RU2476824C2 - Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты) - Google Patents

Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2476824C2
RU2476824C2 RU2010148332/28A RU2010148332A RU2476824C2 RU 2476824 C2 RU2476824 C2 RU 2476824C2 RU 2010148332/28 A RU2010148332/28 A RU 2010148332/28A RU 2010148332 A RU2010148332 A RU 2010148332A RU 2476824 C2 RU2476824 C2 RU 2476824C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
leg
base
holes
gyroscope
Prior art date
Application number
RU2010148332/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010148332A (ru
Inventor
Валерий Валерианович Чиковани
Юрий Алексеевич Яценко
Original Assignee
Инналабс Лимитед
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 Инналабс Лимитед filed Critical Инналабс Лимитед
Publication of RU2010148332A publication Critical patent/RU2010148332A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2476824C2 publication Critical patent/RU2476824C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/567Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
    • G01C19/5691Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially three-dimensional vibrators, e.g. wine glass-type vibrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению. Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в дне резонатора, расположенном вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000004
. Ножка вьшолнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу и пропущенными через упомянутые отверстия и отвертсия в стенке резонатора для присоединения к элементам электронной платы. Изобретение позволяет уменьшить габаритные размеры гироскопа без уменьшения размера резонатора. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано для измерения угловых скоростей и углов поворота относительно инерциального пространства в составе систем ориентации, навигации и управления движением. Изобретение относится к кориолисовым вибрационным гироскопам и в частности к осесимметричным гироскопам на основе цилиндрических или полусферических резонаторов.
Гироскоп - прибор для измерения или удержания ориентации. Гироскопы применяются в том числе в инерциальной навигации (INS), стабилизации наземных транспортных средств, летательных аппаратов, кораблей, оптических осей наведения, определения местоположения и др. Стандартные вибрационные гироскопы описаны в следующих американских патентах: US №№6698271, 7120548, 7240533, 7216525, 7281425, 5597955. Так или иначе технология CVG предпочтительна для использования в инерциальных системах благодаря своей низкой цене, простому изготовлению, надежностью по сравнению с гироскопами других типов, таких как кольцевые лазерные гироскопы (RLG) и волоконно-оптические гироскопы (FOG). CVG с низкими и средними точностями - это в основном гироскопы MEMS (Микро-Электро-Механические Датчики). Некоторые из них уже применяются в промышленных и гражданских целях, а также серийно производятся для автомобильного рынка. Гироскопы MEMS в основном делаются на основе кварцевых резонаторов, выгравированных в соответствии со стандартами и развитием микроэлектроники. Они широко используются благодаря своей низкой стоимости и компактности, однако по нескольким причинам их точность недостаточна (или же нелегко достижима) для некоторых тактических и навигационных целей.
Высокие точности достигаются гироскопами с резонаторами высокой добротности (Q>10000,
Figure 00000001
, где ω - собственная частота резонатора, Q - добротность резонатора, τ - постоянная времени), согласно стандарта IEEE 1431) со строгой симметрией по оси. Типичными формами являются кольцо, полусфера и цилиндр, а используемыми модами колебаний обычно являются колебания второго порядка (т.е. эллиптическая форма). Добиться требуемых результатов, основываясь на этих кольцеобразных резонаторах, значительно легче при вибрации второго порядка, впрочем, могут появиться и другие порядки колебаний. Одним из наиболее известных гироскопов, которые относятся к категории высоких точностей, является HRG (полусферический гироскоп с кварцевым резонатором). HRG показывают точность, сравнимую или даже превышающую точности RLG и FOG благодаря использованию кварцевого стекла с высокой добротностью в качестве материала резонатора.
