RU2541711C1 - Solid-state wave gyroscope - Google Patents

Solid-state wave gyroscope Download PDF

Info

Publication number
RU2541711C1
RU2541711C1 RU2013138640/28A RU2013138640A RU2541711C1 RU 2541711 C1 RU2541711 C1 RU 2541711C1 RU 2013138640/28 A RU2013138640/28 A RU 2013138640/28A RU 2013138640 A RU2013138640 A RU 2013138640A RU 2541711 C1 RU2541711 C1 RU 2541711C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
gyroscope
electrodes
control
information
Prior art date
Application number
RU2013138640/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013138640A (en
Inventor
Сергей Петрович Редькин
Игорь Викторович Назаров
Константин Алексеевич Бахонин
Алексей Викторович Алёхин
Владимир Михайлович Соловьёв
Юрий Гаврилович Терсенов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (ЗАО "ИТТ")
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 Закрытое акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (ЗАО "ИТТ") filed Critical Закрытое акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (ЗАО "ИТТ")
Priority to RU2013138640/28A priority Critical patent/RU2541711C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541711C1 publication Critical patent/RU2541711C1/en
Publication of RU2013138640A publication Critical patent/RU2013138640A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention refers to measurement equipment and is a solid-state wave gyroscope. Gyroscope has vacuumised housing in the form of dome-shaped shell of even thickness, which external side is provided with three adjusting-affixing elements, mutually spaced apart to 120°, and internal side is provided with three cone segmented elements displaced to 60° relative to adjusting-affixing elements, for installation of multifunction information exciting card using annular split spring. Gyroscope resonator has graduated thickness of dome-shaped shell wall. In bowl of multifunction card, formed are electrodes of information retrieval and control electrodes. In the card cavity, located is getter pump. Electrodes of information retrieval are connected in pairs on mounting plate provided with coaxial connectors for electrical connection with preamplifiers. Between mounting plate and plate with preamplifiers, located is thermal shield. For electrical connection of electrodes of information retrieval and control electrodes with external electronics, gyroscope has two connectors. Digital external electronic system controls resonator vibrational condition.
EFFECT: improving gyroscope performance.
9 dwg

Description

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может быть использовано в системах ориентации, навигации и управления.The invention relates to the field of gyroscopic instrumentation and can be used in orientation systems, navigation and control.

Известен твердотельный волновой гироскоп (см. патент EP 0141621 A2), содержащий металлический вакуумируемый корпус, снабженный штенгелем, газопоглотителем и соответствующими установочно-присоединительными элементами, во внутренней полости которого размещены изготовленные из кварцевого стекла и жестко скрепленные между собой и с корпусом инерциальный чувствительный элемент, в виде полусферического резонатора, с проходящим через полюс его полусферы двухсторонним держателем стержневого типа и электрически взаимодействующие с полусферической сферой через емкостной зазор возбудитель высокочастотных эллиптических колебаний резонатора и узел съема электрических сигналов, отображающий азимутальную ориентацию колебательной картины вибрирующей оболочки резонатора с металлизированными рабочими поверхностями, и группой скоммутированных соответствующим образом электродов, соединенных через гнездовые контакты со штыревыми контактами проходных электрических гермовыводов, а также сопрягаемую с ножками указанных контактов, многоконтурную электронную систему, обеспечивающую возбуждение и поддержание колебаний резонатора с заданной амплитудой, постоянной частотой и фазой независимо от местонахождения колебательной картины вибрирующей оболочки, и измерение, преобразование и соответствующую обработку считываемой информации.A solid-state wave gyroscope is known (see patent EP 0141621 A2), comprising a metal evacuated casing provided with a plug, a getter and corresponding mounting and attachment elements, in the inner cavity of which are made of quartz glass and rigidly bonded to each other and to the casing, an inertial sensing element, in the form of a hemispherical resonator with a rod-type double-sided holder passing through the pole of its hemisphere and electrically interacting with the hemispherical a sphere through the capacitive gap, the causative agent of high-frequency elliptical oscillations of the resonator and the electrical signal pickup unit, which displays the azimuthal orientation of the vibrational pattern of the vibrating shell of the resonator with metallized working surfaces, and a group of electrodes that are connected appropriately, connected through socket contacts with pin contacts of the through-hole electrical pressure outputs, as well as with legs of the indicated contacts, multi-circuit electronic system, I provide excitation and maintenance of resonator vibrations with a given amplitude, constant frequency and phase, regardless of the location of the vibrational pattern of the vibrating shell, and measuring, converting and corresponding processing of the read information.

На торцевой кромке указанной оболочки сформированы соответствующие балансировочные зубцы, значительно усложняющие конструкцию детали и технологию ее изготовления.Corresponding balancing teeth are formed on the end edge of this shell, which significantly complicates the design of the part and the technology for its manufacture.

Обе, внутренняя и наружная, ножки двухстороннего стержневого держателя резонатора имеют примерно одинаковую длину, не менее трех диаметров их поперечного сечения, и используются для его закрепления по двухопорной схеме, что обуславливает увеличение размеров гироскопа.Both the inner and outer legs of the double-sided rod holder of the resonator have approximately the same length, at least three diameters of their cross-section, and are used to fix it according to the two-support scheme, which leads to an increase in the size of the gyroscope.

Возбудитель колебаний полусферической оболочки резонатора известного твердотельного волнового гироскопа (ТВГ) выполнен в виде располагаемой под ней полой многоступенчатой детали, образованной достаточной совокупностью соответствующих поверхностей вращения (конических, цилиндрических, плоских, сферических).The oscillation causative agent of the hemispherical shell of the resonator of a known solid-state wave gyroscope (TWG) is made in the form of a hollow multi-stage part located under it, formed by a sufficient set of corresponding surfaces of revolution (conical, cylindrical, flat, spherical).

В зоне примыкания к наружной поверхности оболочки резонатора внутренняя поверхность возбудителя выполнена в виде зеркально отображающей ее полусферы. На ней сформированы кольцевой и четыре группы по четыре, в общей сумме шестнадцать, дискретно, через 22,5°, разнесенных в окружном направлении и скоммутированных соответствующим образом локальных управляющих электродов круговой конфигурации. Эти электроды подсоединенных к восьми контактным гнездам узла съема, сопряженных со штыревыми однопроводящими контактами высоковольтных походных электрических гермовыводов, встроенных в изоляторы, привариваемых к нижнему срезу вакуумируемого корпуса металлической крышки с выходом их ножек за ее внешние обводы. Токоподводы от кольцевого электрода возбудителя и наружной поверхности полусферической оболочки резонатора подсоединены к двум, расположенным с противоположной стороны ТВГ отдельным проходным электрическим гермовыводам такого же исполнения, встроенным в соответствующие изоляторы вакуумируемого металлического корпуса с выходом их ножек за его внешние обводы. Кольцевой электрод возбудителя используется для поддержания колебаний полусферической оболочки резонатора с постоянной амплитудой, а шестнадцать локальных электродов - для подавления квадратурных вибраций резонатора. Большое количество и удаленность управляющих электродов возбудителя колебаний от проходных электрических гермовыводов существенным образом затрудняет прокладку соответствующих токопроводов, соединяющих данные элементы конструкции.In the zone adjacent to the outer surface of the resonator shell, the inner surface of the pathogen is made in the form of a hemisphere mirroring it. An annular and four groups of four are formed on it, in a total of sixteen, discretely, through 22.5 °, spaced in the circumferential direction and accordingly connected to the local control electrodes of a circular configuration. These electrodes are connected to eight contact sockets of the pick-up unit, coupled to single-conductor pin contacts of high-voltage field-mounted electrical pressure glands, embedded in insulators, welded to the lower cut of the evacuated metal cover body with the exit of their legs for its external contours. The current leads from the ring electrode of the exciter and the outer surface of the hemispherical shell of the resonator are connected to two separate pass-through electrical pressure leads of the same design, located on the opposite side of the TWG, built into the corresponding insulators of the evacuated metal case with their legs extending beyond its outer edges. The ring electrode of the pathogen is used to maintain oscillations of the hemispherical shell of the resonator with a constant amplitude, and sixteen local electrodes are used to suppress quadrature vibrations of the resonator. The large number and remoteness of the control electrodes of the exciter of oscillations from the passage of electrical hermetic leads significantly complicates the laying of the corresponding conductors connecting these structural elements.

Вследствие особенностей исполнения конструкции возбудителя колебаний резонатора известного ТВГ слишком сложна и нетехнологична. Большая трудоемкость ее изготовления в значительной мере обуславливает достаточно высокую цену рассматриваемого изделия в целом.Due to the design features of the resonator oscillator of the known TWG, it is too complicated and low-tech. The great complexity of its manufacture largely determines the rather high price of the product in general.

Узел съема электрических сигналов известного ТВГ выполнен в виде плоского основания фланцевого типа с шаровым сегментом, на наружной поверхности которого сформированы восемь, дискретно, через 45°, разнесенных в окружном направлении и скоммутированных соответствующим образом локальных электродов съема круговой конфигурации, используемых для измерения параметров азимутальной ориентации колебательной картины вибрирующей оболочки резонатора. Каждый из электродов съема сопряжен при помощи токопроводов с индивидуальными разъемными соединителями коаксиалього типа низковольтных электрических гермовыводов, встроенных в изоляторы, упоминавшейся выше металлической крышки вакуумируемого корпуса, с выходом их ножек наружу за внешние обводы. Такое (коаксиальное) исполнение указанных гермовыводов обусловлено наличием в конструкции известного ТВГ высоковольтных цепей управления и необходимостью соответствующей защиты слаботочных измерительных цепей от их негативного воздействия электрических наводок и уменьшения паразитных емкостей.The electrical signal pick-up unit of the well-known TWG is made in the form of a flat base of a flange type with a spherical segment, on the outer surface of which eight, discretely, through 45 °, spaced in the circumferential direction and respectively connected to the local pick-up electrodes of a circular configuration used to measure the azimuthal orientation parameters are formed vibrational pattern of the vibrating shell of the resonator. Each of the pick-up electrodes is connected by means of current conductors to individual detachable coaxial connectors of low-voltage electrical pressure leads integrated into the insulators of the metal cover of the evacuated housing mentioned above, with their legs exiting outside the outer contours. Such (coaxial) execution of the indicated pressure leads is due to the presence of high-voltage control circuits in the design of the known TWG and the need for appropriate protection of low-current measuring circuits from their negative effects of electrical interference and reduction of stray capacitances.

В шаровой зоне указанного узла, между локальными электродами съема прорезаны насквозь щелевидные радиальные пазы, отделяющие их друг от друга. Наличие таких пазов, а также большое количество (шестнадцать) разнотипных проходных электрических гермовыводов от собственных низковольтных и высоковольтных цепей управления значительно усложняет конструкцию узла съема, увеличивает трудоемкость изготовления, а следовательно, и цену изделия.In the spherical zone of the indicated assembly, between the local pick-up electrodes, slot-like radial grooves are cut through and through, separating them from each other. The presence of such grooves, as well as a large number (sixteen) of different types of through-type electrical pressure leads from their own low-voltage and high-voltage control circuits, significantly complicates the design of the removal unit, increases the complexity of manufacturing, and, consequently, the price of the product.

Шаровая зона узла съема введена внутрь пулусферической оболочки резонатора до упора верхней поверхностью своего фланца в нижнюю торцевую кромку возбудителя и жестко скреплен с ним при помощи индия.The ball zone of the removal unit is inserted into the hemispherical shell of the resonator to the stop by the upper surface of its flange in the lower end edge of the pathogen and is rigidly bonded to it using indium.

Кольцевой и локальные электроды возбудителя и узла съема в совокупности с примыкающими к ним фрагментами наружной и внутренней поверхностей полусферической оболочки резонатора образуют сферические конденсаторы, одни из обкладок которых (фрагменты оболочки) вследствие упругости последней обладают соответствующей подвижностью по отношению к шаровой зоне возбудителя.Spherical capacitors are ring and local electrodes of the pathogen and the pickup unit, together with fragments of the outer and inner surfaces of the hemispherical shell of the resonator adjacent to them, one of the shells of which (shell fragments) have corresponding mobility with respect to the spherical zone of the pathogen.

Резонатор известного ТВГ жестко закрепляется при помощи своих ножек, в соосно располагаемых напротив друг друга вдоль измерительной оси соответствующих посадочных отверстий возбудителя и узла съема, по двухопорной схеме в процессе их сопряжения. Скрепленные друг с другом резонатор, возбудитель его колебаний и узел съема представляют собой соответствующий промежуточный (неокончательно собранный) модуль, который в таком виде вставляется внутрь вакуумируемого корпуса и фиксируется там при помощи специально предусмотренных для этого крепежных деталей. Двухсторонняя схема закрепления резонатора, с формированием при этом двух емкостных зазоров между его полусферической оболочкой и возбудителем колебаний и съема, гораздо сложнее одинарной. В этом случае существенным образом затрудняется взаимная выставка указанных деталей ТВГ и контроль упомянутых зазоров.The resonator of the known TWG is rigidly fixed using its legs, coaxially located opposite each other along the measuring axis of the corresponding mounting holes of the pathogen and the removal unit, according to a two-support scheme in the process of pairing them. Bonded to each other, the resonator, the exciter of its vibrations and the removal unit are the corresponding intermediate (incompletely assembled) module, which is inserted into the evacuated housing in this form and fixed there using fasteners specially provided for this. The two-sided fixing circuit of the resonator, with the formation of two capacitive gaps between its hemispherical shell and the pathogen of vibrations and removal, is much more complicated than a single one. In this case, the mutual exhibition of the specified parts of the TWG and the control of the mentioned gaps are substantially complicated.

Снизу вакуумированный корпус известного ТВГ герметизируется при помощи привариваемой к нему плоской металлической крышки. Она не имеет центрирующего буртика, обеспечивающего необходимую соосность свариваемых частей корпуса и соответствующую силовую разгрузку стыкуемых при этом гнездовых и штыревых контактов разъемных соединений проходных электрических гермовыводов от воздействия, возникающих при сварке, поводок (механических напряжений), которые могут привести к изменению переходных сопротивлений упомянутых соединений.From below, the evacuated housing of the known TWG is sealed with a flat metal lid welded to it. It does not have a centering collar that provides the necessary alignment of the welded parts of the body and the corresponding power unloading of the female and male contacts of the detachable connectors of the plug-in electric bushings from the effects arising during welding, the lead (mechanical stresses), which can lead to a change in the transient resistances of the said joints .

Известный ТВГ имеет нерациональную компоновку газопоглотителя в центральной части металлической крышки вакуумируемого корпуса с формированием там консольного выступа. Это усложняет конструкцию как самой крышки, так и присоединяемой к ней соответствующей розетки электронной системы. Указанная компоновка приводит к существенному увеличению размеров ТВГ как в осевом, так и поперечном направлениях, и ограничению размеров, следовательно, и соответствующей емкости газопоглотителя.The known TWG has an irrational getter arrangement in the central part of the metal cover of the evacuated housing with the formation of a cantilevered protrusion there. This complicates the design of both the cover itself and the corresponding socket of the electronic system connected to it. This arrangement leads to a significant increase in the size of the TWG both in the axial and transverse directions, and the size is limited, and therefore, the corresponding capacity of the getter.

В конструкции корпуса известного ТВГ нет общей (как механической, так и электрической) экранировки выходящих наружу ножек проходных электрических гермовыводов.In the design of the body of the known TVG there is no general (both mechanical and electrical) shielding of the outgoing legs of the through-passage electrical pressure leads.

Электрическая система известного ТВГ - неадаптивная. Основные ее контуры построены на относительно устаревших технических решениях, без использования цифровой элементной базы, что обуславливает чувствительность к экстремальным условиям эксплуатации.The electrical system of the famous TVG is non-adaptive. Its main circuits are based on relatively outdated technical solutions, without the use of a digital element base, which leads to sensitivity to extreme operating conditions.

За прототип взят твердотельный волновой гироскоп (см. патент RU 2362121 C2), в котором устранены отмеченные недостатки аналога (см. патент EP 0141621 A2).A solid-state wave gyroscope was taken as a prototype (see patent RU 2362121 C2), in which the noted disadvantages of the analogue were eliminated (see patent EP 0141621 A2).

