и формировании момента, компенсирующего колебания подвижной массы вокруг оси вторичных колебаний на неподвижном основании, дополнительно на электродах датчика момента, расположенных по оси вторичных колебаний, формируется сумма двух переменных напряжений с различными амплитудами, первое из которых синфазно сигналу, пропорциональному углу отклонения подвижной массы вокруг оси первичных колебаний, а второе ортогонально первому, и коэффициенты перекрестных жесткости и демпфирования подвеса определяются соответственно отношением величин составляющих момента, обусловленных действием этих переменных напряжений, к измеренной амплитуде первичных колебаний и к рассчитанной величине скорости этих колебаний.The problem is achieved by the fact that to determine the cross coefficients of stiffness and damping of the MMG suspension, which consists in measuring signals proportional to the angles of deviation of the moving mass around the axes of primary and secondary vibrations, and forming a moment that compensates for the fluctuations of the moving mass around the axis of the secondary vibrations on a fixed base, additionally on the electrodes of the torque sensor located along the axis of the secondary vibrations, the sum of two alternating voltages with different amplitudes is formed the first of which is in phase with the signal proportional to the angle of deviation of the moving mass around the axis of the primary vibrations, and the second is orthogonal to the first, and the coefficients of the cross stiffness and damping of the suspension are determined respectively by the ratio of the values of the moment components due to the action of these variable voltages to the measured amplitude of the primary vibrations and to the calculated the magnitude of the speed of these oscillations.
Кроме того, поставленная задача в микромеханическом гироскопе для реализации предложенного способа достигается тем, что между парами электродов по оси вторичных колебаний введено устройство формирования переменного напряжения в виде суммы напряжений с различными амплитудами и сдвинутыми друг относительно друга на 90 градусов.In addition, the task in a micromechanical gyroscope for the implementation of the proposed method is achieved by the fact that between the pairs of electrodes along the axis of the secondary vibrations, an alternating voltage generating device is introduced as a sum of voltages with different amplitudes and 90 degrees shifted relative to each other.
Кроме того, поставленная задача достигается тем, что в микромеханическом гироскопе устройство формирования переменного напряжения выполнено в виде последовательно соединенных первого умножителя, усилителя, фильтра низкой частоты, второго умножителя, последовательно соединенных третьего умножителя, усилителя, фильтра низкой частоты, четвертого умножителя и сумматора, первые входы первого и третьего умножителей соединены с выходом емкостного датчика, расположенного по оси вторичных колебаний, вторые входы первого и второго умножителей - с выходом емкостного датчика, расположенного по оси первичных колебаний, вторые входы третьего и четвертого умножителей - с выходом фазовращателя, выходы второго и четвертого умножителей подключены ко входам сумматора, выход которого подключен к силовой паре электродов, расположенной по вторичной оси.In addition, the task is achieved in that in a micromechanical gyroscope the device for generating AC voltage is made in the form of series-connected first multiplier, amplifier, low-pass filter, second multiplier, series-connected third multiplier, amplifier, low-pass filter, fourth multiplier and adder, the first the inputs of the first and third multipliers are connected to the output of the capacitive sensor located along the axis of the secondary oscillations, the second inputs of the first and second multiplier her - with the output of the capacitive sensor located along the axis of the primary oscillations, the second inputs of the third and fourth multipliers - with the output of the phase shifter, the outputs of the second and fourth multipliers are connected to the inputs of the adder, the output of which is connected to a power pair of electrodes located on the secondary axis.
Основное преимущество предлагаемого изобретения обусловлено заявленной совокупностью признаков.The main advantage of the invention is due to the claimed combination of features.
Заявленное устройство поясняется чертежами.The claimed device is illustrated by drawings.
На фиг.1 приведены операции, выполняемые при расчете перекрестных коэффициентов жесткости и демпфирования.Figure 1 shows the operations performed when calculating the cross coefficients of stiffness and damping.
На фиг.2 приведена блок-схема предлагаемого устройства.Figure 2 shows a block diagram of the proposed device.
На фиг.2 приняты следующие обозначения:In figure 2, the following notation:
1 - чувствительный элемент микромеханического гироскопа;1 - a sensitive element of a micromechanical gyroscope;
2 - подвижный элемент;2 - movable element;
3 - измерительные электроды;3 - measuring electrodes;
4 - силовые электроды;4 - power electrodes;
5, 7- емкостные датчики;5, 7 - capacitive sensors;
6 - фазовращатель;6 - phase shifter;
8 - устройство формирования переменного сигнала;8 - a device for generating an alternating signal;
9 - демодулятор;9 - demodulator;
10 - фильтр низких частот;10 - low pass filter;
11, 13, 14, 16 - умножители;11, 13, 14, 16 - multipliers;
12, 15 -усилители;12, 15 amplifiers;
17 - сумматор.17 - adder.