В осесимметричных резонаторах, таких как кольцевые, цилиндрические или полусферические, упругую волну лучше возбуждать по второй моде колебаний резонатора с заданной амплитудой, которая стабилизируется с помощью системы автоматической регулировки усиления (АРУ). У этой стоячей волны есть четыре пучности и узла колебаний, где амплитуда колебаний максимальна и минимальна соответственно. Вращение вокруг измерительной оси вибрирующей конструкции создает силы Кориолиса: Fc=2m[Ω×V], где Fc - вектор силы Кориолиса, m - модальная масса резонатора, Ω - вектор угловой скорости по измерительной оси резонатора, а V - вектор линейной скорости элементов конструкции (при вибрации). Знак × обозначает векторное произведение (умножение). Силы Кориолиса активируют измеряемую моду колебаний (ее амплитуда пропорциональна угловой скорости вращения). Измеряемая мода расположена под углом 45° к возбуждаемой моде таким образом, что ее узлы находятся на пучностях возбуждаемой моды. Пропорциональные угловой скорости вращения сигналы считываются с электродов, расположенных на узлах возбуждаемой моды. Для увеличения диапазона частот гироскопа необходимо обеспечить быстрое демпфирование (гашение) измеряемой моды. Демпфирование измеряемой моды почти всегда выполняется с помощью электроники силового уравновешивания волны, т.е. сигнал измеряемой моды снимается с электродов, расположенных на узлах возбуждаемой моды и через отрицательную обратную связь подается на другой электрод, расположенный на узле возбуждаемой моды. Это приводит к демпфированию колебаний, т.е. снижению добротности измеряемой моды и соответственно к увеличению диапазона частот гироскопа. При этом сигнал обратной связи пропорционален угловой скорости вращения по оси измерения.
Теперь рассмотрим кориолисовы вибрационные гироскопы с высокими точностями. Как упоминалось ранее, в таких гироскопах в основном используются осесимметричные резонаторы цилиндрической или полусферической формы, сделанные из материала с высокой добротностью. Что касается размеров этих гироскопов, нужно отметить, что общие размеры значительно превышают фактический размер самого резонатора. Это показано в следующих патентах: US №72814252, 3656354, 2005/0126257. На практике такие гироскопы значительно больше по размеру, чем гироскопы MEMS, вне зависимости от их конфигураций, «стакан» (ножка снаружи) или «гриб» (ножка внутри).
В устройстве по патенту US №4644793 (принято за прототип) резонатор состоит из цилиндрического стакана, выступающего из плоской гибкой пластины, мембраны, на которой он крепится. При возбуждении этой пластины она деформирует стакан и возбуждает в нем радиальные колебания. При вращении такого резонатора вокруг своей оси узлы колебаний перемещаются по цилиндрической оболочке стакана из-за действия сил Кориолиса. Эти перемещения волновой картины передаются мембране, на которой закреплен цилиндрический стакан. Датчики съема, в данном прототипе емкостные, регистрируют эти перемещения, и определяется угловая скорость по изменению амплитуды колебаний в узле.
Принимая во внимание тот факт, что гироскопы MEMS не могут достичь высокой точности или же это проблематично, возникает необходимость в уменьшении размера CVG с осесимметричным резонатором цилиндрической или полусферической формы. Если уменьшать размер гироскопа путем уменьшения размера резонатора, то будет уменьшаться добротность резонатора, и соответственно точность гироскопа. Основание, на котором закреплена ножка, практически всегда является металлической деталью с герметичным стеклоспаем. При уменьшении размера резонатора необходимо также уменьшать и размер основания. Но при большом количестве контактов (гермовыводов) появляется еще одно ограничение. Также следует отметить, что чем больше количество металлических гермовыводов, тем больше увеличивается стоимость гироскопа, и снижается его надежность (из-за просачивания газа).
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в уменьшении габаритных размеров осесимметричного кориолисового вибрационного гироскопа, такого как цилиндрический или полусферический CVG, не используя принцип уменьшения размера резонатора. Кроме того, технический результат также заключается в улучшении технологичности конструкции, в частности за счет уменьшения количества гермовыводов в основании, что также повышает надежность гироскопа и позволяет уменьшить его размер.
Указанный технический результат в первом примере исполнения достигается тем, что осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в стенке резонатора, расположенной вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000002
, при этом указанная ножка выполнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, соленоиды и электроды, расположенные на стенке резонатора или рядом с ним для возбуждения и измерения двух мод колебаний, постоянная амплитуда одной из мод которых предназначена для контроля чувствительной к силам Кориолиса вторичной моды колебаний, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу и пропущенные через отверстия в стенке резонатора для присоединения к элементам электронной платы.