В этом ТВГ возбудитель колебаний резонатора и узел съема электрических сигналов выполнены в виде размещаемой внутри полусферы резонатора единой монолитной детали. Эта деталь является комбинированной электромеханической платой универсального назначения. Она используется для возбуждения и поддержания колебаний вибрирующей оболочки резонатора и для съема электрических сигналов со сплошной без радиальный пазов рабочей поверхности, на которой сформирована группа локальных электродов, образующих систему соответствующих емкостных датчиков перемещения и силовых электродов одновременно.In this TWG, the resonator oscillation exciter and the electrical signal pick-up unit are made in the form of a single monolithic part placed inside the resonator hemisphere. This part is a combination electromechanical board for universal use. It is used to excite and maintain vibrations of the vibrating shell of the resonator and to pick up electrical signals with a continuous without radial grooves work surface, on which a group of local electrodes is formed, which form a system of corresponding capacitive displacement sensors and power electrodes simultaneously.

Полусферическая оболочка резонатора выполнена сплошной, без балансировочных зубцов, с обеспечением прецизионного уровня геометрической и массовой осевой симметрии, достигаемой в первом случае. Путем высокоточной технологии механической обработки и контроля размеров, а во втором - посредством соответствующей балансировки резонатора с разложением массового дефекта в ряд Фурье и последующим устранением первых четырех гармоник дефекта и, в частности, первых трех из них - до минимально возможного уровня, позволяющего снизить влияние азимутальной неравномерности демпфирования и уменьшить до необходимых размеров вибрационные воздействия на волновую картину, а массовый дефект четвертой гармоники, разночастотность, минимизировать до уровня, обеспечивающего нормальное функционирование электроники управления при малых значениях напряжения электропитания.The hemispherical shell of the resonator is solid, without balancing teeth, with the provision of a precise level of geometric and mass axial symmetry, achieved in the first case. By means of high-precision machining and dimensional control technology, and in the second - by appropriate balancing of the resonator with the expansion of the mass defect in a Fourier series and the subsequent elimination of the first four harmonics of the defect and, in particular, the first three of them - to the minimum possible level, which reduces the influence of azimuthal uneven damping and reduce to the required size the vibration effects on the wave pattern, and the mass defect of the fourth harmonic, the frequency difference, will minimize to a level that ensures the proper functioning of the control electronics for small values of the power supply voltage.

Резонатор закреплен консольно, по одноопорной схеме, только в соответствующем посадочном отверстии комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения, за вводимый в него внутренний наконечник - ножку двухстороннего стержневого держателя посредством соответствующего клеевого соединения или пайки без использования каких-либо промежуточных деталей. Другой, наружный, наконечник укорочен по сравнению с ножкой в несколько раз, и используется преимущественно в технологических целях и, в частности, при шлифовке детали в центрах, транспортировке и оценке ее несбалансированности через измерение амплитуды биений указанного наконечника.The resonator is fixed cantilever, according to a single-bearing scheme, only in the corresponding mounting hole of the combined electromechanical removal / excitation board, for the inner tip inserted into it - the leg of the double-sided rod holder by means of an appropriate adhesive joint or soldering without using any intermediate parts. The other, outer, tip is shortened by several times compared with the leg, and is used mainly for technological purposes, and in particular, when grinding a part in centers, transporting and evaluating its imbalance through measuring the beat amplitude of the specified tip.

Металлическая крышка введена в состав твердотельного волнового инерциального модуля и выполнена в виде жестко скрепляемой с нижним торцом основания комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения посредством клеевого соединения или пайки и обращенной к низу дном тарели с отбортованным по краю, в зоне приварки к вакуумируемому корпусу, цилиндрическим центрирующим буртиком одинакового с торцевым фланцем платы диаметра, заглубленным при сборке в соответствующее посадочное гнездо корпуса такой же конфигурации и размеров до совмещения их привариваемых кромок.The metal cover is included in the solid-state wave inertial module and is made in the form of a combined electromechanical removal / excitation board rigidly fastened to the bottom end of the base by means of an adhesive joint or soldering and facing the bottom of the plate with a flanged along the edge, in the welding zone to the evacuated body, a cylindrical centering a collar of the same diameter as the end flange of the board, buried during assembly into the corresponding landing socket of the housing of the same configuration and dimensions d about combining their welded edges.

Вакуумируемый корпус может быть выполнен в виде двух, по установочно-присоединительным элементам, модификаций - цилиндрической, либо квадратной в поперечном сечении конфигурации, образованной в последнем случае одинаковыми плоскими базовыми поверхностями, ортогонально располагаемыми по отношению друг к другу. Газопоглотитель размещен в свободном объеме верхнего отсека вакуумируемого корпуса, ограниченного стенками его полости и наружными поверхностями полусферы и технологического наконечника двухстороннего стержневого держателя резонатора, и может быть выполнен в виде любой из двух эквивалентных в функциональном отношении модификаций, а именно в нормальном или бескорпусном вариантах, причем в первом случае он представляет собой полностью законченный автономный насос с заключенным в герметизируемую корпусную оболочку кольцевидной или тороидальной формы реагентом типа титан/ванадий, способный поглощать газ, активируемым после обезгаживания, герметизации вакуумируемого корпуса посредством прожигания через оптически прозрачный стеклянный иллюминатор последнего лазерным лучом, либо механического вскрытия утоненной мембраны оболочки, а во втором - рабочее вещество крепится в той же зоне непосредственно к стенкам вакуумируемого корпуса и активируется путем соответствующего нагрева указанных стенок снаружи внешним тепловым излучателем.The evacuated housing can be made in the form of two, according to the mounting and connecting elements, modifications — a cylindrical or square cross-sectional configuration formed in the latter case by identical flat base surfaces orthogonally arranged with respect to each other. The getter is placed in the free volume of the upper compartment of the evacuated housing, bounded by the walls of its cavity and the outer surfaces of the hemisphere and the technological tip of the bilateral rod holder of the resonator, and can be made in the form of any of the two functional equivalent modifications, namely, in normal or open cases, moreover in the first case, it is a completely finished stand-alone pump with a ring-shaped or enclosed in a sealed enclosure a toroidal form with a reagent such as titanium / vanadium, capable of absorbing gas activated after degassing, sealing the evacuated housing by burning the latter with a laser beam through an optically transparent glass porthole, or by mechanically opening the thinned membrane of the shell, and in the second, the working substance is attached directly to the same zone the walls of the evacuated housing and is activated by appropriate heating of these walls from the outside with an external heat radiator.

Штенгель вакуумируемсмого корпуса может быть выполнен в виде разъединяемого посредством оплавления стеклянного либо металлического ниппеля, пережимаемого путем пластического деформирования до полного перекрытия прохода и "холодной сварки" сближаемых стенок с одновременной его обрезкой.The plug of the evacuated housing can be made in the form of a glass or metal nipple separable by fusion, clamped by plastic deformation until the passage is completely blocked and the adjacent walls are "cold welded" with its trimming.

Габариты твердотельного волнового инерциального модуля, а следовательно, и вакуумируемого корпуса минимизированы до пределов, обеспечивающих возможность компоновки их в крайне малых по диаметру монтажных объемах как при продольной, так и поперечной ориентации оси чувствительности.The dimensions of the solid-state wave inertial module, and consequently, the evacuated housing, are minimized to the extent that they can be assembled in extremely small mounting volumes with both longitudinal and transverse orientation of the sensitivity axis.

Электронная система выполнена адаптивной, основные контуры ее и, в частности, измерения и управления колебаниями построены на цифровой, малочувствительной к экстремальным условиям эксплуатации элементной базе с минимизацией количества размеров и рассеиваемой мощности электронных компонент, использованием импульсных сигналов управления и съема и закладкой соответствующих алгоритмов обработки данных и управления во введенный в состав указанной системы микропроцессор, обеспечивающий функционирование упомянутых контуров в импульсном режиме с формированием рабочего цикла, разделяемого во времени на интервалы измерения и управления, и использования при регистрации выходных электрических сигналов способа "обратного" включения, когда они снимаются с ножки двухстороннего держателя резонатора.The electronic system is adaptive, its main circuits and, in particular, the measurements and control of oscillations are built on a digital base, which is insensitive to extreme operating conditions, minimizing the number of sizes and power dissipation of electronic components, using pulsed control and acquisition signals, and setting up appropriate data processing algorithms and control into the microprocessor introduced into the composition of the specified system, which ensures the functioning of the mentioned circuits in a pulse m mode to form the operating cycle shared in time by measuring the interval and the control and use in registering electrical signals output process "reverse" enable when they are removed from the bilateral legs of the resonator holder.

Отдельный проходной гермовывод, сообщенный с металлизированной поверхностью полусферы резонатора, размещен на комбинированной электромеханической плате съема/возбуждения со встраиванием гнездового контакта непосредственно в ножку двухстороннего стержневого держателя резонатора и расположением сопрягаемого с ним штыревого однопроводящего контакта прямо по центру дна тарельчатой металлической крышки твердотельного волнового инерциального модуля.A separate leak-through gland connected with the metallized surface of the hemisphere of the resonator is placed on the combined electromechanical pick-up / excitation board with the socket contact inserted directly into the leg of the double-sided rod holder of the resonator and the pin of the single-conducting contact mating with it located directly in the center of the bottom of the plate-shaped metal cover of the solid-state wave module.

Величина емкостного зазора между обращенными друг к другу поверхностями полусфер резонатора и локальных электродов комбинированной электромеханической плата съема/возбуждения прядка 100 мкм выбрана исходя из низковольтного питания электроники и возможности технической осуществимости геометрического контроля его при сборке.The value of the capacitive gap between the surfaces of the resonator hemispheres and the local electrodes of the combined electromechanical detachment / excitation circuit board of 100 μm is selected based on the low-voltage power supply of the electronics and the feasibility of its geometric control during assembly.

Регистрация электрических сигналов и управления колебаниями резонатора замкнуты на одни и те же электроды соединенными с однотипными проходными электрическими гермовыводами комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения.Registration of electrical signals and control of oscillations of the resonator are closed to the same electrodes connected to the same type of through-through electrical hermetic outputs of the combined electromechanical removal / excitation board.

Электронная система сопряжена с проходными электрическими гермовыводами комбинированной электромеханической платы через подсоединяемый к располагаемым с наружи ножкам из штыревых контактов предварительный усилитель сигналов.The electronic system is interfaced with the electrical bushings of the combined electromechanical circuit board through a preliminary signal amplifier connected to the external legs of the pin contacts.

Выходящие наружу ножки штыревых контактов проходных электрических гермовыводов комбинированной электромеханической платы и подсоединяемый к ним предварительный усилитель сигналов обеспечены общей экранировкой при помощи пристыковываемого к вакуумируемому корпусу тонкостенного защитного металлического кожуха. Токоподводы предварительного усилителя сформированы в контактный жгут, выводимый наружу сквозь эластичный проход в донной части кожуха.The outgoing legs of the pin contacts of the electrical hermetic bushings of the combined electromechanical circuit board and the preamplifier of signals connected to them are provided with general shielding by means of a thin-walled protective metal casing docked to the evacuated housing. The current leads of the pre-amplifier are formed into a contact harness, which is led out through the elastic passage in the bottom of the casing.

У ТВГ, взятого за прототип, можно отметить следующие недостатки.The TWG, taken as a prototype, we can note the following disadvantages.

Гироскоп имеет неравномерный зазор между вакуумируемым корпусом и внешней полусферической оболочкой резонатора. Эта неравномерность зазора обуславливает температурный градиент в меридианальной плоскости полусферического резонатора при внешних тепловых воздействиях и возникновение скорости дрейфа.The gyroscope has an uneven gap between the evacuated housing and the outer hemispherical shell of the resonator. This unevenness of the gap causes a temperature gradient in the meridian plane of the hemispherical resonator under external thermal influences and the occurrence of a drift velocity.

При кубическом исполнении вакуумируемого корпуса гироскоп соприкасается с установочной поверхностью объекта всей площадью грани корпуса. При цилиндрическом исполнении вакуумируемого корпуса гироскоп соприкасается с установочной поверхностью всей привалочной плоскостью его фланцевого кольца. Как в первом, так и во втором вариантах имеется значительная площадь контакта с объектом, что обуславливает из-за малости теплового сопротивления контакта существенное тепловое влияние температуры установочного места объекта на гироскоп, вызывая температурную скорость дрейфа.With a cubic design of the evacuated housing, the gyroscope is in contact with the installation surface of the object with the entire surface of the face of the housing. In the cylindrical design of the evacuated housing, the gyroscope is in contact with the mounting surface with the entire mating plane of its flange ring. Both in the first and in the second variants there is a significant contact area with the object, which, due to the small thermal resistance of the contact, causes a significant thermal effect of the temperature of the installation location of the object on the gyroscope, causing the temperature drift velocity.

С нижним торцом основания комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения жестко скрепляется металлическая крышка инерциального модуля с помощью клеевого соединения или пайки. В свою очередь, металлическая крышка через отбортовку по краю приваривается к центрирующему цилиндрическому буртику вакуумируемого корпуса. Такое соединение комбинированной платы с вакуумируемим корпусом имеет малое тепловое сопротивление, что обуславливает существенное влияние температуры корпуса на плату. Возникающие при этом температурные деформации платы вызывают температурную скорость дрейфа ТВГ. При таком соединении деталей сборка инерциального модуля становится неразборной, что исключает ее переборку для достижения требуемых технических параметров при производстве.The metal cover of the inertial module is rigidly fastened to the bottom end of the base of the combined electromechanical removal / excitation board using adhesive bonding or soldering. In turn, the metal cover is flanged along the edge to be welded to the centering cylindrical flange of the evacuated housing. Such a combination of a combination board with an evacuated case has a low thermal resistance, which leads to a significant effect of the case temperature on the board. The resulting thermal deformations of the board cause the temperature drift velocity of the TWG. With such a combination of parts, the assembly of the inertial module becomes non-separable, which excludes its re-assembly to achieve the required technical parameters during production.

В меридианальном сечении полусферический резонатор имеет равномерную толщину стенки до зоны сопряжения с двухсторонним стержневым держателем. Толщина стенки резонатора определяет величину приведенной массы, находящейся в области воздействия возбудителя колебаний, и жесткость ее упругой связи с держателем. Величина приведенной массы и жесткость ее упругой связи с держателем обуславливают величину собственной частоты резонатора. При совпадении собственной частоты резонатора с возможной при эксплуатации частотой внешнего вибрационного воздействия с определенным ускорением вибрации возникает резонансное явление, которое может вызвать разрушение конструкции резонатора. Для устранения резонансного явления необходимо изменять конструктивные параметры резонатора. В известной конструктивной схеме толщина стенки резонатора определена радиусами внешней и внутренней полусферическими концентрическими поверхностями. Следуя этой конструктивной схеме изменение собственной частоты резонатора, можно выполнить, изменяя величину радиуса внешней полусферы. Например, для увеличения собственной частоты резонатора можно увеличить радиус внешней полусферы, тем самым увеличить жесткость упругой связи с держателем. Однако при таком подходе будет происходить увеличение толщины стенки резонатора в области его рабочей кромки, что одновременно с увеличением жесткости приведет к увеличению приведенной массы. При превалировании увеличения жесткости над увеличением приведенной массы произойдет увеличение собственной частоты резонатора. В известной конструктивной схеме нет однозначного воздействия только на величину жесткости изменением радиуса внешней полусферы, при этом также изменяется значение приведенной массы. Увеличение приведенной массы нежелательно и для системы возбуждения колебаний резонатора, так как при сохранении ее мощности уменьшается амплитуда его рабочих колебаний.In the meridian section, the hemispherical resonator has a uniform wall thickness up to the interface zone with the double-sided rod holder. The thickness of the cavity wall determines the magnitude of the reduced mass located in the area of influence of the pathogen, and the stiffness of its elastic connection with the holder. The magnitude of the reduced mass and the rigidity of its elastic connection with the holder determine the value of the natural frequency of the resonator. When the natural frequency of the resonator coincides with the possible during operation frequency of external vibrational impact with a certain acceleration of vibration, a resonant phenomenon occurs that can cause the destruction of the design of the resonator. To eliminate the resonance phenomenon, it is necessary to change the design parameters of the resonator. In a known structural scheme, the cavity wall thickness is determined by the radii of the outer and inner hemispherical concentric surfaces. Following this design scheme, a change in the natural frequency of the resonator can be performed by changing the radius of the outer hemisphere. For example, to increase the natural frequency of the resonator, you can increase the radius of the outer hemisphere, thereby increasing the stiffness of the elastic connection with the holder. However, with this approach, an increase in the cavity wall thickness in the region of its working edge will occur, which, together with an increase in stiffness, will lead to an increase in the reduced mass. If the increase in stiffness prevails over the increase in reduced mass, an increase in the natural frequency of the resonator occurs. In the known structural scheme there is no unambiguous effect only on the value of stiffness by changing the radius of the outer hemisphere, while the value of the reduced mass also changes. An increase in the reduced mass is also undesirable for the resonator vibration excitation system, since, while maintaining its power, the amplitude of its working vibrations decreases.

