RU2357213C1 - Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа - Google Patents
Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2357213C1 RU2357213C1 RU2007141123/28A RU2007141123A RU2357213C1 RU 2357213 C1 RU2357213 C1 RU 2357213C1 RU 2007141123/28 A RU2007141123/28 A RU 2007141123/28A RU 2007141123 A RU2007141123 A RU 2007141123A RU 2357213 C1 RU2357213 C1 RU 2357213C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensitive element
- solid
- teeth
- hemispherical shell
- hemispherical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения, в частности к конструкции чувствительных элементов твердотельных волновых гироскопов, которые используются для определения угловых перемещений в навигационных устройствах летательных аппаратов, а также в оборудовании бурильных устройств. Чувствительный элемент содержит полусферическую оболочку, скрепленную ножкой с плоской пластиной с напыленными дискретными емкостными электродами. На краю полусферической оболочки в плоскости, перпендикулярной оси симметрии оболочки, расположены зубцы с металлизированной поверхностью. Техническим результатом является повышение чувствительности, а также упрощение и удешевление технологии изготовления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к конструкции чувствительных элементов твердотельных волновых гироскопов, которые используются для определения угловых перемещений в навигационных устройствах самолетов, космических аппаратов, управляемых бурильных головок.
Известен чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа, включающий полусферический резонатор, который имеет полусферическую оболочку и ножку. На торцевой поверхности полусферической оболочки имеется металлическое покрытие. Узел электродов выполнен в виде плоской пластины с электродами и расположен параллельно торцевой поверхности резонатора, причем между поверхностью пластины и торцевой поверхностью полусферической оболочки имеется зазор [Лунин Б.С. Чувствительный элемент волнового твердотельного гироскопа. Патент РФ №2166734, МПК 7 G01C 19/56 (2000)].
Известно, что чувствительность емкостного датчика зависит от электрической емкости, образуемой электродом, напыленным на плоскую пластину, и металлизированной торцевой поверхностью полусферической оболочки. При уменьшении размеров резонатора чувствительность емкостных датчиков резко уменьшается, что приводит к ухудшению соотношения сигнал/шум и к снижению точности известного чувствительного элемента. Кроме того, конструкция известного чувствительного элемента требует обеспечить малый (единицы-десятки микрон) зазор между торцевой поверхностью резонатора и плоскостью узла электродов, что усложняет процесс сборки чувствительного элемента. Необходимость обеспечения постоянной величины этого зазора вынуждает повышать точность изготовления всех полусферических поверхностей и точность сборки.
Поэтому указанные недостатки снижают точность работы прибора до 0,1-0,5 град./час при уменьшении радиуса полусферической оболочки до 5-10 мм и значительно усложняют и удорожают его изготовление.
Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков.
Эта цель достигается предложенной конструкцией чувствительного элемента, имеющего полусферическую оболочку, на краю которой в плоскости, перпендикулярной оси симметрии оболочки, расположены зубцы с металлизированной поверхностью, скрепленную ножкой с плоской пластиной с напыленными дискретными емкостными электродами, расположенной параллельно плоскости зубцов.
Предложенный чувствительный элемент отличается тем, что на краю полусферической оболочки в плоскости, перпендикулярной оси симметрии оболочки, расположены зубцы с металлизированной поверхностью.
На чертеже показан предлагаемый чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа.
Чувствительный элемент содержит полусферический резонатор, который имеет полусферическую оболочку 1 и ножку 2. На краю полусферической оболочки в плоскости, перпендикулярной оси симметрии оболочки, расположены зубцы 3 с металлическим покрытием 4. Узел емкостных электродов выполнен в виде плоской пластины 5 с напыленными дискретными электродами, которые расположены по окружности. Каждый напыленный дискретный электрод содержит две площадки 6, которые с помощью токопроводящих дорожек 7 соединены с гермовыводами вакуумного корпуса и затем с электронным блоком. Полусферическая оболочка 1 соединена через ножку 2 с пластиной 5 так, что между металлизированной поверхностью 4 зубцов 3 полусферической оболочки 1 и пластиной 5 образуется зазор D.
Предложенный чувствительный элемент работает следующим образом. Колебания полусферической оболочки 1 приводят к периодическому изменению зазора D между металлизированной поверхностью 4 зубцов 3 полусферической оболочки 1 и площадками 6 с амплитудой d. Известно, что амплитуда этих колебаний равна:
где r - амплитуда радиальных колебаний полусферической оболочки.
Электрическая емкость С, которую образуют площадки 6 и расположенные напротив них металлизированные поверхности 4 зубцов 3 полусферической оболочки 1, зависит от амплитуды колебаний следующим образом:
где S - площадь металлизированной поверхности зубца;
ε - диэлектрическая проницаемость среды, для вакуума ε=1;
ε0 - диэлектрическая постоянная.