Указанный технический результат во втором примере исполнения достигается тем, что осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в стенке резонатора, расположенной вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000002
при этом указанная ножка выполнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, соленоиды и электроды, расположенные на стенке резонатора или рядом с ним для возбуждения и измерения двух мод колебаний, постоянная амплитуда одной из мод которых предназначена для контроля чувствительной к силам Кориолиса вторичной моды колебаний, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу и предназначенные для присоединения к элементам электронной платы, которая размещена в полости внутри резонатора и укреплена на подсоединенных к ней электроизолированных гермовыводах, которые закреплены в основании через металлизированные отверстия.
Указанный технический результат в третьем примере исполнения достигается тем, что осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в стенке резонатора, расположенной вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000002
, при этом указанная ножка выполнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, соленоиды и электроды, расположенные на стенке резонатора или рядом с ним для возбуждения и измерения двух мод колебаний, постоянная амплитуда одной из мод которых предназначена для контроля чувствительной к силам Кориолиса вторичной моды колебаний, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу и пропущенные через отверстия в стенке резонатора для присоединения к элементам электронной платы, которая размещена снаружи резонатора и укреплена на подсоединенных к ней электроизолированных гермовыводах, которые закреплены в основании через металлизированные отверстия.
Суть изобретения иллюстрируется на фигурах 1-11, где:
на фиг.1 - горизонтальная проекция цилиндрического или полусферического резонатора с электродами измерения и возбуждения, с 8 отверстиями. Размер и положение электродов выбираются так, чтобы получить сигналы, необходимые для электроники управления;
фиг.2 - вариант конструкции гироскопа с соединительной электронной платой внутри цилиндрического резонатора;
фиг.3 - вариант конструкций гироскопа с соединительной электронной платой внутри полусферического резонатора;
фиг.4 - вариант конструкций гироскопа с соединительной электронной платой внутри тороидального (полусферический с плоским дном) резонатора;
фиг.5 - горизонтальная проекция основания с четырьмя гермовыводами;
фиг.6 - вариант конструкции гироскопа с соединительной электронной платой снаружи цилиндрического резонатора;
фиг.7 - вариант конструкций гироскопа с соединительной электронной платой снаружи полусферического резонатора;
фиг.8 - вариант конструкций гироскопа с соединительной электронной платой снаружи тороидального (полусферический с плоским дном) резонатора;
фиг.9 - вариант конструкции гироскопа без внутренней соединительной электронной платы и цилиндрический резонатор;
фиг.10 - вариант конструкций гироскопа без внутренней соединительной электронной платы и полусферический резонатор;
фиг.11 - вариант конструкций гироскопа без внутренней соединительной электронной платы и тороидальный (полусферический с плоским дном) резонатор.
Согласно настоящему изобретению рассматривается конструкция малогабаритного осесимметричного кориолисового вибрационного гироскопа, который включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в стенке резонатора, расположенной вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000002
, при этом указанная ножка выполнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, соленоиды и электроды, расположенные на стенке резонатора или рядом с ним для возбуждения и измерения двух мод колебаний, постоянная амплитуда одной из мод которых предназначена для контроля чувствительной к силам Кориолиса вторичной моды колебаний, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу и пропущенные через отверстия в стенке резонатора для присоединения к элементам электронной платы.