В комбинированной электромеханической плате съема/возбуждения отсутствует точное установочное отверстие с жесткими посадочными размерами для точной фиксации резонатора относительно шаровой зоны платы с электродами. В комбинированной плате имеется только установочно-закрепительное отверстие с большим зазором, которое используется для клеевого соединения. Такой конструктивный вариант установки резонатора на плате может вносить существенные погрешности в обеспечение равномерности зазора.In the combined electromechanical removal / excitation board, there is no exact mounting hole with rigid landing dimensions for accurate fixation of the resonator relative to the ball zone of the board with electrodes. The combination board only has a mounting hole with a large gap, which is used for adhesive bonding. Such a constructive option for installing the resonator on the board can introduce significant errors in ensuring the uniformity of the gap.

Плата съема/возбуждения является в целом монолитной деталью без существенных полостей, что обуславливает ее излишний вес и невозможность использования ее объема для размещения других элементов с целью общего уменьшения объема гироскопа.The removal / excitation board is, as a whole, a monolithic part without significant cavities, which leads to its excessive weight and the inability to use its volume to place other elements in order to reduce the total volume of the gyroscope.

На рабочей поверхности шаровой зоны электромеханической платы съема/возбуждения находится группа локальных электродов, которая образует систему емкостных датчиков перемещения и силовых электродов управления одновременно. Для обеспечения требуемой точности ТВГ, используемого на высокоманевренном объекте, требуется высокая частота съема информации и воздействия сигналов управления вибрационным состоянием резонатора. За счет совмещения на одних и тех же электродах функций съема и управления в известном способе как минимум в два раза снижается частота съема информационного сигнала и управляющего воздействия, которую может обеспечить электронная система гироскопа.On the working surface of the ball zone of the electromechanical removal / excitation board there is a group of local electrodes, which forms a system of capacitive displacement sensors and power control electrodes at the same time. To ensure the required accuracy of the TWG used at a highly maneuverable object, a high frequency of information retrieval and the influence of the control signals of the vibrational state of the resonator is required. By combining the pick-up and control functions on the same electrodes in the known method, the pick-up frequency of the information signal and the control action that the gyroscope electronic system can provide is reduced by at least two times.

В конструкции гироскопа для герметизации вакуумируемого корпуса используют верхнюю и нижнюю торцевые крышки. Это обусловлено тем, что сборка гироскопа производится с двух торцевых сторон герметизируемого корпуса. С одной торцевой стороны устанавливают геттерный насос (газопоглотитель), с другой торцевой стороны - сборку инерциального модуля. Корпус также имеет еще отверстие для штенгеля. Наличие двух крышек, расположенных в разных частях герметизируемого корпуса, усложняет конструкцию гироскопа, технологические операции по проверке герметичности, а также затрудняет поддержание высокого вакуума в процессе эксплуатации.In the design of the gyroscope, the upper and lower end caps are used to seal the evacuated housing. This is due to the fact that the gyroscope is assembled from the two end faces of the sealed housing. A getter pump (getter) is installed on one end side, and an inertial module assembly is installed on the other side. The housing also has an opening for the ram. The presence of two covers located in different parts of the sealed housing complicates the design of the gyroscope, technological operations for checking the tightness, and also makes it difficult to maintain a high vacuum during operation.

Для электрической связи с электродами в гироскопе используются гнездовые контакты со штыревыми однопроводящими контактами проходных электрических гермовыводов, встроенных в изоляторы (слезоки), которые привариваются к нижнему срезу металлической крышки. Применение слезок обуславливает три контактные зоны: штыревой контакт-стекло слезки; стекло слезки-металлический корпус слезки; металлический корпус слезки-металлическая крышка. Для обеспечения высокой надежности общей герметизации гороскопа требуется высокая надежность этих контактных зон по газопроницаемости, что не всегда достигается при большом сроке службы и реальных условиях эксплуатации. Так как в гироскопе применяется достаточно значительное количество слезок, то их использование снижает надежность ТВГ в целом.For electrical communication with the electrodes in the gyroscope, socket contacts are used with single-conductor pin contacts of the through-gland electrical leads embedded in insulators (teardrops), which are welded to the lower cut of the metal cover. The use of tears determines three contact zones: pin-contact glass of a tear; glass teardrop-metal case teardrop; metal case tear-metal cover. To ensure high reliability of the general sealing of the horoscope, the high reliability of these contact zones in terms of gas permeability is required, which is not always achieved with a long service life and actual operating conditions. Since a rather significant number of tears are used in the gyroscope, their use reduces the reliability of the TWG as a whole.

Газопоглотитель гироскопа (геттерный насос) в корпусном варианте (с мембранной оболочкой) активируется после обезгаживания, герметизации вакуумируемого корпуса посредством прожигания через оптически прозрачный стеклянный иллюминатор лазерным лучом либо механического вскрытия утоненной мембраны оболочки. В бескорпусном варианте газопоглотителя рабочее вещество устанавливается в непосредственной зоне к стенкам вакуумируемого корпуса и активируется путем соответствующего нагрева указанных стенок снаружи внешним тепловым излучателем. Использование прозрачного иллюминатора для активации или механического вскрытия усложняет конструкцию ТВГ и уменьшает его надежность при эксплуатации, так как требуется специальная вакуумноплотная установка иллюминатора или механического устройства в герметизируемый корпус. Локальный внешний нагрев герметизируемого корпуса в зоне расположения газопоглотителя усложняет технологический процесс изготовления гироскопа, так как требуется специальное устройство, реализующее этот нагрев. Локальный нагрев корпуса гироскопа до соответствующей температуры может приводить к тепловым деформациям конструкции и появлению погрешностей в показаниях ТВГ.The gyroscope getter (getter pump) in the case version (with a membrane shell) is activated after degassing, sealing the evacuated body by burning with a laser beam through an optically transparent glass porthole or by opening the thinned membrane membrane mechanically. In the open case of the getter, the working substance is installed in the immediate area to the walls of the evacuated housing and is activated by appropriate heating of these walls from the outside with an external heat emitter. The use of a transparent porthole for activation or mechanical opening complicates the design of the TVG and reduces its reliability during operation, since a special vacuum-tight installation of a porthole or a mechanical device in a sealed enclosure is required. Local external heating of the sealed housing in the area of the getter complicates the manufacturing process of the gyroscope, since a special device that implements this heating is required. Local heating of the gyroscope housing to the appropriate temperature can lead to thermal deformations of the structure and the appearance of errors in the readings of the TWG.

Локальные электроды при помощи соответствующих токоподводов соединены через индивидуальные гнездовые контакты со штыревыми однопроводящими контактами проходных электрических гермовыводов. Индивидуальные гнездовые контакты не имеют пружинных элементов, выбирающих зазор между штыревыми контактами и электропроводящими элементами розетки, сохраняющими постоянное прижимное усилие. В процессе эксплуатации в гнездовом контакте, не имеющем пружинных элементов, может изменятся усилие прижима контактирующих элементов, вплоть до возникновения зазора, что приведет к изменению электрического контактного сопротивления и появлению помех в информационном сигнале гироскопа.Local electrodes are connected via appropriate current leads through individual socket contacts with pin-type single-conductive contacts of through-gland electrical leads. Individual socket contacts do not have spring elements that select the gap between the pin contacts and the electrically conductive elements of the socket, which maintain a constant clamping force. During operation in a socket contact that does not have spring elements, the clamping force of the contacting elements can change, up to the appearance of a gap, which will lead to a change in the electrical contact resistance and the appearance of noise in the gyro information signal.

Сопряжение электронной системы с проходными электрическими гермовыводами комбинированной электромеханической платы происходит через блок предварительных усилителей гироскопа, который имеет электрическую связь с наружными ножками штыревых контактов. Блок предварительных усилителей имеет восемь гнездовых контактов, обеспечивающих электрическую связь отдельно с каждым из восьми электродов резонатора. Объединение электродов в пары происходит в конструкции предварительного усилителя. У блока предварительных усилителей нет другой жестко фиксирующей связи с корпусом гироскопа кроме связи через гнездовые контакты. Блок предварительных усилителей и гироскоп имеют один проходной жгут, в котором объединены электропровода информационного канала и канала управления.The electronic system is coupled to the electrical bushings of the combined electromechanical circuit board through the pre-amplifier unit of the gyroscope, which is in electrical communication with the external legs of the pin contacts. The block of preamplifiers has eight socket contacts, providing electrical connection separately with each of the eight electrodes of the resonator. The combination of electrodes in pairs occurs in the design of the pre-amplifier. The preamplifier unit has no other rigidly fixing connection with the gyroscope body except for communication via socket contacts. The unit of preliminary amplifiers and the gyroscope have one loop through, in which the electric wires of the information channel and the control channel are combined.

В известном гироскопе гнездовые контакты также выполняют силовую функцию, фиксируя блок предварительных усилителей относительно корпуса. Такое использование гнездовых контактов при силовых, вибрационных воздействиях может привести к нарушению контакта и возникновению помех в информационном сигнале. Возникающие при этом инерционные силы воздействуют на конструкцию слезок проходных штыревых контактов, что может вызвать разгерметизацию и выход из строя гироскопа. Объединение в пары электродов в предварительном усилителе обуславливает максимальное количество гнездовых контактов в нем, что снижает надежность гироскопа. Совмещение в одном жгуте электропроводов информационного канала и канала управления, а также выполнение электродами функций как сигнальных, так и управляющих, накладывает ограничение на частоту опроса и управления, которая должна быть в этом случае не больше частоты переходных процессов в электрических контурах электродов. При несоблюдении этого условия может возникать влияние контура управления на информационные сигналы, что приведет к погрешностям гироскопа. Соблюдение этого условия накладывает ограничение на частоту работы контуров гироскопа, что может снижать его точность при применении на высокоманевренных летательных аппаратах.In the known gyroscope, the socket contacts also perform a power function, fixing the block of pre-amplifiers relative to the housing. Such use of socket contacts during power, vibration influences can lead to contact disruption and interference in the information signal. The inertial forces arising in this case affect the tear design of the pin contacts, which can cause depressurization and failure of the gyroscope. Association in pairs of electrodes in the preamplifier determines the maximum number of socket contacts in it, which reduces the reliability of the gyroscope. The combination of the information channel and the control channel in one wiring harness, as well as the performance by the electrodes of both signal and control functions, imposes a limitation on the interrogation and control frequency, which in this case should not exceed the frequency of transients in the electrical circuits of the electrodes. If this condition is not observed, the influence of the control loop on the information signals may occur, which will lead to gyro errors. Compliance with this condition imposes a limitation on the frequency of operation of the gyroscope circuits, which may reduce its accuracy when used on highly maneuverable aircraft.

Тепловыделения в блоке предварительных усилителей передаются через гнездовые соединения и штыревые контакты во внутреннюю полость гироскопа, что может вызвать температурные деформации элементов инерциального блока и температурные погрешности гироскопа. Блок предварительных усилителей располагается в непосредственной близости к герметизирующей крышке, что также вызывает тепловое влияние на элементы инерциального модуля.The heat in the pre-amplifier unit is transmitted through female connections and pin contacts to the internal cavity of the gyroscope, which can cause temperature deformation of the elements of the inertial unit and temperature errors of the gyroscope. The block of preamplifiers is located in close proximity to the sealing cover, which also causes a thermal effect on the elements of the inertial module.

Общее управление работой ТВГ осуществляется электронной системой. В составе системы имеется микропроцессор, обеспечивающий возбуждение и поддержание колебаний резонатора с заданной амплитудой, постоянной частотой и фазой независимо от фактической ориентации колебательной картины, и измерение, преобразование и соответствующую обработку считываемой информации. В соответствии с заложенными в него алгоритмами управление указанным процессом строится по циклическому принципу. Микропроцессор формирует рабочий цикл, разбиваемый во времени на интервалы измерения и управления. Рабочий цикл повторяется через равные промежутки времени и включает в себя некоторое количество периодов колебаний резонатора. На первом интервале в течение одного периода колебаний измеряется амплитуда синфазных и квадратурных колебаний по одной оси, а в течение очередного периода - по другой оси. Измерения выполняют неоднократно в ряде циклов, затем обрабатывают измерения по всем выборкам с вычислением параметров, отображающих угловое положение упругой волны относительно корпуса, и последующим формированием на втором интервале цикла соответствующих управляющих импульсов.The overall management of the TWG is carried out by an electronic system. The system includes a microprocessor that provides excitation and maintenance of resonator vibrations with a given amplitude, constant frequency and phase, regardless of the actual orientation of the vibrational pattern, and measurement, conversion and corresponding processing of the read information. In accordance with the algorithms laid down in it, the control of this process is built on a cyclic principle. The microprocessor forms a duty cycle, divided in time into measurement and control intervals. The duty cycle is repeated at regular intervals and includes a number of oscillation periods of the resonator. In the first interval, the amplitude of the in-phase and quadrature oscillations along one axis is measured during one oscillation period, and along the other axis during the next period. The measurements are performed repeatedly in a series of cycles, then the measurements are processed for all samples with the calculation of parameters representing the angular position of the elastic wave relative to the body, and the subsequent formation of the corresponding control pulses on the second cycle interval.

Считывание информации производится с металлизированной поверхности полусферической оболочки резонатора через ножку его двухстороннего держателя. Считанные сигналы усиливаются предварительным усилителем (ПУ) до необходимого уровня и поступают на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Аналого-цифровой преобразователь осуществляет автоматическое преобразование (измерение, кодирование) непрерывно изменяющихся во времени аналоговых значений сигналов в эквивалентные им значения числовых кодов. Микропроцессор (МП) обрабатывает получаемую с выходов АЦП и ПУ информацию и с учетом результатов обработки (вычислений) формирует соответствующие управляющие сигналы. Декодирование выдаваемых с выходов МП сигналов управления, представленных цифровыми кодами, в эквивалентные им значения управляющего напряжения автоматически осуществляется формирователями ШИМх ШИМу. Преобразованные таким образом управляющие сигналы с выходов ШИМх и ШИМу поступают на соответствующие пары локальных электродов по одному и другому каналам, обеспечивая необходимое управление колебаниями вибрирующей оболочки резонатора. В известной электронной системе управления вибрационными параметрами резонатора в качестве управляющего воздействия используются только сжимающие резонатор электрические силы. Однако более качественного управления можно достичь при использовании нового известного принципа, когда электрическая сила, прикладываемая к резонатору, может как растягивать, так и сжимать его. Преимущество этого управления - линейность, низкий уровень управляющего напряжения, возможность реализовать режим управления прецессией волны, режим нуль-индикатора.The information is read from the metallized surface of the hemispherical shell of the resonator through the leg of its double-sided holder. The read signals are amplified by a preliminary amplifier (PU) to the required level and fed to the input of an analog-to-digital converter (ADC). An analog-to-digital converter performs automatic conversion (measurement, coding) of analogue signal values continuously changing in time into equivalent values of numerical codes. The microprocessor (MP) processes the information received from the outputs of the ADC and PU and, taking into account the results of processing (calculations), generates the corresponding control signals. Decoding the control signals represented by digital codes issued from the MP outputs to the equivalent control voltage values is automatically performed by the PWMx PWM drivers. The control signals transformed in this way from the PWMx and PWM outputs are supplied to the corresponding pairs of local electrodes through one or the other channels, providing the necessary control of the vibrations of the vibrating shell of the resonator. In the known electronic control system for the vibrational parameters of the resonator, only electric forces compressing the resonator are used as the control action. However, better control can be achieved by using a new well-known principle, when the electric force applied to the resonator can both stretch and compress it. The advantage of this control is linearity, low level of control voltage, the ability to implement a wave precession control mode, and a null indicator mode.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, является устранение выше рассмотренных недостатков прототипа, заявляемого ТВГ, а именно улучшение его технико-эксплуатационных качеств, позволяющих достигнуть технических характеристик гироскопа для систем ориентации и навигации современных летательных аппаратов.The technical result that can be obtained by implementing the present invention is the elimination of the above-considered disadvantages of the prototype of the claimed TWG, namely the improvement of its technical and operational qualities, allowing to achieve the technical characteristics of the gyroscope for orientation and navigation systems of modern aircraft.

