RU2546987C1 - Способ установки кольцевого зазора при сборке волнового твердотельного гироскопа - Google Patents
Способ установки кольцевого зазора при сборке волнового твердотельного гироскопа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546987C1 RU2546987C1 RU2013157291/28A RU2013157291A RU2546987C1 RU 2546987 C1 RU2546987 C1 RU 2546987C1 RU 2013157291/28 A RU2013157291/28 A RU 2013157291/28A RU 2013157291 A RU2013157291 A RU 2013157291A RU 2546987 C1 RU2546987 C1 RU 2546987C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- operational amplifier
- resonator
- inverting input
- external electrodes
- annular gap
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии сборки волновых твердотельных гироскопов (ВТГ) и может быть использовано при производстве навигационных приборов и систем для самолетов, катеров, космических аппаратов, бурильных установок. Задачей изобретения является повышение равномерности кольцевого зазора между проводящей поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора ВТГ и внешними электродами при сборке. Поставленная задача решается за счет повышения точности измерения переменного тока, протекающего через внешний электрод, что достигается уменьшением влияния паразитных емкостей на результат измерения. Предложенный способ установки кольцевого зазора между поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа и внешними электродами включает формирование переменного напряжения между внешними электродами и проводящей поверхностью резонатора, поочередное измерение величины тока, протекающего через каждый внешний электрод, и установку резонатора в положение, при котором эти токи равны между собой, отличающийся тем, что при измерении тока выбранный внешний электрод подключают к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом инвертирующий вход операционного усилителя соединяют с его выходом через резистор, величину которого выбирают исходя из необходимой величины выходного напряжения и величины тока инвертирующего входа операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя и другие внешние электроды соединяют с общим проводом. Согласно сделанной оценке неравномерность кольцевого зазора при установке его предлож�
Description
Область техники
Изобретение относится к технологии сборки волновых твердотельных гироскопов (ВТГ) и может быть использовано при производстве навигационных приборов и систем для самолетов, катеров, космических аппаратов, бурильных установок.
Уровень техники
При сборке ВТГ необходимо обеспечить равномерный кольцевой зазор между поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора и внешними электродами, используемыми для измерения параметров колебаний резонатора и управления этими колебаниями. Каждый внешний электрод образует электрическую емкость с проводящей поверхностью резонатора, величина которой обратно пропорциональна величине зазора. Изменение этой емкости при колебаниях используют как информационный сигнал ВТГ, а приложение напряжений к внешним электродам позволяет управлять колебаниями резонатора. Неравномерный по окружному углу кольцевой зазор приводит к различию этих емкостей и к погрешностям ВТГ [E.J. Loper, D.D. Lynch, K.M. Stevenson Projected performance of smaller hemispherical resonator gyros // Position Location and Navigation Symposium, Las Vegas, NV, 4-7 November 1986, USA. S86-160]. Поэтому при сборке ВТГ необходимо устанавливать резонатор симметрично внешним электродам, обеспечивая равномерный кольцевой зазор между внешними электродами и проводящей поверхностью резонатора.
Наиболее близким к предложенному способу (прототип) является способ установки кольцевого зазора между поверхностью резонатора и внешними электродами при сборке ВТГ [В.А. Матвеев, Б.С. Лунин, М.А. Басараб. Навигационные системы на волновых твердотельных гироскопах. М.: Физматлит. - 2008. - 240 с.]. Этот способ включает измерение емкостей, образованных каждым внешним электродом и проводящей поверхностью резонатора, и установку резонатора относительно внешних электродов в положение, при котором все эти емкости одинаковы. Способ измерения вышеуказанных емкостей может заключаться в формировании переменного напряжения между внешними электродами и проводящей поверхностью резонатора и измерении величины тока, протекающего через каждый внешний электрод. Для этого могут использоваться известные приборы, например LCR-измеритель Е7-12 [Измерители L, С, R цифровые Е7-12, Е7-12/1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 2.724.011 ТО]. Равномерность установленного кольцевого зазора при этом определяется точностью измерения тока, протекающего через внешний электрод. Недостатком данного способа является большое влияние различных паразитных емкостей на точность измерения тока, протекающего через каждый внешний электрод. Паразитные емкости имеются между соседними внешними электродами, внешними электродами и общим проводом; существует также входная емкость измерительного прибора. Паразитные емкости образуют дополнительную проводимость по переменному току и снижают точность измерения тока, протекающего через выбранный внешний электрод. Суммарная величина паразитных емкостей может достигать ~1 пФ, тогда как величина емкости, образованной одним внешним электродом и проводящей поверхностью резонатора, может составлять 0.5-1 пФ. Так как суммарная величина паразитных емкостей может быть неодинаковой для различных внешних электродов, то возникает случайная погрешность в измерении тока, протекающего через каждый внешний электрод, что приводит при сборке ВТГ к установлению неравномерного кольцевого зазора. По оценке авторов азимутальная погрешность величины вышеуказанного кольцевого зазора может достигать 70%.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является повышение равномерности кольцевого зазора между проводящей поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора ВТГ и внешними электродами при сборке.