В одном варианте исполнения электронная плата размещена вне датчика, в другом варианте исполнения электронная плата размещена в полости внутри резонатора и укреплена на подсоединенных к ней электроизолированных гермовыводах, которые закреплены в основании через металлизированные отверстия. А в третьем варианте исполнения электронная плата размещена снаружи резонатора и укреплена на подсоединенных к ней электроизолированных гермовыводах, которые закреплены в основании через металлизированные отверстия. При этом рассматриваются варианты исполнения резонатора в виде тонкостенной полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы конструкции.
Ниже рассматриваются конкретные реализации этого датчика-гироскопа.
На фиг.1 показаны отверстия в дне резонатора, расположенные по кругу по оси измерения цилиндрического или полусферического резонатора. В данном случае имеем 8 отверстий и 8 электродов, расположенных симметрично между отверстиями. Электроды размещены на внешней стороне резонатора. Угол между каждой соседней парой отверстий равняется 45°. Электроды сделаны предпочтительно из пьезокерамических пластин, но в полусферическом резонаторе из кварца этими электродами могут быть конденсаторы, которые подают электростатические силы. На фиг.2 и 5 показан пример CVG с цилиндрическим резонатором.
Элементы, показанные на фиг.2: цилиндрический резонатор 1, выполненный в виде тонкостенного стакана с цилиндрической боковой стенкой, закрепленный на ножке 2 в форме гриба (или иной цилиндрообразной формы), основание 3 с деталью 4 внутри резонатора 1, которая представляет собой стаканообразный выступ, внутрь которого вставляется ножка резонатора, электроды 4 сделаны из пьезокерамики, чтобы возбуждать и измерять необходимые колебания, а также измерять их параметры, штыревые электроды 5 (далее - электроизолированные гермовыводы 5) для ввода/вывода сигналов через основание 3, соединительная электронная плата 6 с токопроводящими дорожками обеспечивает соединение между электродами и гермовыводами (плата 6 подсоединена к электродам с помощью проводов), цилиндрическая (цилиндрообразная или грибообразная) ножка 2, расположенная внутри резонатора (прикреплена к нему или выполнена за одно с ним), служит крепежом резонатора 1 к основанию 3, колпак 7 накрывает резонатор и поддерживает заданное давление внутри (впрочем, предпочтительно должен быть вакуум), отверстия 8 используются для фиксации гироскопа в блоке (например, IMU - т.е. инерциальный измерительный блок). Ножка желательно должна быть выполнена в форме сплошного или частично полого цилиндра. В детали 4 выполнены отверстия для пропуска штыревых электродов 5.
На фиг.3 и 4 показаны примеры исполнения кориолисового вибрационного гироскопа с полусферическим 9 и тороидальным 10 резонатором соответственно. Габаритные размеры этих гироскопов такие же, как и гироскопа, показанного на фиг.2. При таком исполнении, как показано на фиг.2-4, можно обеспечить получение следующих габаритных размеров: высота 25 мм, диаметр 30 мм (включая колпак). Впрочем, можно получить и меньший размер с высотой менее 10 мм, что сопоставимо с корпусом MEMS.
Минимизация размеров гироскопа достигается путем использования отверстий в дне и пространства внутри резонатора. Это пространство заполняется основанием для фиксации резонатора с помощью гермовыводов, а также соединительной электронной платой 6. В результате становится возможным минимизировать не только высоту гироскопа, но и его диаметр, приближая к соответствующим размерам резонатора.
На фиг.6-8 показаны виды в разрезе цилиндрического, полусферического и тороидального гироскопов с соединительной электронной платой 6, расположенной над резонатором 1, или 9, или 10. Сходные элементы, показанные на фиг.6-8, такие же, как на фиг.2-4. В данных случаях в основании 3 гермовыводы 5 выполнены удлиненными с выступами 11, которые проходят через отверстия 12 резонатора, что позволяет расположить плату 6 над резонатором 1, или 9, или 10 и закрепить ее на основании.
На фиг.9-11 показан вид в разрезе без соединительной электроники гироскопических датчиков по новому варианту исполнения. В этой конструкции гермовыводы 5 ввода/вывода проходят через отверстия 12 резонатора. Проводное соединение обеспечивает прямую электрическую связь электродов с гермовыводами. Этот вариант конструкции более дешевый, нежели две изложенные выше. Высота гироскопа остается такой же, как и в предыдущих вариантах. Однако уменьшение размера ограничено количеством гермовыводов в основании.