Технический результат достигается тем, что в известном твердотельном волновом гироскопе, содержащем металлический вакуумируемый корпус, имеющий установочно-присоединительные элементы, и герметизирующую крышку, во внутренней полости которого размещены твердотельный волновой инерциальный чувствительный модуль, включающий в себя изготовленный из кварцевого стекла полусферический резонатор с металлизированной рабочей поверхностью, способный приводиться в колебательное движение при помощи вешнего переменного электрического поля, с проходящим через полюс его полусферы двухсторонним держателем стержневого типа, с помощью которого он жестко скреплен с комбинированной платой возбудителя колебаний резонатора и съема электрических сигналов, отражающих вибрационное состояние резонатора, геттерный насос с заключенным в корпусную оболочку реагентом, электронную систему измерения и управления колебаниями резонатора, являющуюся цифровой с использованием микропроцессора и импульсных сигналов управления, состоящую из аналоговой и цифровой частей, дополнительно вакуумируемый корпус выполнен в виде полусферической оболочки с равномерной толщиной, имеющей в полюсной области выступающую полость для размещения внешнего держателя стержневого типа, а на экваторе расположен кольцеобразный пояс, на внешней стороне которого размещены три установочно-закрепительных элемента гироскопа, разнесенных друг относительно друга на 120°, а на внутренней стороне расположены три конусных сегментных элемента для установки с применением кольцевой разрезной пружины, комбинированной информационно-возбудительной платы, разнесенных относительно друг друга на 120° и на 60° относительно установочно-закрепительных элементов гироскопа, резонатор имеет переменную толщину стенки полусферической оболочки, образованной за счет смещения по оси симметрии в сторону наружного держателя центра наружной сферы резонатора относительно центра внутренней сферы, комбинированная информационно-возбудительная плата образована фланцевым основанием с конусной кромкой со стороны, примыкающей к конусным установочным элементам корпуса, выступающей над ним шаровой зоной с малым и большим основанием, над малым основанием по оси симметрии выступает цилиндрическая часть для установки резонатора, во фланцевом основании и со стороны большого основания шаровой зоны выполнена расточка, образующая полость для размещения геттерного насоса, а по центральной части шаровой зоны и цилиндрической части выполнены две расточки с разными диаметрами, образующими установочное и крепежное отверстия для внутреннего держателя резонатора, на наружной поверхности шаровой зоны со стороны малого основания сформированы восемь локальных электродов управления, разнесенных на поверхности шаровой зоны с шагом 45° и вырезанных лазерным лучом в напыленной на поверхности этой зоны хромовой пленке со стороны большого основания на наружной поверхности шаровой зоны, вблизи кромки резонатора сформированы восемь электродов съема информации, расположенных синхронно под электродами управления, образующими емкостную систему датчиков перемещения полусферической оболочки резонатора, зазор между корпусом и резонатором в сферической части является равномерным, герметизирующая крышка состоит из металлического кольца и металлокерамической вакуумноплотной колодки с впаянными проходными штыревыми однопроводящими контактами, манжетой по наружному диаметру колодки для сварки с кольцом, кольца в области центрального отверстия вакуумноплотной колодки с внутренней стороны для крепления геттерного насоса, втулки в области центрального отверстия вакуумноплотной колодки с наружной стороны для сварки с откачным штенгелем, геттерный насос, состоящий из активного вещества спеченного титан-ванадиевого порошка с объемной пористостью 43%, спирали из нихромовой проволоки для его активации путем нагрева при подаче в нее тока в режиме обезгаживания и активации, ее отключении в рабочем режиме гироскопа с сохранением насосом газопоглотительных свойств, на проходных контактах внутри гироскопа расположены позолоченные втулки с пружинами из золото-медного сплава для сопряжения с контактными площадками электродов комбинированной платы, переходная многослойная монтажная плата, расположенная в негерметичной части гироскопа, на которой коаксиальными проводниками соединяют в пары, противоположно расположенные на комбинированной плате, электроды съема информации и обеспечивают их связь через четыре коаксиальных разъема с входами предварительных усилителей гироскопа, электрический контакт предварительных усилителей с внешней электронной системой гироскопа производится через малогабаритный разъем, установленный на плате предварительных усилителей, с выходом вилочной части разъема за пределы кожуха гироскопа, электрический контакт электродов управления и съема, металлизации резонатора и экранов электродов управления и съема с внешней электронной системой обеспечивается через другой малогабаритный разъем, закрепленный на элементе кольца, связанного с герметизирующей крышкой, путем подвода от него проводников к соответствующим проходным штыревым однопроводящим контактам герметизирующей крышки, между переходной монтажной платой и платой с предварительными усилителями расположен теплозащитный экран, уменьшающий тепловое влияние предварительных усилителей на инерциальный чувствительный модуль, предварительные усилители гироскопа являются повторителями напряжения со смещением нуля питания по отношению к общей земле на величину постоянного высоковольтного напряжения питания электродов съема, аналоговая часть электронной системы содержит приемники информационных сигналов синуса и косинуса, формирователь сигналов управления, блоки коммутации, инверторы и сумматоры, приемники информационных сигналов синуса и косинуса имеют схемы дифференциаторов сигналов и последовательно соединенных электронных устройств отсечки высоковольтного напряжения, предварительного и конечного усиления, смещения нулей сигналов синуса и косинуса, аналого-цифровых преобразователей с дифференциальным входом, цифровая часть электронной схемы дополнительно к процессору цифровой обработки сигналов содержит буферы аналого-цифровых преобразователей, синтезатор частот, асинхронный микроконтроллер последовательного интерфейса и по алгоритмам обработки определяет углы приращения и ориентации волны резонатора относительно корпуса, амплитуду колебаний резонатора, квадратурные составляющие этих колебаний и, используя эту информацию, вырабатывает для двух каналов по алгоритму управления весовые коэффициенты для законов управления, каждый из двух каналов формирователей сигналов управления содержит четыре цифро-аналоговых преобразователя, на вход которых в цифровом виде поступает информация о весовых коэффициентах управления, и как опорные сигналы синусов и косинусов и их производные с приемников информационных сигналов, с выхода аналого-цифровых преобразователей информация о произведениях этих сигналов поступает на сумматоры канальных формирователей управления, формирующих законы управления U1 и U2, коммутаторы каналов функционально соединены с синтезатором частот, формирователями сигналов управления и по команде процессора обеспечивают при старте возбуждение колебаний резонатора, используя частоту резонатора, а в рабочем режиме выдачу сформированных законов управления на выходные инверторы и сумматоры, где формируют итоговые сигналы управления, поступающие на электроды управления, по двум каналам в виде V0+U1 и V0-U1 для одного канала и V0+U2 и V0-U2 для другого канала, где V0 рабочее высоковольтное напряжение, подаваемое с источника питания.The technical result is achieved by the fact that in the known solid-state wave gyroscope containing a metal evacuated housing having mounting and attachment elements, and a sealing cover, in the inner cavity of which there is a solid-state inertial wave sensing module including a hemispherical resonator made of quartz glass with a metallized working metal surface capable of being driven into vibrational motion by means of an external alternating electric field, with a rod-type double-sided holder passing through the pole of its hemisphere, with which it is rigidly fastened to the combined circuit board of the resonator oscillation exciter and picking up electrical signals reflecting the vibrational state of the resonator, a getter pump with a reagent enclosed in a shell, an electronic system for measuring and controlling resonator oscillations, which is digital using a microprocessor and pulse control signals, consisting of analog and digital parts, optionally vacuum The housing being made is made in the form of a hemispherical shell with uniform thickness, having a protruding cavity in the pole region to accommodate an external rod-type holder, and an annular belt is located at the equator, on the outside of which there are three mounting and fixing elements of the gyroscope, 120 ° apart from each other and on the inner side there are three conical segment elements for installation using an annular split spring, a combined information-excitation board, admitted relative to each other by 120 ° and 60 ° relative to the mounting and fixing elements of the gyroscope, the resonator has a variable wall thickness of the hemispherical shell formed by displacement along the axis of symmetry towards the outer holder of the center of the outer sphere of the resonator relative to the center of the inner sphere, combined information-excitation the board is formed by a flange base with a conical edge on the side adjacent to the conical mounting elements of the case, a ball zone protruding above it the second and the largest base, the cylindrical part for installing the resonator protrudes above the small base along the axis of symmetry, a bore is made in the flange base and from the side of the large base of the ball zone, forming a cavity to accommodate the getter pump, and two bores are made along the central part of the ball zone and the cylindrical with different diameters forming the mounting and fixing holes for the inner cavity holder, eight holes are formed on the outer surface of the ball zone from the side of the small base steel control electrodes spaced on the surface of the ball zone with a step of 45 ° and cut by a laser beam in a chrome film deposited on the surface of this zone from the side of the large base on the outer surface of the ball zone, eight information pick-up electrodes located synchronously under the control electrodes are formed near the edge of the resonator, forming a capacitive system of sensors for moving the hemispherical shell of the resonator, the gap between the housing and the resonator in the spherical part is uniform, sealing The main cover consists of a metal ring and a ceramic-metal vacuum tight block with soldered bore pin conductive contacts, a sleeve on the outer diameter of the welding block with a ring, a ring in the region of the central hole of the vacuum tight block on the inside for mounting a getter pump, a sleeve in the region of the central hole of the vacuum tight block with the outer side for welding with an evacuating plug, a getter pump consisting of the active substance of sintered titanium-vanadium powder with with a porosity of 43%, spirals made of nichrome wire to activate it by heating when current is supplied to it in the degassing and activation mode, turning it off in the operating mode of the gyroscope while maintaining the gas absorption properties of the pump, gold-plated bushings with gold-colored springs are located on the through contacts inside the gyroscope a copper alloy for interfacing with the contact pads of the electrodes of the combination board, a multi-layer adapter circuit board located in the leaky part of the gyroscope, on which coaxial with one pair, the electrodes of information retrieval are connected in pairs opposite to those on the combo board and they are connected through four coaxial connectors with the inputs of the gyroscope pre-amplifiers, the electrical contact of the pre-amplifiers with the external electronic gyro system is made through a small-sized connector mounted on the pre-amplifier circuit board with an output male part of the connector outside the gyroscope casing, electrical contact of the control and removal electrodes, metallization of the resonance The contact and the shields of the control and removal electrodes with an external electronic system are provided through another small-sized connector, mounted on the ring element connected to the sealing cover, by supplying conductors from it to the corresponding single-conductive pin contacts of the sealing cover, between the adapter mounting plate and the board with preamplifiers a heat shield is located that reduces the thermal effect of pre-amplifiers on the inertial sensitive module, preliminary The gyro amplifiers are voltage followers with a zero bias of the supply relative to the common ground by the value of the constant high-voltage supply voltage of the pick-up electrodes, the analog part of the electronic system contains sine and cosine information signals, control signal generator, switching units, inverters and adders, information signal receivers sine and cosine have signal differentiator circuits and series-connected electronic devices for high-voltage cut-off zoning, pre and final amplification, biasing the zeros of the sine and cosine signals, analog-to-digital converters with a differential input, the digital part of the electronic circuit, in addition to the digital signal processing processor, contains buffers of analog-to-digital converters, a frequency synthesizer, an asynchronous microcontroller for the serial interface and processing algorithms determines the angles of increment and orientation of the resonator wave relative to the body, the amplitude of the oscillations of the resonator, these quadrature components oscillations and, using this information, generates weight coefficients for control laws for two channels according to the control algorithm, each of the two channels of control signal generators contains four digital-to-analog converters, the input of which in digital form receives information about control weight coefficients, and as reference sine and cosine signals and their derivatives from information signal receivers, from the output of analog-to-digital converters, information about the products of these signals is sent to the sums ry channel control formers forming control law U 1 and U 2, channel switches operatively connected to the frequency synthesizer formers control signals and processor command provide startup excitation resonator from the frequency of the resonator, and in the operating mode issuing formed control laws for holiday inverters and adders, where they form the final control signals supplied to the control electrodes through two channels in the form of V 0 + U 1 and V 0 -U 1 for one channel and V 0 + U 2 and V 0 -U 2 for another channel, where V 0 is the operating high-voltage voltage supplied from the power source.

Таким образом, предлагаемый ТВГ имеет следующие отличия от прототипа:Thus, the proposed TWG has the following differences from the prototype:

- герметизируемый корпус выполнен в виде полусферической оболочки с равномерной толщиной;- the sealed housing is made in the form of a hemispherical shell with uniform thickness;

- закрепление гироскопа на основании выполняется с использованием трех установочных секторов на внешней части корпуса, разнесенных относительно друг друга на 120°, а установка комбинированной информационно-возбудительной платы производится на внутренней части корпуса на три конусных сегментных элемента, разнесенных относительно друг друга на 120° и на 60° относительно установочных секторов на внешней части корпуса;- fixing the gyroscope on the base is performed using three mounting sectors on the outer part of the housing, 120 ° apart from each other, and installing a combined information-excitation board on the inside of the housing on three conical segment elements 120 ° apart from each other and 60 ° relative to the installation sectors on the outside of the housing;

- резонатор имеет переменную толщину стенки полусферической оболочки, образованную за счет смещения по оси симметрии в сторону наружного держателя центра наружной сферы резонатора относительно центра внутренней сферы;- the resonator has a variable wall thickness of the hemispherical shell formed by displacement along the axis of symmetry towards the outer holder of the center of the outer sphere of the resonator relative to the center of the inner sphere;

- комбинированная информационно-возбудительная плата образована цилиндрическим фланцевым основанием с конусной кромкой со стороны, примыкающей к конусным установочным элементам корпуса;- the combined information-excitation circuit board is formed by a cylindrical flange base with a conical edge on the side adjacent to the conical mounting elements of the housing;

- над малым основанием шаровой зоны комбинированной платы по оси симметрии выступает цилиндрическая часть;- the cylindrical part protrudes above the small base of the ball zone of the combination board along the axis of symmetry;

- во фланцевом основании и со стороны большого основания шаровой зоны выполнена расточка, образующая полость для размещения геттерного насоса;- a bore is made in the flange base and from the side of the large base of the ball zone, forming a cavity for accommodating the getter pump;

- по центральной части шаровой зоны и цилиндрической части выполнены две расточки с разными диаметрами, образующими установочное и крепежное отверстие для внутреннего держателя резонатора;- on the central part of the ball zone and the cylindrical part, two bores are made with different diameters forming an installation and fixing hole for the inner cavity holder;

- на наружной поверхности шаровой зоны со стороны малого основания сформированы дополнительно восемь локальных управляющих электродов, разнесенных на поверхности шаровой зоны с шагом 45°, информационные электроды расположены со стороны большого основания на наружной поверхности шаровой зоны синхронно под управляющими электродами;- an additional eight local control electrodes are formed on the outer surface of the spherical zone from the side of the small base, spaced on the surface of the spherical zone with a step of 45 °, information electrodes are located on the side of the large base on the outer surface of the spherical zone synchronously under the control electrodes;

- зазор между корпусом и резонатором в сферической части является равномерным;- the gap between the housing and the resonator in the spherical part is uniform;

- твердотельный волновой инерциальный чувствительный модуль закрепляется в вакуумируемом корпусе с помощью кольцевой разрезной прижимной пружины;- a solid-state wave inertial sensing module is fixed in an evacuated housing using an annular split clamping spring;

- герметизирующая крышка состоит из металлического кольца и металло-керамической вакуумноплотной колодки с впаянными проходными штыревыми однопроводящими контактами, манжетой по наружному диаметру колодки для сварки с кольцом, кольца в области центрального отверстия внутри для крепления геттерного насоса, втулки в области центрального отверстии с наружи для сварки с откачным штенгелем;- the sealing cover consists of a metal ring and a metal-ceramic vacuum tight block with soldered through pin single-conductor contacts, a sleeve on the outer diameter of the block for welding with a ring, rings in the region of the central hole inside for mounting the getter pump, a sleeve in the region of the central hole from the outside for welding with pumping caliper;

- геттерный насос, состоящий из активного вещества спеченного титан-ванадиевого порошка с объемной пористостью 43%, спирали из нихромовой проволоки для ее активации путем нагрева при подаче а нее тока в режиме обезгаживания и активации, ее отключении в рабочем режиме гироскопа с сохранением насосом газопоглотительных свойств;- getter pump, consisting of the active substance of sintered titanium-vanadium powder with a volume porosity of 43%, a spiral of nichrome wire for its activation by heating when it is supplied with current in the degassing and activation mode, it is turned off in the gyroscope operating mode while maintaining the gas absorption properties of the pump ;

- на проходных контактах внутри гироскопа расположены позолоченные втулки с пружинами из золото-медного сплава для соединения с контактными площадками электродов платы;- gold-plated bushings with springs from a gold-copper alloy are located on the through contacts inside the gyroscope for connection with the contact pads of the board electrodes;

- дополнительно имеется переходная многослойная монтажная плата, расположенная в негерметичной части гироскопа, в которой коаксиальными проводниками соединяются в пары, противоположно расположенные на информационной плате, электроды съема информации и через четыре коаксиальных разъема обеспечивается соединение с входами каждого канала предварительных усилителей;- additionally there is a transitional multilayer circuit board located in the non-tight part of the gyroscope, in which electrodes of information collection are connected in pairs opposite to those on the information board, and information is connected through four coaxial connectors to the inputs of each channel of the preliminary amplifiers;

- электропровода информационного канала и канала управления разделены и выведены на разные разъемы; электрический контакт предварительных усилителей с внешней электронной системой гироскопа обеспечивается через малогабаритный разъем, установленный на плате предварительных усилителей, с выходом вилочной части разъема за пределы кожуха гироскопа, а электрический контакт электродов системы возбуждения, резонатора и экранов систем возбуждения и съема с внешней электронной системой обеспечивается через другой малогабаритный разъем, закрепленный на кожухе, путем подвода от него проводников к соответствующим проходным однопроводящим контактам герметизирующей крышки.- the electric wires of the information channel and the control channel are divided and output to different connectors; the electrical contact of the preamplifiers with the external electronic system of the gyroscope is provided through a small-sized connector mounted on the board of the preliminary amplifiers with the male part of the connector leaving the gyroscope casing, and the electrical contact of the electrodes of the excitation system, the resonator and the screens of the excitation and removal systems with the external electronic system is provided through another small-sized connector, mounted on the casing, by supplying conductors from it to the corresponding single-conductor through passage sealing cap contacts.