Поставленная задача решается за счет повышения точности измерения переменного тока, протекающего через внешний электрод, что достигается уменьшением влияния паразитных емкостей на результат измерения. Для этого способ установки кольцевого зазора между поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа и внешними электродами включает формирование переменного напряжения между внешними электродами и проводящей поверхностью резонатора, поочередное измерение тока, протекающего через каждый внешний электрод, и установку резонатора в положение, при котором эти токи одинаковы. При измерении тока выбранный внешний электрод подключают к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом инвертирующий вход операционного усилителя соединяют с его выходом через резистор, величину которого выбирают исходя из необходимой величины выходного напряжения и величины тока инвертирующего входа операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя и другие внешние электроды соединяют с общим проводом.
Преимуществом заявленного способа является высокая точность измерения тока, протекающего через внешний электрод за счет уменьшения влияния паразитных емкостей, что позволяет увеличить равномерность вышеуказанного кольцевого зазора.
Перечень фигур
На фиг.1 показана схема подключения резонатора и внешних электродов при поочередном измерении тока, протекающего через внешний электрод.
Осуществление изобретения
Резонатор ВТГ закрепляют в регулировочном приспособлении, позволяющем перемещать резонатор относительно внешних электродов, и подключают согласно фиг.1. Проводящую поверхность резонатора 1 соединяют с выходом генератора переменного напряжения 2. Общую точку генератора 2 соединяют с общим проводом. Выбранный внешний электрод, например 3-1, подключают к инвертирующему входу операционного усилителя 4, инвертирующий вход которого соединен с его выходом через резистор 5, величину которого выбирают исходя из необходимой величины выходного напряжения и величины тока инвертирующего входа операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя и другие внешние электроды соединяют с общим проводом.
Ток I, протекающий через внешний электрод, равен:
где f - частота переменного напряжения;
U - величина переменного напряжения;
C - емкость между внешним электродом и проводящей поверхностью резонатора.
Напряжение на выходе операционного усилителя 4 прямо пропорционально току I и составляет:
где R - величина резистора 5.
Напряжение Uвых на выходе операционного усилителя 4 измеряют вольтметром 6. Величину тока I определяют по формуле:
Между внешними электродами, а также между внешними электродами и общим проводом существуют паразитные емкости, однако токи через них не протекают, так как разность потенциалов на них равна нулю, поскольку потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 4 практически равен нулю (так называемая «кажущаяся земля»), а все другие внешние электроды соединены с общим проводом.
По приведенной схеме поочередно измеряют величину тока, протекающего через электроды 3-1…3-8. Путем перемещения резонатора 1 относительно внешних электродов 3-1…3-8 добиваются равенства токов, протекающих через каждый внешний электрод. Это положение резонатора соответствует равномерному кольцевому зазору между поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора и внешними электродами.
Благодаря предложенной процедуре измерения тока, протекающего через каждый внешний электрод, паразитные емкости между внешними электродами, а также между внешними электродами и общим проводом не влияют на измерение тока, протекающего через внешний электрод. Как следует из формул (1)-(3), точность измерения тока определяется точностью измерения выходного напряжения и нестабильностью напряжения генератора переменного тока. На практике относительная погрешность этих величин не превышает 1…2%, что и позволяет существенно повысить равномерность вышеупомянутого кольцевого зазора при сборке ВТГ.