Рассмотренные примеры позволяют задать алгоритм построения конструкции для малогабаритных кориолисовых вибрационных гироскопов высокой точности с кольцеобразными резонаторами в форме цилиндра или полусферы: отверстия в дне, расположенные по окружности, предпочтительно 8 штук, с интервалом 45°, ножка внутри резонатора (форма гриба); резонатор устанавливается с помощью ножки на основании, расположенном внутри стаканообразного выступа; соединение между электродами резонатора и гермовыводами обеспечивается проводным соединением напрямую к гермовыводам сквозь отверстия или же с помощью соединительной электронной платы. Соединительная электронная плата позволяет уменьшить количество гермовыводов.
В данном изобретении технический результат в кориолисовом вибрационном гироскопе (CVG), а в частности в осесимметричном гироскопе достигается за счет следующих конструктивных особенностей исполнения:
- В одном из вариантов данного изобретения в дне резонатора сделаны отверстия, а ножка находится внутри (форма «гриба»).
- Желательное количество отверстий - 8, при втором порядке возбуждающей моды. Впрочем, отверстий может быть значительно больше. Допустим, "n" - это порядок мод, а количество отверстий задается уравнением "4nk", где "k" - целое число. При "n=2" и "k=1", количество отверстий равняется 8.
- Что касается условий симметричности, то угол между двумя соседними отверстиями будет
Figure 00000002
. Этот угол также определяет положение осей симметрии резонатора (в плоскости, перпендикулярной оси измерения резонатора). При "n=2", угол равняется 45°.
- Ножку лучше делать в форме сплошного или частично полого цилиндра, но она не обязательно должна быть прямым цилиндром, можно использовать другие симметрические формы, с учетом вибраций второго порядка (например, прямой срез ножки может быть восьмиугольником при втором порядке вибрации, - т.е. второй порядок приводит к эллиптическим формам мод).
- В основании есть глухое отверстие, направленное внутрь резонатора. Это отверстие обеспечивает крепление резонатора с помощью свободного конца ножки. Данное закрепление находится внутри резонатора, максимально заполняя пространство в нем.
- Помимо этого к гермовыводам в основании подсоединена электронная схема. Ее желательно разместить внутри резонатора, чтобы минимизировать размер гироскопа. Эта электронная схема обеспечивает электрическое соединение электродов резонатора, расположенных на его наружной стороне (они используются для возбуждения и измерения вибрации) с гермовыводами в основании с помощью проводного соединения. Кроме того, следует понимать, что эти гермовыводы в основании расположены по окружности, диаметр которой меньше диаметра резонатора.
- По сути, количество электродов определяется теми же законами, что и количество отверстий, как было определено выше. Впрочем, это количество можно поделить на 2, используя методы разделения времени сигнала (один и тот же электрод поочередно используется для возбуждения и измерения вибрации). При втором порядке с исходной электронной схемой управления без метода разделения времени, желательное количество равняется 8. В данном случае по материалам заявки видно, что эти электроды нужно соединять попарно. В случае использования электродов одинаковой полярности соединяются пары противоположных электродов (расположенных под углом 180°). В случае использования электродов противоположной полярности соединяются два электрода, расположенных под углом 90°.
- В любом случае электронную схему можно сделать по последнему слову техники для того, чтобы выполнить электрическое соединение пар электродов. В таком случае количество гермовыводов можно сделать меньше, чем количество электродов. При втором порядке количество гермовыводов можно уменьшить до 4 или до 2 в случае использования электроники разделения времени. Это позволяет уменьшить размер основания, что необходимо для создания малогабаритных CVG.
- Следует отметить, что версия конструкции с внутренней электроникой над резонатором (а не внутри резонатора) также вполне целесообразна, хотя и несколько более высока.
- Не используя внутреннюю электронику внутри гироскопа, можно решить еще одну проблему. В данном случае провода припаиваются непосредственно между электродами и гермовыводами в основании, при одинаковом количестве гермовыводов и электродов резонатора. Соединение между электродами можно осуществлять вне гироскопа, если необходимо, например, в блоке электроники.
- Как видно по описанию выше, уменьшить Кориолисовы вибрационные гироскопы наивысшей точности можно главным образом за счет использования отверстий в дне резонатора.
Приведенные выше описания устройств лишь иллюстрируют заявляемое изобретение и не ограничиваются только ими. Любая модификация конструкции, сохраняющая дух и содержание данного изобретения, должна интерпретироваться как такая, которая соответствует формуле изобретения.