Предлагаемый способ заключается в следующем:The proposed method is as follows:
Определение коэффициентов перекрестных жесткости и демпфирования осуществляется посредством выполнения операций, представленных в виде блоков на фиг.1:The determination of the coefficients of cross stiffness and damping is carried out by performing operations presented in the form of blocks in figure 1:
- при помощи емкостных датчиков, расположенных по осям первичных и вторичных колебаний, измеряются напряжения, пропорциональные углам отклонения ПМ на неподвижном основании вокруг осей первичных и вторичных колебаний;- with the help of capacitive sensors located along the axes of primary and secondary vibrations, voltages are measured, which are proportional to the deflection angles of the PM on a fixed base around the axes of primary and secondary vibrations;
- напряжение, пропорциональное первичным колебаниям, с некоторым произвольно выбранным коэффициентом усиления К1 (например, К1=1), подается на электроды датчика момента, расположенного по оси вторичных колебаний, тем самым создавая момент, действующий на ПМ;- a voltage proportional to the primary oscillations, with some arbitrarily chosen gain coefficient K1 (for example, K1 = 1), is applied to the electrodes of the torque sensor located along the axis of the secondary oscillations, thereby creating a moment acting on the PM;
- при помощи, например, осциллографа, контролируется амплитуда и фаза выходного сигнала ММГ;- using, for example, an oscilloscope, the amplitude and phase of the MMG output signal are controlled;
- осуществляется сравнение амплитуды выходного сигнала с нулевым значением;- compares the amplitude of the output signal with a zero value;
- изменением величины коэффициента К1 необходимо добиться максимально возможного уменьшения амплитуды выходного сигнала при неизменяющейся фазе этого сигнала относительно напряжения первичных колебаний;- by changing the value of the coefficient K1, it is necessary to achieve the maximum possible decrease in the amplitude of the output signal with an unchanging phase of this signal relative to the voltage of the primary oscillations;
- при некотором значении К1, которое изменяется от образца к образцу, появляется фазовый сдвиг между выходным сигналом и напряжением первичных колебаний, контролируемый, например, при помощи осциллографа, этот фазовый сдвиг свидетельствует о наличии сигнала, ортогонального к первичным колебаниям, поэтому на те же электроды датчика момента дополнительно подается напряжение, пропорциональное первичным колебаниям, с некоторым произвольно выбранным коэффициентом усиления К2 (например, К1=1) и сдвинутым по фазе относительно первичных колебаний на 90 град.;- at a certain value of K1, which varies from sample to sample, a phase shift appears between the output signal and the voltage of the primary oscillations, controlled, for example, using an oscilloscope, this phase shift indicates the presence of a signal orthogonal to the primary oscillations, therefore, to the same electrodes the torque sensor is additionally supplied with voltage proportional to the primary oscillations, with some arbitrarily selected gain K2 (for example, K1 = 1) and phase-shifted relative to the primary oscillations Iy at 90 degrees .;
- изменением величины коэффициента К2 добиться уменьшения выходного напряжения до нуля;- by changing the value of the coefficient K2 to achieve a decrease in the output voltage to zero;
- измеряются величины двух напряжений, подаваемых на электроды датчика момента и рассчитываются моменты, действующие на ПМ, обусловленные этими напряжениями по формуле:- the values of the two voltages supplied to the electrodes of the torque sensor are measured and the moments acting on the PM due to these voltages are calculated by the formula:
где ε - диэлектрическая проницаемость среды, ε0 - диэлектрическая постоянная, S - площадь взаимного перекрытия между электродом датчика момента и ПМ, d - зазор между электродом датчика момента и ПМ, U - напряжение, подаваемое на электроды датчика момента, r - плечо действия силы, создаваемой напряжением U;where ε is the dielectric constant of the medium, ε 0 is the dielectric constant, S is the area of mutual overlap between the electrode of the torque sensor and PM, d is the gap between the electrode of the torque sensor and PM, U is the voltage applied to the electrodes of the torque sensor, r is the arm of the force created by voltage U;
- рассчитывается коэффициент перекрестной жесткости подвеса по формуле:- the coefficient of cross stiffness of the suspension is calculated by the formula:
где α - угол отклонения ПМ вокруг оси первичных колебаний, точно измеряемый при помощи емкостного датчика и зарядового усилителя;where α is the angle of deviation of the PM around the axis of the primary oscillations, accurately measured using a capacitive sensor and a charge amplifier;
- рассчитывается коэффициент перекрестного демпфирования подвеса по формуле:- the coefficient of cross damping of the suspension is calculated by the formula:
где 
Описанные операции (сведение к нулевому значению амплитуды выходного сигнала) могут осуществляться последовательно, если они выполняются оператором вручную, или одновременно, в случае работы высококвалифицированного оператора или автоматического устройства, описанного ниже.The described operations (reducing the output signal amplitude to zero) can be carried out sequentially if they are performed manually by the operator, or simultaneously, in the case of the work of a highly qualified operator or automatic device described below.