- построение электронной системы обеспечивает принцип управления вибрационным состоянием резонатора, при котором управляющие силы не только сжимают, но и растягивают резонатор;- the construction of an electronic system provides the principle of controlling the vibrational state of the resonator, in which the control forces not only compress, but also stretch the resonator;

- предварительные усилители информационных каналов являются повторителями напряжения со смещением нуля питания по отношению к общей земле на величину постоянного высоковольтного напряжения питания информационных электродов;- pre-amplifiers of information channels are voltage followers with a zero bias of the supply relative to the common ground by the value of the constant high-voltage supply voltage of the information electrodes;

- аналоговая часть электронной системы содержит приемники информационных сигналов синуса и косинуса, формирователь сигналов управления, блоки коммутации, инверторы и сумматоры;- the analog part of the electronic system contains receivers of information signals of a sine and cosine, a shaper of control signals, switching units, inverters and adders;

- приемники информационных сигналов и косинусы имеют схемы дифференциаторов сигналов и последовательно соединенных электронных устройств отсечки высоковольтного напряжения, предварительного и конечного усиления, смещения нулей сигналов синуса и косинуса, аналого-цифровых преобразователей с дифференциальным входом;- information signal receivers and cosines have signal differentiator circuits and series-connected electronic devices for cutting off high-voltage voltage, preliminary and final amplification, shifting the zeros of the sine and cosine signals, analog-to-digital converters with a differential input;

- цифровая часть электронной схемы дополнительно к процессору цифровой обработки сигналов содержит буферы аналого-цифровых преобразователей, синтезатор частот и по алгоритмам обработки определяет углы приращения и ориентации волны резонатора относительно корпуса, амплитуду колебаний, квадратурные составляющие этих колебаний и, используя эту информацию, вырабатывает для двух каналов по алгоритму управления весовые коэффициенты для законов управления;- the digital part of the electronic circuit, in addition to the digital signal processor, contains buffers of analog-to-digital converters, a frequency synthesizer and determines the angles of increment and orientation of the resonator wave relative to the body, the oscillation amplitude, the quadrature components of these oscillations and, using this information, generates for two channels according to the control algorithm weights for control laws;

- каждый из двух каналов формирователей сигналов управления содержит четыре цифро-аналоговых преобразователя, на вход которых в цифровом виде поступает информация о весовых коэффициентах управления и как опорные сигналы синусов и косинусов и их производные с приемников информационных сигналов, с выхода аналого-цифровых преобразователей информация о произведениях этих сигналов поступает на сумматоры канальных формирователей управления, формирующих законы управления U1 и U2;- each of the two channels of the control signal conditioners contains four digital-to-analog converters, the input of which in digital form receives information about the control weights and as reference signals of sines and cosines and their derivatives from the receivers of information signals, from the output of analog-to-digital converters information about the products of these signals are fed to the adders of the channel control formers, forming the control laws U1 and U2;

- коммутаторы каналов функционально соединены с синтезатором частот, формирователями сигналов управления и по команде процессора обеспечивают при старте возбуждение колебаний резонатора, используя частоту резонатора, а в рабочем режиме выдачу сформированных законов управления на выходные инверторы и сумматоры, где формируют итоговые сигналы управления, поступающие на электроды управления по двум каналам в виде V0+U1 и V0-U1 для одного канала и V0+U2 и V0-U2 для другого канала, где V0 - рабочее высоковольтное напряжение, подаваемое с источника питания.- the channel commutators are functionally connected to the frequency synthesizer, control signal generators and, upon command of the processor, provide excitation of resonator oscillations at the start using the resonator frequency, and in operating mode, generate generated control laws for output inverters and adders, where they form the final control signals received at the electrodes control over two channels in the form of V 0 + U 1 and V 0 -U 1 for one channel and V 0 + U 2 and V 0 -U 2 for the other channel, where V 0 is the operating high-voltage voltage supplied from the source ika nutrition.

Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фигурах 1-9.The invention is illustrated by the drawings presented in figures 1-9.

На фиг.1 представлено трехмерное изображение основных элементов заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 1 presents a three-dimensional image of the main elements of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.2 изображен общий вид конструкции заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 2 shows a General view of the design of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.3 показано трехмерное изображение корпуса заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 3 shows a three-dimensional image of the housing of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.4 представлено трехмерное изображение комбинированной платы возбуждения/съема заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 4 presents a three-dimensional image of a combined Board excitation / removal of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.5 показано трехмерное изображение геттерного насоса заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 5 shows a three-dimensional image of a getter pump of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.6 показано трехмерное изображение монтажной платы заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 6 shows a three-dimensional image of the circuit board of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.7 показано трехмерное изображение платы с предварительными усилителями заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 7 shows a three-dimensional image of a board with preliminary amplifiers of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.8 представлено трехмерное изображение общего вида заявляемого твердотельного волнового гироскопа.On Fig presents a three-dimensional image of a General view of the inventive solid-state wave gyroscope.

На фиг.9 изображена функциональная схема заявляемого твердотельного волнового гироскопа.Figure 9 shows a functional diagram of the inventive solid-state wave gyroscope.

Конструктивно заявляемый ТВГ содержит (см. фиг.1, 2, 3, 8) металлический вакуумируемый корпус 1, имеющий установочно-присоединительные элементы 2-4 (см. фиг.). Вакуумируемый корпус 1 закрывается герметизирующей крышкой 5.Structurally, the claimed TWG contains (see Fig. 1, 2, 3, 8) a metal evacuated casing 1 having mounting and connecting elements 2-4 (see Fig.). The evacuated housing 1 is closed by a sealing cover 5.

Вакуумируемый корпус 1 (см. фиг.1, 2) имеет внутреннюю полость 6, в которой размещен твердотельный волновой инерциальный чувствительный модуль 7, включающий в себя изготовленный из кварцевого стекла, полусферический резонатор 8 с металлизированной рабочей поверхностью 9. Полусферический резонатор 8 имеет полюс полусферы 10, через который проходит двухсторонний держатель стержневого типа 11, с помощью которого он жестко скреплен с комбинированной платой возбудителя колебаний резонатора и съема электрических сигналов 12.The vacuum housing 1 (see FIGS. 1, 2) has an internal cavity 6 in which a solid-state inertial wave inertial sensing module 7 is located, including a hemispherical resonator 8 with a metallized working surface 9. A hemispherical resonator 8 has a hemispherical pole 10, through which a double-rod holder of the rod type 11 passes, with the help of which it is rigidly fastened to the combined circuit board of the resonator oscillation exciter and the removal of electrical signals 12.

Во внутренней полости 6 также размещен геттерный насос 13.In the inner cavity 6 is also placed getter pump 13.

Вакуумируемый корпус 1 (см. фиг.2, 3) в виде полусферической оболочки с равномерной толщиной в зоне полусферической оболочки резонатора 8 имеет в полюсной области выступающую полость 14 для размещения внешней части двухстороннего держателя стержневого типа 11, а на экваторе - кольцеобразный пояс 15, на внешней стороне которого расположены три установочно-закрепительных элемента 2-4, разнесенных относительно друг друга на 120°, а на внутренней стороне расположены три конусных сегментных элемента 16-18 для установки с помощью кольцевой разрезной пружины 19, прокладки 20 комбинированной информационно-возбудительной платы 12, разнесенных относительно друг друга на 120° и на 60° относительно установочно-закрепительных элементов гироскопа 2-4. Равномерная толщина полусферической оболочки вакуумируемого корпуса 1 в зоне полусферической оболочки резонатора 8 обеспечивает в локальных точках корпуса одинаковые тепловые сопротивления, что обуславливает равномерное распределение температуры по полусферической оболочке резонатора при изменениях температуры окружающей среды и уменьшения температурной скорости дрейфа гироскопа. Внешняя часть двухстороннего держателя стержневого типа является технологической, используемой в производственных операциях. Исполнение вакуумируемого корпуса 1 в форме, обтекаемой резонатор и внешнюю часть двухстороннего держателя, кроме уменьшения температурных градиентов резонатора, также позволяет уменьшить объем гироскопа.The vacuum housing 1 (see Figs. 2, 3) in the form of a hemispherical shell with uniform thickness in the hemispherical shell region of the resonator 8 has a protruding cavity 14 in the pole region to accommodate the outer part of the rod-type double-sided holder, and an annular belt 15 at the equator, on the outside of which there are three mounting and fixing elements 2-4, separated by 120 ° relative to each other, and on the inside there are three conical segment elements 16-18 for installation using an annular split pr zhiny 19, the gasket 20 of the combined information-excitatory board 12 spaced from each other by 120 ° and 60 ° relative to the mounting and clamping elements Gyro 2-4. The uniform thickness of the hemispherical shell of the evacuated casing 1 in the zone of the hemispherical shell of the resonator 8 provides the same thermal resistances at local points of the casing, which leads to a uniform temperature distribution over the hemispherical shell of the resonator with changes in ambient temperature and a decrease in the temperature drift velocity of the gyroscope. The outer part of the double-sided rod-type holder is a technological one used in production operations. The execution of the evacuated housing 1 in the form of a streamlined resonator and the outer part of the double-sided holder, in addition to reducing the temperature gradients of the resonator, also allows to reduce the volume of the gyroscope.

Использование трех установочно-закрепительных элементов гироскопа 2-4 (см. фиг.3), в отличие от прототипа, в котором установка выполняется на грань или полностью на площадь фланца, позволяет значительно уменьшить площадь контакта с объектом и, как следствие, его температурное влияние на ТВГ.The use of three mounting and fixing elements of the gyroscope 2-4 (see figure 3), in contrast to the prototype, in which the installation is performed on the face or completely on the flange area, can significantly reduce the contact area with the object and, as a result, its temperature effect on TVG.

Применение трех конусных сегментных элементов 16-18 (см. фиг.3) на внутренней стороне экваториального кольцевого пояса 15 вакуумируемого корпуса 1 позволяет выполнить точное центрирование твердотельного волнового инерциального чувствительного модуля 7 относительно внутренней сферической части корпуса. Разнесение на 60° конусных элементов 16-18 относительно установочно-закрепительных элементов гироскопа 2-4 обеспечивает уменьшение температурного влияния на твердотельный волновой инерциальный чувствительный модуль 7 изменения температуры вакуумируемого корпуса 1 за счет максимального увеличения при этом сопротивления теплопроводности между элементами 2-4 и 16-18. Точная установка и закрепление твердотельного волнового инерциального чувствительного модуля 7 в вакуумируемом корпусе 1 обеспечивается с помощью конусных сегментных элементов 16-18 и кольцевой разрезной прижимной пружины 19. Такая установка модуля 7 позволяет создать разборную, в отличие от прототипа, конструкцию ТВГ, что позволяет в процессе его изготовления, при необходимости, производить снятие с корпуса 1 модуля 7.The use of three conical segment elements 16-18 (see figure 3) on the inner side of the equatorial annular zone 15 of the evacuated housing 1 allows you to accurately center the solid-state wave inertial sensing module 7 relative to the inner spherical part of the housing. 60 ° spacing of the cone elements 16-18 relative to the mounting and fixing elements of the gyroscope 2-4 provides a decrease in the temperature effect on the solid-state wave inertial sensing module 7 of the temperature change of the evacuated housing 1 due to the maximum increase in this case of thermal conductivity between elements 2-4 and 16- eighteen. Precise installation and fastening of the solid-state wave inertial sensing module 7 in the evacuated housing 1 is achieved using conical segment elements 16-18 and an annular split clamping spring 19. This installation of module 7 allows you to create a collapsible, unlike prototype, TVG design, which allows the process its manufacture, if necessary, to remove from the housing 1 of the module 7.

Резонатор 8 (см. фиг.2) имеет переменную толщину стенки полусферической оболочки, образованной за счет смещения по оси симметрии в сторону наружной части двухстороннего держателя стержневого типа 11 центра наружной сферы резонатора относительно центра внутренней сферы. Применение в конструкции переменной толщины стенки полусферической оболочки позволяет изменять жесткость резонатора, добиваясь разнесения собственной частоты резонатора и частоты внешнего возмущения. При этом в рабочей зоне толщина стенки резонатора меньше, чем в зоне ее сопряжения с двухсторонним держателем, что обуславливает более сильное изменение жесткости, чем массы и, как следствие, собственной частоты резонатора.The resonator 8 (see Fig. 2) has a variable wall thickness of the hemispherical shell formed by displacement along the axis of symmetry towards the outer part of the rod-type double-sided holder 11 of the center of the outer sphere of the resonator relative to the center of the inner sphere. The use in the design of a variable wall thickness of a hemispherical shell allows you to change the stiffness of the resonator, achieving diversity of the natural frequency of the resonator and the frequency of the external disturbance. Moreover, in the working zone, the thickness of the cavity wall is less than in the zone of its interface with the double-sided holder, which leads to a stronger change in stiffness than the mass and, as a result, the natural frequency of the resonator.

Комбинированная информационно-возбудительная плата 12 (см. фиг.1, 2, 3, 4) образована фланцевым основанием 21 с конусной кромкой 22 со стороны, примыкающей к конусным сегментным элементам корпуса 16-18, выступающей над шаровой зоной 23 с малым 24 и большим основанием. Над малым основанием 24 по оси симметрии расположена цилиндрическая часть 25 комбинированной платы для установки резонатора. Во фланцевом основании комбинированной платы 21 со стороны большого основания шаровой зоны 23 выполнена расточка, образующая полость 26 для размещения геттерного насоса 13 (см. фиг.5), а по центральной части шаровой зоны 23 цилиндрической части 25 выполнены две расточки с разными диаметрами, образующими установочное 27 и крепежное 28 отверстия для внутреннего держателя 11 резонатора 8. Наличие в конструкции комбинированной платы 21 полости 26 для размещения геттерного насоса позволило уменьшить размеры гироскопа. Применение установочного отверстия 27 обеспечило точное центрирование резонатора 8 относительно комбинированной платы 21 при закреплении с помощью клеевого соединения 29 в крепежном отверстии для нижнего двухстороннего держателя стержневого типа 11. На наружной поверхности шаровой зоны 23 комбинированной платы 12, со стороны малого основания 24, сформированы восемь локальных электродов управления 30-37, разнесенных на поверхности шаровой зоны с шагом 45° и вырезанных лазерным лучом в напыленной на поверхности этой зоны хромовой пленке. Со стороны большого основания, на наружной поверхности шаровой зоны, вблизи кромки резонатора сформированы восемь локальных электродов съема информации 38-45, расположенных синхронно под управляющими электродами 30-37 и образующих емкостную систему датчиков перемещения полусферической оболочки резонатора 8.The combined information-excitation board 12 (see figures 1, 2, 3, 4) is formed by a flange base 21 with a conical edge 22 from the side adjacent to the conical segment elements of the housing 16-18, protruding above the ball zone 23 with a small 24 and a large base. Above the small base 24 along the axis of symmetry is the cylindrical part 25 of the combination board for installing the resonator. A bore is made in the flange base of the combination board 21 from the side of the large base of the ball zone 23, forming a cavity 26 for receiving the getter pump 13 (see FIG. 5), and two bores with different diameters are formed along the central part of the ball zone 23 of the cylindrical part 25 installation 27 and mounting 28 holes for the internal holder 11 of the resonator 8. The presence in the design of the combination board 21 of the cavity 26 for accommodating the getter pump made it possible to reduce the size of the gyroscope. The use of the mounting hole 27 ensured the exact centering of the resonator 8 relative to the combination board 21 when securing with an adhesive joint 29 in the mounting hole for the lower double-sided rod-type holder 11. On the outer surface of the ball zone 23 of the combination board 12, eight local ones are formed control electrodes 30-37 spaced on the surface of the spherical zone with a step of 45 ° and cut out by a laser beam in a chromium film deposited on the surface of this zone. From the side of the large base, on the outer surface of the ball zone, near the edge of the resonator, eight local information pick-up electrodes 38-45 are formed, located synchronously under the control electrodes 30-37 and forming a capacitive system of displacement sensors for the hemispherical shell of the resonator 8.