Claims (11)

1. Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп, характеризующийся тем, что включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в дне резонатора, расположенном вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000003
, при этом указанная ножка выполнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, соленоиды и электроды, расположенные на стенке резонатора или рядом с ним для возбуждения и измерения двух мод колебаний, постоянная амплитуда одной из мод которых предназначена для контроля чувствительной к силам Кориолиса вторичной моды колебаний, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу, пропущенными через упомянутые отверстия и отверстия в стенке резонатора для присоединения к элементам электронной платы.
2. Гироскоп по п.1, отличающийся тем, что электроды связаны проводами с электроизолированными гермовыводами через отверстия в стенке резонатора, а указанные гермовыводы одними концами выведены наружу через основание, а другие их концы расположены внутри полости резонатора.
3. Гироскоп по п.1, отличающийся тем, что количество отверстий равняется 8, количество электроизолированных гермовыводов равняется 8 и их концы с одной стороны расположены около каждого отверстия.
4. Гироскоп по п.1, отличающийся тем, что электроды выполнены пьезокерамическими и прикреплены к резонатору клеем или пайкой.
5. Гироскоп по п.1, отличающийся тем, что резонатор выполнен из металлических сплавов, или кварцевого стекла, или из кристаллических материалов с высокой добротностью.
6. Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп, характеризующийся тем, что включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в дне резонатора, расположенном вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000002
, при этом указанная ножка выполнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, соленоиды и электроды, расположенные на стенке резонатора или рядом с ним для возбуждения и измерения двух мод колебаний, постоянная амплитуда одной из мод которых предназначена для контроля чувствительной к силам Кориолиса вторичной моды колебаний, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу и предназначенными для присоединения к элементам электронной платы, которая размещена в полости внутри резонатора и укреплена на подсоединенных к ней электроизолированных гермовыводах, которые закреплены в основании через металлизированные отверстия.
7. Гироскоп по п.6, отличающийся тем, что электроды выполнены пьезокерамическими и прикреплены к резонатору клеем или пайкой.
8. Гироскоп по п.6, отличающийся тем, что резонатор выполнен из металлических сплавов, или кварцевого стекла, или из кристаллических материалов с высокой добротностью.
9. Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп, характеризующийся тем, что включает в себя тонкостенный резонатор полусферической, или цилиндрической, или тороидальной формы, закрепленный по центру на ножке и выполненный с отверстиями в дне резонатора, расположенном вокруг указанной ножки, количество которых определено по формуле "4nk", где "k" - целое число, "n" - порядок мод колебаний, а угол между двумя соседними отверстиями равен
Figure 00000002
, при этом указанная ножка выполнена вдоль своей продольной оси симметричной и закреплена на основании, соленоиды и электроды, расположенные на стенке резонатора или рядом с ним для возбуждения и измерения двух мод колебаний, постоянная амплитуда одной из мод которых предназначена для контроля чувствительной к силам Кориолиса вторичной моды колебаний, а основание выполнено с посадочным местом для ножки резонатора и электроизолированными гермовыводами, выведенными через основание наружу, пропущенными через упомянутые отверстия и отверстия в стенке резонатора для присоединения к элементам электронной платы, которая размещена снаружи резонатора и укреплена на подсоединенных к ней электроизолированных гермовыводах, которые закреплены в основании через металлизированные отверстия.
10. Гироскоп по п.6, отличающийся тем, что электроды выполнены пьезокерамическими и прикреплены к резонатору клеем или пайкой.
11. Гироскоп по п.6, отличающийся тем, что резонатор выполнен из металлических сплавов, или кварцевого стекла, или из кристаллических материалов с высокой добротностью.
RU2010148332/28A 2010-11-19 2010-11-19 Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты) RU2476824C2 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2010/000683 WO2012067534A1 (ru) 2010-11-19 2010-11-19 Осесиметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010148332A RU2010148332A (ru) 2012-07-10
RU2476824C2 true RU2476824C2 (ru) 2013-02-27