Необходимо отметить, что для того, чтобы точно определить коэффициенты сxy, kxy, фазовый сдвиг между подаваемыми напряжениями на электроды датчика момента необязательно должен быть строго 90 град. В этом случае нужно сделать пересчет коэффициентов в необходимую систему координат.It should be noted that in order to accurately determine the coefficients with xy , k xy , the phase shift between the voltage supplied to the electrodes of the torque sensor does not have to be strictly 90 degrees. In this case, you need to recalculate the coefficients into the necessary coordinate system.
Приведенный на фиг.2 микромеханический гироскоп включает в себя чувствительный элемент (ЧЭ) 1, состоящий из подвижного элемента 2, измерительных электродов по осям первичных и вторичных колебаний 3 и силовых электродов 4. К измерительным электродам 3 подключены емкостные датчики 5 и 7, преобразующие емкость в напряжение. К выходу емкостного датчика 7 по оси вторичных колебаний последовательно подключено устройство формирования переменного сигнала 8, выход которого соединен с силовыми электродами 4 ЧЭ 1. Второй и третий входы устройства 8 соединены с выходом емкостного датчика 5 по оси первичных колебаний и выходом фазовращателя 6. Выход фазовращателя соединен со вторым входом демодулятора 9, выход которого соединен с входом ФНЧ 10.The micromechanical gyroscope shown in FIG. 2 includes a sensing element (SE) 1, consisting of a movable element 2, measuring electrodes along the axes of primary and secondary vibrations 3 and power electrodes 4. Capacitive sensors 5 and 7 are connected to the measuring electrodes 3, which convert the capacitance into tension. To the output of the capacitive sensor 7 along the axis of the secondary oscillations, a variable signal generating device 8 is connected in series, the output of which is connected to the power electrodes 4 of the CE 1. The second and third inputs of the device 8 are connected to the output of the capacitive sensor 5 along the axis of the primary oscillations and the output of the phase shifter 6. Phase shifter output connected to the second input of the demodulator 9, the output of which is connected to the input of the low-pass filter 10.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При помощи устройства возбуждения первичных колебаний ПМ 2 совершает колебания вокруг оси первичных колебаний с некоторой, заранее заданной, постоянной амплитудой, которые преобразуются в напряжение при помощи емкостного датчика 5. Возникающие при этом колебания ПМ 2 на неподвижном основании по оси вторичных колебаний преобразуются в напряжение при помощи емкостного датчика 7, которое поступает в устройство формирования переменного напряжения 8, где демодулируется, в первом случае, сигналом с выхода емкостного датчика 5, а, во втором, - сигналом, сдвинутым на 90 град. фазовращателем 6. Демодулированные сигналы поступают на усилители 12 и 15, которые могут быть выполнены в виде интеграторов, где выделяются постоянные уровни напряжения, пропорциональные, в первом случае, отклонению ПМ, обусловленному наличием коэффициента перекрестной жесткости, а во втором - коэффициентом перекрестного демпфирования. Выделенные постоянные уровни напряжения перемножаются посредством умножителей 13 и 16 соответственно с сигналом с выхода фазовращателя и емкостного датчика по оси первичных колебаний. Полученные таким образом два переменных напряжения с различными амплитудами и фазами складываются сумматором 17 и подаются на силовые электроды 4, тем самым компенсируются колебания ПМ вокруг оси вторичных колебаний, вносящие ошибку в работу ММГ.Using a primary oscillation excitation device, PM 2 oscillates around the axis of primary oscillations with a certain predetermined constant amplitude, which are converted into voltage using a capacitive sensor 5. The resulting oscillations PM 2 on a fixed base along the axis of secondary oscillations are converted to voltage at using a capacitive sensor 7, which enters the device for generating an alternating voltage 8, where it is demodulated, in the first case, by the signal from the output of the capacitive sensor 5, and, in the second, nalom shifted by 90 degrees. phase shifter 6. The demodulated signals are fed to amplifiers 12 and 15, which can be made in the form of integrators, where constant voltage levels are allocated, proportional, in the first case, to the PM deviation due to the presence of the cross stiffness coefficient, and in the second, to the cross-damping coefficient. The selected constant voltage levels are multiplied by means of multipliers 13 and 16, respectively, with a signal from the output of the phase shifter and capacitive sensor along the axis of the primary oscillations. The two alternating voltages thus obtained with different amplitudes and phases are added up by the adder 17 and applied to the power electrodes 4, thereby compensating for PM vibrations around the axis of secondary vibrations, introducing an error into the MMG operation.