Формирование отдельных групп электродов съема информации и электродов управления обеспечивает повышение качества управления вибрационным состоянием резонатора, что улучшает точностные характеристики гироскопа.The formation of separate groups of information pickup electrodes and control electrodes provides an increase in the quality of control of the vibrational state of the resonator, which improves the accuracy characteristics of the gyroscope.

Вокруг электродов управления 30-37 и съема 38-45 из напыленной пленки хрома сформированы по всему их периметру экраны электродов управления 47 и экран электродов съема 46. Формирование экранов позволяет уменьшить влияние канала управления на канал съема и тем самым уменьшить сигналы помех в электронных трактах.Around the control electrodes 30-37 and the pickup 38-45 of the deposited chromium film, the screens of the control electrodes 47 and the screen of the pickup electrodes 46 are formed around their perimeter. The formation of the screens makes it possible to reduce the influence of the control channel on the pickup channel and thereby reduce the interference signals in the electronic paths.

На комбинированной плате 12 для электродов управления 30-37 из хромовой пленки сформированы токопроводы 130-137, идущие от электродов управления на верхнее основание шаровой зоны, далее через проходные отверстия 171-178 в теле комбинированной платы к контактным площадкам 114-121 (см. фиг.1) электродов управления, расположенным на поверхности комбинированной платы, обращенной к герметизирующей крышке 5.On the combination board 12 for control electrodes 30-37, the conductors 130-137 are formed from the chrome film, coming from the control electrodes to the upper base of the ball zone, then through the through holes 171-178 in the body of the combination board to the contact pads 114-121 (see Fig. .1) control electrodes located on the surface of the combination board facing the sealing cover 5.

Для электродов съема информации 38-45 сформированы токопроводы 138-145, идущие от электродов съема, через проходные отверстия 179-186 во фланце 21 комбинированной платы 12 к контактным площадкам 122-129, расположенным на поверхности основания комбинированной платы, обращенной к герметизирующей крышке 5.For the information pickup electrodes 38-45, current conductors 138-145 are formed, coming from the pickup electrodes, through passage holes 179-186 in the flange 21 of the combination board 12 to the contact pads 122-129 located on the base surface of the combination board facing the sealing cover 5.

Для обеспечения электрической связи металлизированной поверхности 9 резонатора 8 на комбинированной плате 12 сформирован токопровод 146, заканчивающийся контактной площадкой 147, расположенной на поверхности комбинированной платы, обращенной к герметизирующей крышке 5.To ensure electrical connection of the metallized surface 9 of the resonator 8, a current conductor 146 is formed on the combination board 12, ending with a contact pad 147 located on the surface of the combination board facing the sealing cover 5.

Для электрической связи экрана 47 в области электродов управления на комбинированной плате 12 сформирован токопровод 148, идущий от экрана 47 на верхнее основание шаровой зоны, далее через проходное отверстие 187 в теле комбинированной платы 12 к контактной площадке 149, расположенной на поверхности комбинированной платы 12, обращенной к герметизирующей крышке 5.For electrical connection of the shield 47 in the area of the control electrodes on the combination board 12, a conductor 148 is formed, extending from the shield 47 to the upper base of the ball zone, then through the passage hole 187 in the body of the combination board 12 to the contact area 149 located on the surface of the combination board 12 facing to the sealing cap 5.

Для электрической связи экрана 46 в области электродов съема информации на комбинированной плате 12 сформирован токопровод 150, идущий от экрана 46 через проходное отверстие 188 во фланце комбинированной платы 12 к контактной площадке 151, расположенной на поверхности основания комбинированной платы, обращенной к герметизирующей крышке 5.For the electrical connection of the shield 46 in the area of the information pickup electrodes, a conductor 150 is formed on the combination board 12, extending from the shield 46 through the through hole 188 in the flange of the combination board 12 to the contact pad 151 located on the base surface of the combination board facing the sealing cover 5.

Зазор 48 (см. фиг.2) между корпусом 1 и разъемом 8 в сферической части является равномерным, что обуславливает одинаковые тепловые сопротивления в локальных зонах между корпусом и резонатором и равномерность температуры поверхности резонатора.The gap 48 (see figure 2) between the housing 1 and the connector 8 in the spherical part is uniform, which leads to the same thermal resistance in the local zones between the housing and the resonator and the uniformity of the surface temperature of the resonator.

Герметизирующая крышка 5 (см. фиг.1, 2) состоит из металлического кольца 49, металлокерамической вакуумноплотной колодки 50 с встроенными проходными штыревыми однопроводящими контактами электродов управления 51-58, электродов съема 59-66 экранов 67, 68, резонатора 69, манжетой 70 по наружному диаметру колодки 50 для сварки с кольцом 49, кольца 71 в области центрального отверстия вакуумноплотной колодки 50 с внутренней стороны для крепления геттерного насоса 13, втулки 72 в области центрального отверстия колодки 50 с наружной стороны для сварки с откачным штенгелем 73. В конструкции герметизирующей крышки 5 не используются слезки: проходные штыревые однопроводящие контакты встроены непосредственно в тело металлокерамической вакуумноплотной колодки 50. Такое конструктивное решение повышает вакуумностойкость гироскопа. На герметизирующей крышке 5, в отличие от известной конструкции, установлены: откачной штенгель 73 и геттерный насос 13. При этом для размещения геттерного насоса 13 не используется специальное пространство в гироскопе - он расположен в полости 26 комбинированной платы 12, что позволило уменьшить объем и размеры гироскопа.The sealing cover 5 (see Figs. 1, 2) consists of a metal ring 49, a ceramic-metal vacuum tight block 50 with integrated pin-through single-conductive contacts of the control electrodes 51-58, removal electrodes 59-66 of the screens 67, 68, the resonator 69, the cuff 70 the outer diameter of the pads 50 for welding with the ring 49, the rings 71 in the region of the central hole of the vacuum tight block 50 on the inside for mounting the getter pump 13, the sleeve 72 in the region of the central hole of the block 50 on the outside for welding with the pumping unit Ngele 73. The design of the sealing cover 5 are not used slezki: communicating odnoprovodyaschie pin contacts are built directly into the body of a vacuum-tight metal ceramic pad 50. This arrangement increases vakuumnostoykost gyroscope. On the sealing cover 5, in contrast to the known construction, the following are installed: pumping ram 73 and getter pump 13. At the same time, a special space in the gyroscope is not used to accommodate the getter pump 13 - it is located in the cavity 26 of the combination board 12, which allowed to reduce the volume and size gyroscope.

Геттерный насос 13 (см. фиг.5) имеет активное вещество 74 из спеченного титан-ванадиевого порошка с объемной пористостью 43% и спираль из нихромовой проволоки 75 для его активации путем нагрева при подаче в нее тока в режиме обезгаживания и активации и его отключения в рабочем режиме гироскопа с сохранением насосом газопоглотительных свойств. В предлагаемой конструкции геттерного насоса не используется лазерное, механическое или внешнее тепловое воздействия: активация вещества 74 производится путем его нагрева электрическим током. Такое решение упрощает конструкцию гироскопа в целом, а также повышает его надежность. При этом геттерный насос не только обеспечивает поддержание требуемого вакуума во внутреннем объеме гироскопа в рабочем режиме, но и выполняет функцию обезгаживания совместно с внешним оборудованием в технической операции по газовой очистке ТВГ.The getter pump 13 (see Fig. 5) has an active substance 74 of sintered titanium-vanadium powder with a volume porosity of 43% and a spiral of nichrome wire 75 for its activation by heating when current is supplied to it in the degassing and activation mode and it is turned off in gyro operating mode while maintaining the pump’s getter properties. The proposed design of the getter pump does not use laser, mechanical or external thermal effects: the activation of the substance 74 is carried out by heating it with electric current. This solution simplifies the design of the gyroscope as a whole, and also increases its reliability. At the same time, the getter pump not only ensures the maintenance of the required vacuum in the internal volume of the gyroscope in the operating mode, but also performs the degassing function together with external equipment in the technical operation for the gas cleaning of the TWG.

Электроды управления 30-37 соединены через контактные площадки 114-121 с проходными штыревыми однопроводящими контактами 51-58, имеющими позолоченные втулки 76-83 с пружинами 95-102 из золото-медного сплава.The control electrodes 30-37 are connected through contact pads 114-121 with single-conductive pin contacts 51-58, having gold-plated bushings 76-83 with springs 95-102 of a gold-copper alloy.

Электроды съема информации 38-45 соединены через контактные площадки 122-129 с проходными штыревыми однопроводящими контактами 59-66, имеющими втулки 84-91 с пружинами 103-110.The information pickup electrodes 38-45 are connected through contact pads 122-129 with single-conductive pin contacts 59-66 through passage, having bushings 84-91 with springs 103-110.

Металлизированная поверхность 9 резонатора 8 соединена через контактную площадку 147 с проходным штыревым однопроводящим контактом 69, имеющим втулку 92 с пружиной 111.The metallized surface 9 of the resonator 8 is connected through a contact pad 147 to a single-conductive pin 69 through passage having a sleeve 92 with a spring 111.

Экран электродов управления 47 соединен через контактную площадку 149 с проходным штыревым однопроводящим контактом 67, имеющим втулку 93 с пружиной 112.The shield of the control electrodes 47 is connected through a contact pad 149 to a bushing single-conductor pin 67 having a sleeve 93 with a spring 112.

Экран электродов съема информации 46 соединен через контактную площадку 151 с проходным штыревым однопроводящим контактом 68, имеющим втулку 94 с пружиной 113.The screen of the electrodes for information retrieval 46 is connected through a contact pad 151 to a bushing single-conductor pin 68 having a sleeve 94 with a spring 113.

Использование пружин 95-113 в качестве электрического контакта вместо гнездового контакта, применяемого в прототипе, позволяет повысить надежность электрической связи в процессе эксплуатации.The use of springs 95-113 as an electrical contact instead of the socket contact used in the prototype, improves the reliability of electrical communication during operation.

Многослойная монтажная плата 152 (см. фиг.1, 2, 6), расположенная в негерметичной части гироскопа, коаксиальными проводниками, подпаянными к проходным штыревым однопроводящим контактам 59-66 электродов съема, соединяет в пары противоположно расположенные на комбинированной плате 12 электроды съема информации 38-45 и через четыре малогабаритных коаксиальных разъема 153-156, розетки которых установлены на монтажной плате, обеспечивает связь с входами четырех предварительных усилителей 157-160. Многослойная монтажная плата с помощью винтов 161-163 жестко скреплена с манжетой 70 герметизирующей крышки, которая приварена к вакуумируемому металлическому корпусу 1. Для обеспечения заданного расположения монтажной платы 152 относительно герметизирующей крышки 5 используется установочное кольцо 164.A multilayer circuit board 152 (see Figs. 1, 2, 6) located in the leaky part of the gyroscope, coaxial conductors soldered to the through pin single-conductive contacts 59-66 pickup electrodes, pairs information pickup electrodes opposite to those located on the combination board 12 -45 and through four small-sized coaxial connectors 153-156, the sockets of which are installed on the circuit board, provides communication with the inputs of four pre-amplifiers 157-160. The multilayer circuit board with screws 161-163 is rigidly fastened to the cuff 70 of the sealing cover, which is welded to the evacuated metal housing 1. To ensure a predetermined location of the mounting plate 152 relative to the sealing cover 5, a mounting ring 164 is used.

Предварительные усилители 157-160 (см. фиг.1, 2, 7) установлены на плате предварительных усилителей 165. Плата 165 жестко крепится с помощью винтов 166-168, входящих в резьбовые отверстия головок винтов 161-163. Расположение платы 165 относительно многослойной монтажной платы 152 определяется высотой головок 161-163. На корпусах предварительных усилителей 157-160 установлены вилочные части малогабаритных коаксиальных разъемов 153-156, которые при установке платы 165 соединяются с вилочной частью разъемов 153-156, расположенных на монтажной плате. После закрепления платы 165 предварительных усилителей с помощью винтов 166-168 происходит разгрузка контактов малогабаритных разъемов 153-156 от механических воздействий, так как возникающие при ускорениях силы инерции, действующие со стороны платы 165, воспринимаются не контактами разъемов, как в прототипе, а крепежными винтами 165-168.The pre-amplifiers 157-160 (see FIGS. 1, 2, 7) are mounted on the pre-amplifier board 165. The board 165 is rigidly fixed with screws 166-168, which are included in the threaded holes of the screw heads 161-163. The location of the board 165 relative to the multilayer circuit board 152 is determined by the height of the heads 161-163. On the housings of the preliminary amplifiers 157-160, male parts of small-sized coaxial connectors 153-156 are installed, which, when the board 165 is installed, are connected to the male part of the connectors 153-156 located on the circuit board. After fixing the board 165 of the preamplifiers with screws 166-168, the contacts of the small connectors 153-156 are unloaded from mechanical influences, since the inertia forces acting on the accelerations acting on the side of the board 165 are not perceived by the contacts of the connectors, as in the prototype, but by the fixing screws 165-168.

Применение монтажной платы 152 и ее винтовое закрепление совместно с платой предварительных усилителей 165 на герметизирующей крышке 5 позволило разгрузить от инерционных воздействий проходные штыревые контакты и контакты предварительных усилителей, обеспечив надежную электрическую связь между элементами гироскопа.The use of the mounting plate 152 and its screw fastening together with the pre-amplifier board 165 on the sealing cover 5 made it possible to relieve the pin contacts and contacts of the pre-amplifiers from inertia, providing reliable electrical connection between the elements of the gyroscope.

Электроды управления 30-37 соединены соответствующим образом в пары проводниками на внешней стороне герметизирующей крышки 5; здесь же объединены цепи экрана электродов съема и металлизированной поверхности резонатора. Проводники, связанные с цепями электродов управления, экрана электродов съема и сферы выведены на внешний разъем электродов управления 169 (см. фиг.2, 8), закрепленный на площадке кольца 164 для установки многослойной монтажной платы. Выходы предварительных усилителей печатным монтажом подсоединены к выходному разъему 170 (см. фиг.1, 8), на который также подаются напряжения, обеспечивающие функционирование предварительных усилителей и схемы съема информации.The control electrodes 30-37 are suitably connected in pairs by conductors on the outside of the sealing cover 5; Here, the chains of the screen of the removal electrodes and the metallized surface of the resonator are combined. The conductors associated with the chains of the control electrodes, the screen of the pick-up electrodes and the sphere are brought to the external connector of the control electrodes 169 (see FIGS. 2, 8), mounted on the site of the ring 164 for mounting a multilayer circuit board. The outputs of the pre-amplifiers by printed wiring are connected to the output connector 170 (see Figs. 1, 8), to which voltages are also applied, which ensure the operation of the pre-amplifiers and the information retrieval circuit.

Между переходной монтажной платой 152 и платой предварительных усилителей 165 расположен теплозащитный экран 189 (см. фиг.1, 2), уменьшающий тепловое влияние предварительных усилителей на инерциальный чувствительный модуль 7.Between the adapter mounting plate 152 and the pre-amplifier board 165 there is a heat shield 189 (see FIGS. 1, 2), which reduces the thermal effect of the pre-amplifiers on the inertial sensitive module 7.