Family

ID=46084264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010148332/28A RU2476824C2 (ru) 2010-11-19 2010-11-19 Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты)

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9322655B2 (ru)
EP (2) EP2669629B1 (ru)
RU (1) RU2476824C2 (ru)
TR (1) TR201806675T4 (ru)
WO (1) WO2012067534A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674572C1 (ru) * 2017-09-27 2018-12-11 Анатолий Сергеевич Хмелевский Бесплатформенная инерциальная навигационная система для высокоскоростного маневренного объекта

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2969750B1 (fr) * 2010-12-22 2013-02-08 Sagem Defense Securite Gyroscope vibrant et procede de fabrication
RU2518632C2 (ru) * 2012-09-05 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" - ОАО "АПЗ" Способ возбуждения колебаний в чувствительном элементе твердотельного волнового гироскопа и устройство для его осуществления
CN103047978B (zh) * 2012-12-17 2013-11-13 北京信息科技大学 一种钟形振子式角速率陀螺谐振子频率裂解抑制方法
US10488199B2 (en) * 2014-12-18 2019-11-26 Innalabs Limited Gyroscope with piezoelectric monocrystal transducers
US10502568B2 (en) 2015-04-29 2019-12-10 General Electric Company Inertial sensing systems and methods of manufacturing the same
CN105203284A (zh) * 2015-09-23 2015-12-30 河北汉光重工有限责任公司 一种适用于小型化激光陀螺振动冲击的实验装置及方法
GB2575978A (en) 2018-07-30 2020-02-05 Innalabs Ltd Gyroscope
EP3929399A4 (en) * 2020-05-11 2022-08-17 Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences HIGH TEMPERATURE SOLID STATE RESONANCE GYRO AND BORING LOGGING SYSTEM MADE THEREOF
KR102410297B1 (ko) * 2020-09-16 2022-06-16 주식회사 한화 진동형 자이로스코프의 공진기 전극 구조체
CN114409276B (zh) * 2022-03-15 2022-11-25 哈尔滨工业大学 一种用于石英半球谐振子与石英电极基板焊接的固定装置
FR3140160A1 (fr) * 2022-09-23 2024-03-29 Jxsens Capteur gyroscopique vibrant
US11874112B1 (en) * 2022-10-04 2024-01-16 Enertia Microsystems Inc. Vibratory gyroscopes with resonator attachments

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4644703A (en) * 1986-03-13 1987-02-24 Norton Company Plural layered coated abrasive
RU2164006C2 (ru) * 1999-05-21 2001-03-10 Акционерное общество открытого типа "Московский институт электромеханики и автоматики" Волновой твердотельный гироскоп
RU2244905C2 (ru) * 2000-02-15 2005-01-20 Сажем Са Гироскопический датчик
US7281425B2 (en) * 2005-05-31 2007-10-16 Innalabs Technologies, Inc. Coriolis force gyroscope with high sensitivity
RU2344287C2 (ru) * 2007-01-09 2009-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "ПрецЭл" Трехосный гироскопический блок

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3656354A (en) 1969-10-06 1972-04-18 Gen Motors Corp Bell gyro and improved means for operating same
US4157041A (en) * 1978-05-22 1979-06-05 General Motors Corporation Sonic vibrating bell gyro
EP0175508B1 (en) 1984-09-07 1988-10-12 The Marconi Company Limited Vibrational gyroscope
DE69308659T2 (de) 1992-06-11 1997-10-02 Sagem Schwingstabgyroskop-Messvorrichtung mit Resonator
US6698271B1 (en) 1998-07-13 2004-03-02 Bae Systems, Plc. Process for reducing bias error in a vibrating structure sensor
GB0227098D0 (en) 2002-11-20 2002-12-24 Bae Systems Plc Method of calibrating bias drift with temperature for a vibrating structure gyroscope
DE10317159B4 (de) 2003-04-14 2007-10-11 Litef Gmbh Verfahren zur Kompensation eines Nullpunktfehlers in einem Corioliskreisel
FR2863701B1 (fr) 2003-12-11 2006-01-13 Sagem Procede de compensation d'une anisotropie dans un capteur de rotation inertiel a cloche vibrante
JP4331211B2 (ja) 2004-02-04 2009-09-16 アトランティック・イナーシャル・システムズ・リミテッド 振動構造ジャイロスコープにおけるバイアス誤差を低減する方法
US20100154542A1 (en) * 2005-05-31 2010-06-24 Innalabs Technologies, Inc. Sensing element of coriolis force gyroscope
US7607350B2 (en) * 2005-10-06 2009-10-27 Northrop Grumman Guidance And Electronics Company, Inc. Circuit board mounting for temperature stress reduction
RU2362121C2 (ru) * 2007-07-09 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Медикон" Малогабаритный твердотелый волновой гироскоп
US7839059B2 (en) 2007-08-03 2010-11-23 Northrop Grumman Guidance And Electronics Company, Inc. Inner-forcer milli-hemispherical resonator gyro

