RU2476824C2 - Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты) - Google Patents
Осесимметричный кориолисовый вибрационный гироскоп (варианты) Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/567—Turn-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
- G01C19/5691—Turn-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 . 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, , 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 , 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 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 , 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 , 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 . 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 , 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 , 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 , 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.
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)
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)
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)
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)
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 |
-
2010
- 2010-11-19 RU RU2010148332/28A patent/RU2476824C2/ru active IP Right Revival
- 2010-11-19 TR TR2018/06675T patent/TR201806675T4/tr unknown
- 2010-11-19 US US14/112,921 patent/US9322655B2/en active Active
- 2010-11-19 WO PCT/RU2010/000683 patent/WO2012067534A1/ru active Application Filing
- 2010-11-19 EP EP10859874.9A patent/EP2669629B1/en active Active
- 2010-11-19 EP EP15192443.8A patent/EP3009792B1/en active Active
-
2016
- 2016-04-15 US US15/099,764 patent/US9476710B2/en active Active
Patent Citations (6)
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)
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 |