ТВГ 190 имеет в своем составе плату 165 с предварительными усилителями 157-160 (см. фиг.9). Предварительные усилители 157-160 информационных каналов являются повторителями напряжения со смещением нуля питания по отношению к общей земле на величину постоянного высоковольтного напряжения питания электродов съема от источника 206. Предварительные усилители также запитываются от низковольтного источника постоянных напряжений 207. ТВГ 190 работает совместно с внешней электронной системой 191, включающей систему электропитания 192, блок электроники контура 193 гироскопа. Блок электроники контура 193 состоит из аналоговой части 194 и цифровой части 195.TVG 190 includes a board 165 with pre-amplifiers 157-160 (see Fig.9). Pre-amplifiers 157-160 of the information channels are voltage followers with a zero bias of the supply relative to the common ground by the value of the constant high-voltage supply voltage of the pick-up electrodes from source 206. The pre-amplifiers are also powered by a low-voltage constant voltage source 207. TVG 190 works in conjunction with an external electronic system 191, including the power supply system 192, the electronics unit of the gyro circuit 193. The electronics unit of circuit 193 consists of an analog part 194 and a digital part 195.

Аналоговая часть 194 электронной системы содержит приемники информационных сигналов синуса 196 и косинуса 197, формирователь сигналов управления 198, блок коммутации 199, инверторы первого 200 и второго 201 каналов, сумматоры первого канала 202, 203 и сумматоры второго канала 204, 205.The analog part 194 of the electronic system contains receivers of information signals of sine 196 and cosine 197, a shaper of control signals 198, a switching unit 199, inverters of the first 200 and second 201 channels, adders of the first channel 202, 203 and adders of the second channel 204, 205.

Цифровая часть 195 электронной системы содержит буферы 230 аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 218, 219, процессор 231 цифровой обработки сигналов, синтезатор частот 232, универсальный микроконтроллер последовательного интерфейса 233.The digital part 195 of the electronic system contains buffers 230 of analog-to-digital converters (ADCs) 218, 219, a digital signal processing processor 231, a frequency synthesizer 232, and a universal serial interface microcontroller 233.

Буфер 230 предназначен для трансляции цифровых значений входных сигналов с АЦП 218, 219 к процессору 231.The buffer 230 is designed to transmit digital values of the input signals from the ADC 218, 219 to the processor 231.

Процессор 231 предназначен для сбора данных с АЦП, расчета амплитуды, квадратуры, угла волны, моделей погрешностей ТВГ, расчетов коэффициентов для формирователя сигналов управления 198, переключения режимов "Разгон" и "Работа" и загрузки значений частоты в синтезаторе частот 232.The processor 231 is designed to collect data from the ADC, calculate the amplitude, quadrature, wave angle, models of errors of the TVG, calculate the coefficients for the shaper control signals 198, switch modes "Acceleration" and "Work" and load the frequency values in the frequency synthesizer 232.

Синтезатор частот 232 является источником напряжения для начального запуска ТВГ.Frequency synthesizer 232 is the voltage source for the initial launch of the TWG.

Универсальный асинхронный микроконтроллер последовательного интерфейса предназначен для обмена с внешней средой блока электроники контура ТВГ посредством канала связи RS-232/422.The universal asynchronous microcontroller of the serial interface is designed for exchange with the external environment of the electronics block of the TVG circuit via the RS-232/422 communication channel.

ТВГ имеет четыре выхода емкостных датчиков, образованных электродами съема 38-45, и четыре входа емкостных датчиков управления, состоящих из электродов управления 30-37. Чувствительным элементом ТВГ является полусферический кварцевый резонатор 8.TVG has four outputs of capacitive sensors formed by the pick-up electrodes 38-45, and four inputs of capacitive control sensors, consisting of control electrodes 30-37. The sensitive element of the TWG is a hemispherical quartz resonator 8.

Выходные сигналы емкостных датчиков 38-45 имеют синусоидальную форму и являются источниками тока и входами для четырех предварительных усилителей 157-160.The output signals of capacitive sensors 38-45 have a sinusoidal shape and are current sources and inputs for four pre-amplifiers 157-160.

Предварительные усилители 157, 158 находятся в синусном канале. Выходами синусных усилителей 157, 158 являются сигналы "+USin" и "-Usin", с них также в приемник синусных информационных сигналов поступает постоянное напряжение питания электродов съема.Preamplifiers 157, 158 are located in the sine channel. The outputs of the sine amplifiers 157, 158 are the signals "+ USin" and "-Usin", with them also a constant voltage supply voltage to the pickup electrodes is supplied to the receiver of the sinus information signals.

Предварительные усилители 159, 160 находятся в косинусном канале. Выходами косинусных усилителей 159, 160 являются сигналы "+UCos" и "-UCos", с них также в приемник косинусных информационных сигналов поступает высоковольтное напряжение питания электродов съема.Preamplifiers 159, 160 are located in the cosine channel. The outputs of the cosine amplifiers 159, 160 are the signals "+ UCos" and "-UCos", from them also a high-voltage supply voltage of the pick-up electrodes is supplied to the receiver of the cosine information signals.

Приемники входных сигналов 196, 197 предназначены для приема выходных сигналов с ТВГ. Приемники сигналов синуса и косинуса являются идентичными. Выходные сигналы с предварительных усилителей 157-160 ТВГ -"±USin" и "±Ucos" относительно высоковольтного напряжения подаются на схемы отсечки высоковольтного напряжения 210, 211, обеспечивающих приведение указанных сигналов к нулевой постоянной составляющей.The receivers of the input signals 196, 197 are designed to receive output signals from the TWG. Sine and cosine receivers are identical. The output signals from the preamplifiers 157-160 TWG - "± USin" and "± Ucos" relative to the high-voltage voltage are supplied to the high-voltage voltage cut-off circuits 210, 211, which ensure that these signals are brought to zero DC component.

Предварительные усилители 212, 213 приемников входных сигналов выполняют требуемое усиление выходных сигналов ТВГ.Pre-amplifiers 212, 213 of the input signal receivers perform the required amplification of the output signals of the TWG.

Оконечные усилители 214, 215 обеспечивают равенство выходящих с них амплитуд сигналов "±INSin" и "±INCos" для синусного и косинусного каналов соответственно.The terminal amplifiers 214, 215 ensure the equality of the output amplitudes of the signals “± INSin” and “± INCos” for the sine and cosine channels, respectively.

Схемы смещения нулей 216, 217 смещают нули сигналов "±INSin" и "±INCos" в положительную область напряжений на величину сигнала опоры АЦП 218, 219, что обеспечивает линейность передаточных характеристик каналов приемников во всем диапазоне амплитуд входных сигналов.Zero bias schemes 216, 217 shift the zeros of the signals "± INSin" and "± INCos" to the positive voltage region by the value of the ADC support signal 218, 219, which ensures the linearity of the transfer characteristics of the receiver channels over the entire range of input signal amplitudes.

АЦП 218, 219 с с дифференциальным входом обеспечивают преобразование дифференциальных сигналов "±INSin" и "±INCos" в цифровой коды, которые поступают в процессор 231, осуществляющий управление АЦП каналов приемников.The ADCs 218, 219 with a differential input provide the conversion of the differential signals "± INSin" and "± INCos" into digital codes that enter the processor 231, which controls the ADC channels of the receivers.

Дифференциаторы каналов 208, 209 обеспечивают формирование сигналов "+INSin90" и "+INCos90" с амплитудами, равными амплитудам сигналов "+INSin" и "+INCos" соответственно. Сигналы "+INSin" и "+INCos" и их производные "+INSin90" и "+INCos90" подаются на формирователь сигналов управления 198 ТВГ.The channel differentiators 208, 209 provide the formation of signals "+ INSin90" and "+ INCos90" with amplitudes equal to the amplitudes of the signals "+ INSin" and "+ INCos", respectively. Signals "+ INSin" and "+ INCos" and their derivatives "+ INSin90" and "+ INCos90" are supplied to the control signal generator 198 TVG.

Формирователь сигналов управления 198 предназначен для формирования двух линейных комбинаций U1 и U2 сигналов управления для первого и второго каналов из выходных сигналов ТВГ и их производных. Величины коэффициентов линейных комбинаций вычисляются в процессоре 231 с использованием алгоритма контура управления. Формирователь сигналов управления функционально состоит из двух частей: первого канала формирования линейной комбинации U1 и второго канала формирования линейной комбинации U2.The control signal generator 198 is designed to generate two linear combinations of U 1 and U 2 control signals for the first and second channels from the output signals of the TWG and their derivatives. The values of the coefficients of linear combinations are calculated in the processor 231 using the control loop algorithm. The control signal generator functionally consists of two parts: the first channel of forming a linear combination of U 1 and the second channel of forming a linear combination of U 2 .

Каждый из двух каналов содержит идентичные перемножители, построенные на четырех цифро-аналоговых преобразователях (ЦАП). Для формирования комбинации U1 используются АЦП 220, 222 224, 226, а для формирования последовательности U2 применяются АЦП 221 223 225 227. Коэффициенты K0 и K4, рассчитанные процессором 231 для "+INSin", коэффициенты K1 и K5, рассчитанные процессором для сигнала "+INSin90", а также коэффициенты K2 и K6 - для сигнала "+INCos", коэффициенты K3 и К7 - для для сигнала "+INCos90" одновременно загружаются во все восемь ЦАП 220-227.Each of the two channels contains identical multipliers built on four digital-to-analog converters (DACs). To form the combination of U 1 , the ADC 220, 222 224, 226 are used, and to form the sequence U 2, the ADC 221 223 225 227 are used. The coefficients K 0 and K 4 calculated by the processor 231 for "+ INSin", the coefficients K 1 and K 5 , calculated by the processor for the "+ INSin90" signal, as well as the coefficients K 2 and K 6 for the + INCos signal, the K 3 and K 7 coefficients for the "+ INCos90" signal are simultaneously loaded into all eight DACs 220-227.

Для соответствующих ЦАП сигналы "+INSin", "+INCos", "+INSin90", "+INCos90" являются опорными. На выходе перемножителя первого канала формируются четыре сигнала произведений "+K0INSin", "+K2INCos", "+K1INSin90", "+K3INCos90", а на выходе перемножителя второго канала - четыре сигнала произведений "+K4INSin", "+K6INCos", "+K5INSin90", "+K7INCos90".For the corresponding DACs, the signals "+ INSin", "+ INCos", "+ INSin90", "+ INCos90" are the reference signals. At the output of the multiplier of the first channel, four signals of the products "+ K 0 INSin", "+ K 2 INCos", "+ K 1 INSin90", "+ K 3 INCos90" are formed, and at the output of the multiplier of the second channel, four signals of the products "+ K 4 INSin "," + K 6 INCos90 "," + K 5 INSin90 "," + K 7 INCos90 ".

Сформированные сигналы произведений подаются на аналоговые сумматоры 228 и 229 первого второго каналов соответственно, с выходов которых снимаются линейные комбинации сигналов управления:The generated signals of the works are fed to the analog adders 228 and 229 of the first second channel, respectively, from the outputs of which linear combinations of control signals are removed:

U1=2("+K0INSin" + "+K1INSin90" + "+K2INCos" + "+K3INCos90");U 1 = 2 ("+ K 0 INSin" + "+ K 1 INSin90" + "+ K 2 INCos" + "+ K 3 INCos90");

U2=2("+K4INSin" + "+K5INSin90" + "+K6INCos" + "+K7INCos90").U 2 = 2 ("+ K 4 INSin" + "+ K 5 INSin90" + "+ K 6 INCos" + "+ K 7 INCos90").

Эти линейные комбинации поступают на блоки коммутации 199, предназначенные для переключения управляющих сигналов в режимы "Разгон" и "Работа".These linear combinations are supplied to the switching units 199, designed to switch the control signals to the modes "Acceleration" and "Operation".

Коммутатор первого канала формирования представляет собой два последовательно включенных аналоговых ключа. При команде "WORK/FORSAGE"=0 он формирует и выдает разгонный меандр "FMNDR" с заданной амплитудой из частоты синтезатора 232 (частоты "SYNTHOT" процессора 231) на выход "+U1" первого канала в режиме разгона. При команде "WORK/FORSAGE"=1 коммутатор первого канала выдает сформированную линейную комбинацию сигнала управления U1 на выход "+U1" первого канала в рабочем режиме.The switch of the first channel of the formation consists of two series-connected analog keys. With the command "WORK / FORSAGE" = 0, it generates and issues the accelerating meander "FMNDR" with the given amplitude from the frequency of the synthesizer 232 (frequency "SYNTHOT" of the processor 231) to the output "+ U 1 " of the first channel in overclocking mode. When the command "WORK / FORSAGE" = 1, the switch of the first channel gives the generated linear combination of the control signal U 1 to the output "+ U 1 " of the first channel in the operating mode.

Коммутатор второго канала представляет собой ключ. Он обеспечивает по команде "WORK/FORSAGE"=0 отсутствие сигнала управления на выходе "+U2 " второго канала в режиме разгона. При команде "WORK/FORSAGE"=1 коммутатор второго канала формирования выдает сформированную линейную комбинацию сигнала управления U2 на выход "+U2" второго канала в рабочем режиме.The second channel switch is a key. It provides the command "WORK / FORSAGE" = 0 the absence of a control signal at the output "+ U 2 " of the second channel in acceleration mode. When the command "WORK / FORSAGE" = 1, the switch of the second channel of formation generates a generated linear combination of the control signal U 2 to the output "+ U 2 " of the second channel in the operating mode.

Инвертор 200 первого канала обеспечивает инверсию разгонного меандра (в режиме разгона) и инверсию линейной комбинации сигнала управления U1 (в рабочем режиме) и выдачу их на выход "-U1" первого канала.The inverter 200 of the first channel provides the inverse of the overclocking meander (in acceleration mode) and the inversion of the linear combination of the control signal U 1 (in operating mode) and their output to the output "-U 1 " of the first channel.

На сумматорах 202, 203 формируют итоговые сигналы управления первого канала в виде V0+U1 и V0-U1, где V0 - рабочее высоковольтное напряжение, подаваемое от источника питания 206.The adders 202, 203 form the final control signals of the first channel in the form of V 0 + U 1 and V 0 -U 1 , where V 0 is the operating high-voltage voltage supplied from the power source 206.

Сигнал управления V0+U1 первого канала поступает на электроды 30, 34 ТВГ.The control signal V 0 + U 1 of the first channel is supplied to the electrodes 30, 34 of the TWG.

Сигнал управления V0-U1 первого канала поступает на электроды 32. 36.The control signal V 0 -U 1 of the first channel is supplied to the electrodes 32. 36.

Сигнал управления V0+U2 второго канала поступает на электроды 31, 35.The control signal V 0 + U 2 of the second channel is supplied to the electrodes 31, 35.

Сигнал управления V0-U2 второго канала поступает на электроды 33, 37.The control signal V 0 -U 2 of the second channel is supplied to the electrodes 33, 37.

В настоящее время разработана опытная конструкторская документация на заявляемый ТВГ и проведены испытания проектных образцов, которые при работе в интегрирующем режиме имели среднеквадратическое значение стабильности скорости дрейфа 0,05°/ч.Currently, experimental design documentation has been developed for the claimed TWG and tests of design samples have been carried out, which, when operating in the integrating mode, had a rms value of the stability of the drift velocity of 0.05 ° / h.

Технический эффект от заложенных технических решений в заявляемый ТВГ заключается в устранении перечисленных выше недостатков известных аналогов и прототипа, обеспечивших улучшение его технико-эксплуатационных качеств, позволивших достигнуть уровня точностных характеристик, требуемых для инерциальных систем ориентации и навигации.The technical effect of the technical solutions laid down in the claimed TWG consists in eliminating the above-mentioned disadvantages of the known analogues and prototype, which provided an improvement in its technical and operational qualities, which made it possible to achieve the level of accuracy characteristics required for inertial orientation and navigation systems.

Достигнутые результаты при испытаниях заявляемого ТВГ показали возможность создания точного ТВГ, работающего в интегрирующем режиме, что открывает возможность его использования в бесплатформенных системах ориентации и навигации для высокоманевренных летательных аппаратов.The achieved results during testing of the claimed TWG showed the possibility of creating an accurate TWG operating in an integrating mode, which opens up the possibility of its use in strapdown orientation and navigation systems for highly maneuverable aircraft.

Учитывая также, что ТВГ обладает рядом технических и эксплуатационных характеристик, которые потенциально превосходят характеристики лазерных и волоконно-оптических гироскопов, дальнейшее совершенствование заявляемого ТВГ позволит создать инерциальные навигационные системы современного технического уровня, высокой конкурентной способности.Given also that the TWG has a number of technical and operational characteristics that potentially exceed the characteristics of laser and fiber-optic gyroscopes, further improvement of the claimed TWG will allow the creation of inertial navigation systems of a modern technical level, high competitive ability.