Таким образом, элементы 11-17 формируют устройство, которое обнуляет выходной сигнал ММГ за счет автоматического выбора напряжений на силовых электродах 4, создавая компенсирующий момент, который представляет собой сумму двух моментов, создаваемых переменными напряжениями, формируемыми на выходах элементов 13, 16.Thus, the elements 11-17 form a device that resets the MMG output signal by automatically selecting the voltages at the power electrodes 4, creating a compensating moment, which is the sum of two moments created by the alternating voltages generated at the outputs of the elements 13, 16.
Устройство формирования переменного напряжения 8 может быть выполнено, как при помощи аналоговых, так и цифровых элементов.The device for forming an alternating voltage 8 can be performed using both analog and digital elements.
Используя предложенный метод были определены коэффициенты перекрестных жесткости и демпфирования, величины которых для семи образцов чувствительного элемента приведены в таблице. Полученные значения коэффициентов сxy, kxy были использованы для компенсации колебаний ПМ вокруг оси вторичных колебаний на неподвижном основании.Using the proposed method, the coefficients of cross stiffness and damping were determined, the values of which for seven samples of the sensitive element are given in the table. The obtained values of the coefficients with xy , k xy were used to compensate for PM vibrations around the axis of secondary vibrations on a fixed base.
Таким образом, рассчитаны два коэффициента (cxy, kxy), соответствующих двум ортогональным составляющим вредного момента в ММГ.Thus, two coefficients (c xy , k xy ) are calculated that correspond to two orthogonal components of the harmful moment in MMG.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007128021/28A RU2346239C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007128021/28A RU2346239C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2346239C1 true RU2346239C1 (en) | 2009-02-10 |
Family
ID=40546814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007128021/28A RU2346239C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2346239C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104535057A (en) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 东南大学 | Silicon micro mechanical vibrating gyroscope and orthoronal error rigidity correction method |
-
2007
- 2007-07-17 RU RU2007128021/28A patent/RU2346239C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПЕШЕХОНОВ В.Г. и др. Результаты разработки микромеханического гироскопа. XII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам 23-25 мая 2005, с.268-274. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104535057A (en) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 东南大学 | Silicon micro mechanical vibrating gyroscope and orthoronal error rigidity correction method |
| CN104535057B (en) * | 2014-12-26 | 2018-02-02 | 东南大学 | A kind of silicon micro mechanical linearly coupled formula gyro and its quadrature error rigidity bearing calibration |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111578923B (en) | Closed-loop control method and system for resonant gyroscope | |
| KR101889991B1 (en) | Method for the decoupled control of the quadrature and the resonance frequency of a micro-mechanical gyroscope | |
| EP2098823B1 (en) | Accelerometer with offset compensation | |
| TWI482946B (en) | Vibrationskompensation fuer drehratensensoren | |
| US6445195B1 (en) | Drive feedthrough nulling system | |
| US10260878B2 (en) | Gyroscope with simplified calibration and simplified calibration method for a gyroscope | |
| RU2388999C1 (en) | Micromechanical gyroscope (versions) and adjustment methods thereof, based on using amplitude-modulated quadrature testing effect | |
| CN110631570A (en) | System and method for improving temperature stability of silicon micro gyroscope scale factor | |
| EP3623756B1 (en) | Vibratory error compensation in a tuning fork gyroscope such as a coriolis vibratory gyroscope (cvg) | |
| Aktakka et al. | On-chip characterization of scale-factor of a MEMS gyroscope via a micro calibration platform | |
| RU2301970C1 (en) | Micro-mechanical vibration gyroscope | |
| RU2346239C1 (en) | Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented | |
| RU2344374C1 (en) | Electrode structure for micromechanical gyroscope and micromechanical gyroscope with such structure (versions) | |
| Prikhodko et al. | Continuous self-calibration canceling drive-induced errors in MEMS vibratory gyroscopes | |
| Sonmezoglu et al. | Simultaneous detection of linear and coriolis accelerations on a mode-matched MEMS gyroscope | |
| RU2447403C1 (en) | Micromechanical gyroscope | |
| EP3237844B1 (en) | Method for suppresion of g-sensitivity of mems gyroscope | |
| Gregory | Characterization, Control and Compensation of MEMS Rate and Rate-Integrating Gyroscopes. | |
| RU2320962C1 (en) | Electrode structure for micro-mechanical gyroscope and micro-mechanical gyroscope on base of that structure | |
| RU2308682C1 (en) | Method of adjusting resonance frequency of suspension of movable mass of gyroscope | |
| 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 | |
| RU2370733C1 (en) | Vibration-type micromechanical gyro | |
| US20240110790A1 (en) | Method for correcting the measurement from a vibrating angular inertial sensor | |
| RU2714870C1 (en) | Micromechanical gyroscope |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HK4A | Changes in a published invention |