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4644703A (en) * 1986-03-13 1987-02-24 Norton Company Plural layered coated abrasive
RU2164006C2 (ru) * 1999-05-21 2001-03-10 Акционерное общество открытого типа "Московский институт электромеханики и автоматики" Волновой твердотельный гироскоп
RU2244905C2 (ru) * 2000-02-15 2005-01-20 Сажем Са Гироскопический датчик
US7281425B2 (en) * 2005-05-31 2007-10-16 Innalabs Technologies, Inc. Coriolis force gyroscope with high sensitivity
US7513156B2 (en) * 2005-05-31 2009-04-07 Innalabs Technologies, Inc. Coriolis force gyroscope with high sensitivity
RU2344287C2 (ru) * 2007-01-09 2009-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "ПрецЭл" Трехосный гироскопический блок

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674572C1 (ru) * 2017-09-27 2018-12-11 Анатолий Сергеевич Хмелевский Бесплатформенная инерциальная навигационная система для высокоскоростного маневренного объекта

Also Published As

Publication number Publication date
EP2669629A1 (en) 2013-12-04
TR201806675T4 (tr) 2018-06-21
RU2010148332A (ru) 2012-07-10
US9322655B2 (en) 2016-04-26
EP2669629B1 (en) 2017-03-08
US20160238389A1 (en) 2016-08-18
WO2012067534A1 (ru) 2012-05-24
US9476710B2 (en) 2016-10-25
EP3009792A1 (en) 2016-04-20
EP2669629A4 (en) 2014-07-02
US20140102193A1 (en) 2014-04-17
EP3009792B1 (en) 2018-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2476824C2 (ru) Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты)
US10247554B2 (en) Fully balanced micro-machined inertial sensor
RU2580879C2 (ru) Микроэлектромеханическая система для датчика угловой скорости
EP1415127B1 (en) Isolated resonator gyroscope
JP4814715B2 (ja) マイクロ機械的リング振動子の温度補償機構
Endean et al. Near-navigation grade tuning fork MEMS gyroscope
US10809061B2 (en) Vibratory gyroscope including a plurality of inertial bodies
EP0836073A2 (en) A rate sensor
US9568314B2 (en) Bell-shaped vibrator type angular rate gyro
US10502568B2 (en) Inertial sensing systems and methods of manufacturing the same
US20140090471A1 (en) Three-Axis Nano-Resonator Accelerometer Device and Method
US20140013845A1 (en) Class ii coriolis vibratory rocking mode gyroscope with central fixed post
KR100493149B1 (ko) 대칭형 z축 마이크로자이로스코프 및 그 제조방법
RU2110768C1 (ru) Микромеханический вибрационный гироскоп
KR100442823B1 (ko) 마이크로자이로스코프
Krishnamurthy et al. Frequency Measurement of Resonator for Vibrating Gyroscope
RU2662456C2 (ru) Способ непрерывного съёма навигационной информации с кориолисова вибрационного гироскопа
UA97783C2 (ru) Чувствительный элемент кориолисова вибрационного гироскопа
KR100258173B1 (ko) 공진형 마이크로 자이로스코프 및 그 제조 방법과 이를 이용한 각속도 측정 방법
UA127201C2 (uk) Чутливий елемент вібраційного гіроскопа
CN111912399A (zh) 一种改进比例因子的微型陀螺仪敏感单元及陀螺仪
RU2659097C2 (ru) Способ компенсации погрешности от углового ускорения основания для кориолисова вибрационного гироскопа с непрерывным съёмом навигационной информации
RU75475U1 (ru) Вибрационный гироскоп
RU140605U1 (ru) Чувствительный элемент микромеханического датчика угловых скоростей
JP2003166831A (ja) 振動子の支持構造および圧電振動ジャイロ

Legal Events

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

Effective date: 20141120

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150927