Claims (1)

Твердотельный волновой гироскоп, содержащий металлический вакуумируемый корпус, имеющий установочно-присоединительные элементы и герметизирующую крышку, во внутренней полости которого размещены твердотельный волновой инерциальный чувствительный модуль, включающий в себя изготовленный из кварцевого стекла полусферический резонатор с металлизированной рабочей поверхностью, способный приводиться в колебательное движение при помощи внешнего переменного электрического поля, с проходящим через полюс его полусферы двухсторонним держателем стержневого типа, с помощью которого он жестко скреплен с комбинированной платой возбудителя колебаний резонатора и съема электрических сигналов, отражающих вибрационное состояние резонатора, геттерный насос с заключенным в корпусную оболочку реагентом, электронную систему измерения и управления колебаниями резонатора, являющуюся цифровой с использованием микропроцессора и импульсных сигналов управления, состоящую из аналоговой и цифровой частей, отличающийся тем, что вакуумируемый корпус выполнен в виде полусферической оболочки с равномерной толщиной, имеющей в полюсной области выступающую полость для размещения внешнего держателя стержневого типа, а на экваторе расположен кольцеобразный пояс, на внешней стороне которого размещены три установочно-закрепительных элемента гироскопа, разнесенных друг относительно друга на 120°, а на внутренней стороне расположены три конусных сегментных элемента для установки с применением кольцевой разрезной пружины, комбинированной информационно-возбудительной платы, разнесенных друг относительно друга на 120° и на 60° относительно установочно-закрепительных элементов гироскопа, резонатор имеет переменную толщину стенки полусферической оболочки, образованной за счет смещения по оси симметрии в сторону наружного держателя центра наружной сферы резонатора относительно центра внутренней сферы, комбинированная информационно-возбудительная плата образована фланцевым основанием с конусной кромкой со стороны, примыкающей к конусным установочным элементам корпуса, выступающей над ним шаровой зоной с малым и большим основанием, над малым основанием по оси симметрии выступает цилиндрическая часть для установки резонатора, во фланцевом основании и со стороны большого основания шаровой зоны выполнена расточка, образующая полость для размещения геттерного насоса, а по центральной части шаровой зоны и цилиндрической части выполнены две расточки с разными диаметрами, образующими установочное и крепежное отверстия для внутреннего держателя резонатора, на наружной поверхности шаровой зоны со стороны малого основания сформированы восемь локальных электродов управления, разнесенных на поверхности шаровой зоны с шагом 45° и вырезанных лазерным лучом в напыленной на поверхности этой зоны хромовой пленке, со стороны большого основания на наружной поверхности шаровой зоны, вблизи кромки резонатора, сформированы восемь электродов съема информации, расположенных синхронно под электродами управления, образующими емкостную систему датчиков перемещения полусферической оболочки резонатора, зазор между корпусом и резонатором в сферической части является равномерным, герметизирующая крышка состоит из металлического кольца и металлокерамической вакуумноплотной колодки с впаянными проходными штыревыми однопроводящими контактами, манжетой по наружному диаметру колодки для сварки с кольцом, кольца в области центрального отверстия вакуумноплотной колодки с внутренней стороны для крепления геттерного насоса, втулки в области центрального отверстия вакуумноплотной колодки с наружной стороны для сварки с откачным штенгелем, геттерный насос, состоящий из активного вещества спеченного титан-ванадиевого порошка с объемной пористостью 43%, спирали из нихромовой проволоки для его активации путем нагрева при подаче в нее тока в режиме обезгаживания и активации, ее отключении в рабочем режиме гироскопа, с сохранением насосом газопоглотительных свойств, на проходных контактах внутри гироскопа расположены позолоченные втулки с пружинами из золото-медного сплава для сопряжения с контактными площадками электродов комбинированной платы, переходная многослойная монтажная плата, расположенная в негерметичной части гироскопа, на которой коаксиальными проводниками соединяют в пары, противоположно расположенные на комбинированной плате, электроды съема информации и обеспечивают их связь через четыре коаксиальных разъема с входами предварительных усилителей гироскопа, электрический контакт предварительных усилителей с внешней электронной системой гироскопа производится через малогабаритный разъем, установленный на плате предварительных усилителей, с выходом вилочной части разъема за пределы кожуха гироскопа, электрический контакт электродов управления и съема, металлизации резонатора и экранов электродов управления и съема с внешней электронной системой обеспечивается через другой малогабаритный разъем, закрепленный на элементе кольца, связанного с герметизирующей крышкой, путем подвода от него проводников к соответствующим проходным штыревым однопроводящим контактам герметизирующей крышки, между переходной монтажной платой и платой с предварительными усилителями расположен теплозащитный экран, уменьшающий тепловое влияние предварительных усилителей на инерциальный чувствительный модуль, предварительные усилители гироскопа являются повторителями напряжения со смещением нуля питания по отношению к общей земле на величину постоянного высоковольтного напряжения питания электродов съема, аналоговая часть электронной системы содержит приемники информационных сигналов синуса и косинуса, формирователь сигналов управления, блоки коммутации, инверторы и сумматоры, приемники информационных сигналов синуса и косинуса имеют схемы дифференциаторов сигналов и последовательно соединенных электронных устройств отсечки высоковольтного напряжения, предварительного и конечного усиления, смещения нулей сигналов синуса и косинуса, аналого-цифровых преобразователей с дифференциальным входом, цифровая часть электронной схемы дополнительно к процессору цифровой обработки сигналов содержит буферы аналого-цифровых преобразователей, синтезатор частот, асинхронный микроконтроллер последовательного интерфейса и по алгоритмам обработки определяет углы приращения и ориентации волны резонатора относительно корпуса, амплитуду колебаний резонатора, квадратурные составляющие этих колебаний и, используя эту информацию, вырабатывает для двух каналов по алгоритму управления весовые коэффициенты для законов управления, каждый из двух каналов формирователей сигналов управления содержит четыре цифроаналоговых преобразователя, на вход которых в цифровом виде поступает информация о весовых коэффициентах управления, и как опорные сигналы синусов и косинусов и их производные с приемников информационных сигналов, с выхода аналого-цифровых преобразователей информация о произведениях этих сигналов поступает на сумматоры канальных формирователей управления, формирующих законы управления U1 и U 2 , коммутаторы каналов функционально соединены с синтезатором частот, формирователями сигналов управления и по команде процессора обеспечивают при старте возбуждение колебаний резонатора, используя частоту резонатора, а в рабочем режиме выдачу сформированных законов управления на выходные инверторы и сумматоры, где формируют итоговые сигналы управления, поступающие на электроды управления, по двум каналам в виде V0+U1 и V0-U1 для одного канала и V0+U2 и V0-U2 для другого канала, где V0 рабочее высоковольтное напряжение, подаваемое с источника питания. A solid-state wave gyroscope containing a metal evacuated housing having mounting and attachment elements and a sealing cover, in the internal cavity of which a solid-state wave inertial sensing module is placed, including a hemispherical resonator made of silica glass with a metallized working surface, capable of being driven into oscillatory motion by external alternating electric field, with a two-sided der passing through the pole of its hemisphere a rod type device, with which it is rigidly attached to a combined circuit board of the resonator oscillation exciter and the collection of electrical signals reflecting the vibrational state of the resonator, a getter pump with a reagent enclosed in a shell, an electronic system for measuring and controlling resonator oscillations, which is digital using a microprocessor and pulse control signals, consisting of analog and digital parts, characterized in that the evacuated housing is made in the form of a hemispherical balls with uniform thickness, having a protruding cavity in the pole region to accommodate an external rod-type holder, and an equatorial belt is located on the equator, on the outside of which are three mounting and fixing elements of the gyroscope, separated by 120 ° from each other, and located on the inside three cone segment elements for installation using an annular split spring, a combined information-excitation circuit board, spaced 120 ° and 60 ° apart relative to the mounting and fixing elements of the gyroscope, the resonator has a variable wall thickness of the hemispherical shell formed by shifting along the axis of symmetry towards the outer holder of the center of the outer sphere of the resonator relative to the center of the inner sphere, the combined information-excitation board is formed by a flange base with a conical edge on the side adjacent to the conical mounting elements of the housing, a ball zone protruding above it with a small and large base, above the small base along the axis of symmetry is the cylindrical part for installing the resonator, a bore is made in the flange base and from the side of the large base of the ball zone, forming a cavity for accommodating the getter pump, and two bores with different diameters forming the mounting and fixing holes are made along the central part of the ball zone and the cylindrical part for the inner cavity holder, on the outer surface of the ball zone from the side of the small base, eight local control electrodes are formed, spaced apart by the surface of the ball zone with a step of 45 ° and cut out by a laser beam in a chrome film deposited on the surface of this zone, from the side of the large base on the outer surface of the ball zone, near the edge of the resonator, eight information pick-up electrodes are formed, located synchronously under the control electrodes, forming a capacitive sensor system moving the hemispherical shell of the resonator, the gap between the body and the resonator in the spherical part is uniform, the sealing cover consists of a metal ring and m ceramic-ceramic vacuum-tight pads with soldered through-hole single-conductor contacts, a cuff on the outer diameter of the pads for welding with a ring, rings in the region of the central hole of the vacuum-tight block on the inside for mounting the getter pump, a sleeve in the region of the central hole of the vacuum-tight block on the outside for welding with the evacuation plug , getter pump, consisting of the active substance of sintered titanium-vanadium powder with a volume porosity of 43%, a spiral of nichrome p a wire for its activation by heating when a current is supplied to it in the degassing and activation mode, it is turned off in the operating mode of the gyroscope, while maintaining the gas absorption properties of the pump, gold-copper alloy springs with gold-copper alloy springs are located on the passage contacts inside the gyroscope for pairing with contact pads electrodes of the combination board, a transitional multilayer circuit board located in the non-tight part of the gyroscope, on which coaxial conductors are connected in pairs, opposite to The information collection electrodes are located on the combination board and provide their communication through four coaxial connectors with the inputs of the gyroscope preamplifiers, the electrical contact of the preamplifiers with the external electronic gyroscope system is made through a small-sized connector mounted on the preamplifier board, with the male part of the connector leaving the casing gyroscope, electrical contact of control and removal electrodes, resonator metallization and screens of control and removal electrodes with The external electronic system is provided through another small-sized connector, mounted on the ring element connected to the sealing cover, by supplying conductors from it to the corresponding through-pin, single-conducting contacts of the sealing cover, a heat shield is located between the adapter mounting plate and the board with preliminary amplifiers, which reduces the thermal effect of preliminary amplifiers per inertial sensing module; gyro pre-amplifiers are repeaters voltages with a zero offset of the power supply relative to the common ground by the value of the constant high-voltage supply voltage of the pick-up electrodes, the analog part of the electronic system contains sine and cosine information signal receivers, control signal generator, switching blocks, inverters and adders, sine and cosine information signal receivers have circuits differentiators of signals and series-connected electronic devices for cutting off high-voltage voltage, preliminary and final amplification, replacing the zeros of the sine and cosine signals, analog-to-digital converters with differential input, the digital part of the electronic circuit, in addition to the digital signal processing processor, contains buffers of analog-to-digital converters, a frequency synthesizer, an asynchronous microcontroller of the serial interface and determines the angles of increment and orientation of the resonator wave according to the processing algorithms relative to the body, the amplitude of the oscillations of the resonator, the quadrature components of these oscillations and, using this information, generate for two channels, according to the control algorithm, weights for control laws, each of the two channels of control signal generators contains four digital-to-analog converters, the input of which in digital form receives information about control weights, and as reference signals of sines and cosines and their derivatives from receivers information signals, from the output of analog-to-digital converters, information about the products of these signals is fed to the adders of the channel control formers, According to the control laws U 1 and U 2 , the channel commutators are functionally connected to the frequency synthesizer, the control signal shapers and, upon the command of the processor, provide excitation of the resonator oscillations at the start using the resonator frequency, and in the operating mode, the generated control laws are transmitted to the output inverters and adders, where form the final control signals received at the control electrodes through two channels in the form of V 0 + U 1 and V 0 -U 1 for one channel and V 0 + U 2 and V 0 -U 2 for the other channel, where V 0 is the working high-voltage n voltage was supplied from the power source.
RU2013138640/28A 2013-08-21 2013-08-21 Solid-state wave gyroscope RU2541711C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138640/28A RU2541711C1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Solid-state wave gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138640/28A RU2541711C1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Solid-state wave gyroscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2541711C1 true RU2541711C1 (en) 2015-02-20
RU2013138640A RU2013138640A (en) 2015-02-27

Family

ID=53279255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013138640/28A RU2541711C1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Solid-state wave gyroscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541711C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216847U1 (en) * 2022-11-14 2023-03-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" RESONATOR OF A SPATIAL INTEGRATING SOLID STATE WAVE GYROSCOPE
CN117129019A (en) * 2023-10-27 2023-11-28 贵州航天控制技术有限公司 Self-calibration system of hemispherical resonator gyroscope
CN117260002A (en) * 2023-11-20 2023-12-22 西安精谐科技有限责任公司 Hemispherical resonant gyro electrode based on laser processing and processing method and system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0141621A2 (en) * 1983-10-31 1985-05-15 General Motors Corporation Vibratory rotational sensor
RU2362121C2 (en) * 2007-07-09 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Медикон" Miniature solid-state wave gyro (sswg)
RU2362975C1 (en) * 2008-01-09 2009-07-27 Сергей Михайлович Бражнев Solid-state wave gyro
RU123937U1 (en) * 2012-05-22 2013-01-10 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" (ОАО "АПЗ") SOLID WAVE GYROSCOPE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0141621A2 (en) * 1983-10-31 1985-05-15 General Motors Corporation Vibratory rotational sensor
RU2362121C2 (en) * 2007-07-09 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Медикон" Miniature solid-state wave gyro (sswg)
RU2362975C1 (en) * 2008-01-09 2009-07-27 Сергей Михайлович Бражнев Solid-state wave gyro
RU123937U1 (en) * 2012-05-22 2013-01-10 Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод имени П.И. Пландина" (ОАО "АПЗ") SOLID WAVE GYROSCOPE

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793299C1 (en) * 2022-09-16 2023-03-31 Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") Solid state wave gyroscope
RU216847U1 (en) * 2022-11-14 2023-03-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" RESONATOR OF A SPATIAL INTEGRATING SOLID STATE WAVE GYROSCOPE
CN117129019A (en) * 2023-10-27 2023-11-28 贵州航天控制技术有限公司 Self-calibration system of hemispherical resonator gyroscope
CN117260002A (en) * 2023-11-20 2023-12-22 西安精谐科技有限责任公司 Hemispherical resonant gyro electrode based on laser processing and processing method and system
CN117260002B (en) * 2023-11-20 2024-02-09 西安精谐科技有限责任公司 Hemispherical resonant gyro electrode based on laser processing and processing method and system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013138640A (en) 2015-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2362121C2 (en) Miniature solid-state wave gyro (sswg)
US7839059B2 (en) Inner-forcer milli-hemispherical resonator gyro
CA2217683C (en) A rate sensor for sensing a rate on at least two and preferably three axes
RU2540249C2 (en) Gyroscopic pickup
EP0461761A1 (en) Inertial sensors
CN104165623A (en) Internal-external double-electrode type miniature hemispherical resonance gyroscope and preparation method thereof
EP0141621A2 (en) Vibratory rotational sensor
RU2541711C1 (en) Solid-state wave gyroscope
CN210513399U (en) Vibration sensing device
RU2547661C2 (en) Vibratory gyroscope and method of its manufacturing
CN114719887B (en) Online trimming device and method for micro-shell vibrating gyroscope
CN112179341A (en) Three-axis integrated photonic crystal fiber optic gyroscope inertia measuring device for aerospace
US3863505A (en) Vibrating cylinder pressure transducer
US3680391A (en) Bell gyro and method of making same
US3678762A (en) Bell gyro and method of making same
CN110031963A (en) For running the method and apparatus and optical resonantor of adjustable optical resonantor
WO1996006328A1 (en) Three-dimensional measurement unit and position indicator
RU198634U1 (en) Vibration measuring device
EP1425553A1 (en) Vibratory gyroscopic rate sensor
KR101986654B1 (en) Force measuring apparatus for mass imbalance measurement of hemispherical resonator
CN112504282A (en) Single-shaft very high-precision micrometer sensor
RU84542U1 (en) MICROMECHANICAL GYROSCOPE-ACCELEROMETER
RU2518379C1 (en) Vibratory vacuum microgyroscope
RU2521765C1 (en) Universal non-contact gyro
RU2793299C1 (en) Solid state wave gyroscope

Legal Events

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

Effective date: 20150822

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160827