Изменение емкости С при колебаниях преобразуется в электронном блоке в электрический сигнал, который используют для определения ориентации стоячей волны.
Для управления стоячей волной в полусферической оболочке управляющее напряжение U прикладывают к площадкам 6, что приводит к появлению электростатической силы F. Для вакуума эта сила равна:
Оценим характеристики предложенного чувствительного элемента твердотельного волнового гироскопа. Пусть полусферическая оболочка 1 имеет диаметр 20 мм, толщину стенки 0,5 мм, площадь металлизированной поверхности зубца S=25 мм2. Тогда емкость С для предложенного чувствительного элемента будет в 6,4 раза больше, чем для известного чувствительного элемента, что приведет к такому же улучшению соотношения сигнал/шум выходного сигнала чувствительного элемента. В такой же степени возрастает величина электростатической силы F при одинаковом управляющем напряжении U. Это означает, что управляющее напряжение в предложенном чувствительном элементе может быть уменьшено в ~2,5 раза. По мнению авторов, повышение соотношения сигнал/шум в 6,4 раза приведет к уменьшению погрешности гироскопа, связанной с шумом выходного сигнала, в 5-6 раз. Увеличение площади S в предложенном чувствительном элементе по сравнению с известным чувствительным элементом может быть использовано также для увеличения величины зазора D. При приведенных в примере параметрах при одинаковой чувствительности предложенного и известного чувствительных элементов зазор D в предложенном чувствительном элементе больше в 2,5 раза, что значительно облегчает сборку чувствительного элемента.
Таким образом, по сравнению с известным чувствительным элементом предложенный чувствительный элемент имеет в 6-7 раз более высокую чувствительность, работает при величинах управляющих напряжений, в 2-3 раза меньших, и имеет более простую технологию сборки.
Claims (1)
- Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа, имеющий полусферическую оболочку с зубцами, скрепленную ножкой с узлом напыленных дискретных емкостных электродов, отличающийся тем, что на краю полусферической оболочки в плоскости, перпендикулярной оси симметрии оболочки, расположены зубцы с металлизированной поверхностью.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141123/28A RU2357213C1 (ru) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141123/28A RU2357213C1 (ru) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2357213C1 true RU2357213C1 (ru) | 2009-05-27 |
Family
ID=41023557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007141123/28A RU2357213C1 (ru) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2357213C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2526585C2 (ru) * | 2012-07-16 | 2014-08-27 | Закрытое акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (ЗАО "ИТТ") | Способ определения угла ориентации стоячей волны в твердотельном волновом гироскопе |
-
2007
- 2007-11-08 RU RU2007141123/28A patent/RU2357213C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2526585C2 (ru) * | 2012-07-16 | 2014-08-27 | Закрытое акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (ЗАО "ИТТ") | Способ определения угла ориентации стоячей волны в твердотельном волновом гироскопе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2469336C2 (ru) | Емкостной датчик, содержащий блоки периодических и абсолютных электродов | |
JP6248129B2 (ja) | 共振センサ、ジャイロスコープセンサ及びジャイロスコープセンサの形成方法 | |
JP5284911B2 (ja) | 静電容量型物理量センサ及び角速度センサ | |
TWI507347B (zh) | 微機械感測器元件 | |
US6474161B1 (en) | Gyroscopic sensor and rotation measurement apparatus constituting an application thereof | |
US12050102B2 (en) | Waterproof MEMS button device, input device comprising the MEMS button device and electronic apparatus | |
US9897447B2 (en) | Quadrature compensation | |
JP5235679B2 (ja) | 角度測定器具 | |
US9103675B2 (en) | Resonator with a partial metal-plated layer | |
WO2017046866A1 (ja) | 加速度センサ | |
JP5671245B2 (ja) | 磁気感度が低減されたmemsジャイロスコープ | |
US11835541B2 (en) | MEMS accelerometric sensor having high accuracy and low sensitivity to temperature and aging | |
US6810739B1 (en) | Accelerometer augmented leveling device | |
US20180259335A1 (en) | Gyroscope | |
RU2357213C1 (ru) | Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа | |
EP1152216B1 (en) | Vibrator | |
RU2166734C1 (ru) | Чувствительный элемент волнового твердотельного гироскопа | |
Giacci et al. | Capacitive vs piezoresistive MEMS gyroscopes: a theoretical and experimental noise comparison | |
RU2692122C1 (ru) | Твердотельный датчик линейных ускорений | |
US7137208B2 (en) | Leveling device | |
RU170862U1 (ru) | Чувствительный элемент датчика удара | |
CN217716281U (zh) | 一种电容位移传感电路标定装置 | |
RU2282151C1 (ru) | Микромеханический гироскоп | |
JP4059306B2 (ja) | サーボ式静電容量型真空センサ | |
CN118347483A (zh) | 一种面外检测四质量块mems陀螺仪及其电路调理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150818 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171109 |