Определим точность предложенного способа расчетным путем. Пусть f=105 Гц, U=10 В, С=10-12 Ф. Тогда, согласно (1), ток, протекающий через внешний электрод, равен 6.28 мкА. Этот ток является входным током инвертирующего входа операционного усилителя 4. При использовании операционного усилителя типа AD823 с минимальным входным током 0.5 нА [www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/A/D/8/2/AD823.shtml] вносимая операционным усилителем погрешность составляет ~0.1%. Величину резистора 5 выбирают, исходя из необходимой величины выходного напряжения и величины тока инвертирующего входа операционного усилителя. При необходимости получить величину выходного напряжения операционного усилителя Uвых=0.628 В при величине входного тока инвертирующего входа операционного усилителя I=6.28 мкА величина резистора 5 составляет R=105 Ом (3). При измерении выходного напряжения операционного усилителя 4 напряжения вольтметром В7-21А на пределе измерения переменного тока 1 В погрешность составляет 1% [В7-21А. Вольтметр универсальный. Формуляр атд 2.710.003 ФО]. Нестабильность выходного напряжения генератора, например, для модели Г5-75 при выходном напряжении U=10 В не превышает 0.1% [Г5-75. Генератор импульсов точной амплитуды. Формуляр 3.269.092 ФО].
Таким образом, суммарная относительная погрешность измерения тока I составляет 1.2%, что позволяет довести до такого же уровня равномерность кольцевого зазора между внешними электродами и проводящей поверхностью резонатора при сборке ВТГ.
Claims (1)
- Способ установки кольцевого зазора между поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа и внешними электродами, включающий формирование переменного напряжения между внешними электродами и проводящей поверхностью резонатора, поочередное измерение величины тока, протекающего через каждый внешний электрод, и установку резонатора в положение, при котором эти токи равны между собой, отличающийся тем, что при измерении тока выбранный внешний электрод подключают к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом инвертирующий вход операционного усилителя соединяют с его выходом через резистор, величину которого выбирают исходя из необходимой величины выходного напряжения и величины тока инвертирующего входа операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя и другие внешние электроды соединяют с общим проводом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013157291/28A RU2546987C1 (ru) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Способ установки кольцевого зазора при сборке волнового твердотельного гироскопа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013157291/28A RU2546987C1 (ru) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Способ установки кольцевого зазора при сборке волнового твердотельного гироскопа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2546987C1 true RU2546987C1 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53296131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013157291/28A RU2546987C1 (ru) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Способ установки кольцевого зазора при сборке волнового твердотельного гироскопа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2546987C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109458940A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-12 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 基于光学模拟的半球谐振子的膜厚均匀性的快速估测方法 |
CN111998841A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-27 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种半球谐振子芯轴振动检测电路及装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5287033A (en) * | 1990-08-24 | 1994-02-15 | British Aerospace Public Limited Company | Vibrating surface gyroscopes |
RU2168702C1 (ru) * | 2000-10-02 | 2001-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол" | Твердотельный волновой гироскоп |
RU2207510C2 (ru) * | 2001-07-19 | 2003-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол" | Твердотельный волновой гироскоп |
US20130125614A1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-05-23 | Giorgio Casinovi | Method and apparatus for self-calibration of gyroscopes |
RU2483278C2 (ru) * | 2008-06-13 | 2013-05-27 | Сажем Дефанс Секюрите | Инерциальный датчик угловой скорости с компенсацией отклонения |
-
2013
- 2013-12-24 RU RU2013157291/28A patent/RU2546987C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5287033A (en) * | 1990-08-24 | 1994-02-15 | British Aerospace Public Limited Company | Vibrating surface gyroscopes |
RU2168702C1 (ru) * | 2000-10-02 | 2001-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол" | Твердотельный волновой гироскоп |
RU2207510C2 (ru) * | 2001-07-19 | 2003-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол" | Твердотельный волновой гироскоп |
RU2483278C2 (ru) * | 2008-06-13 | 2013-05-27 | Сажем Дефанс Секюрите | Инерциальный датчик угловой скорости с компенсацией отклонения |
US20130125614A1 (en) * | 2011-11-22 | 2013-05-23 | Giorgio Casinovi | Method and apparatus for self-calibration of gyroscopes |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109458940A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-12 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 基于光学模拟的半球谐振子的膜厚均匀性的快速估测方法 |
CN109458940B (zh) * | 2018-12-26 | 2021-05-11 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 基于光学模拟的半球谐振子的膜厚均匀性的快速估测方法 |
CN111998841A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-11-27 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种半球谐振子芯轴振动检测电路及装置 |
CN111998841B (zh) * | 2020-09-04 | 2023-10-27 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种半球谐振子芯轴振动检测电路及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2258921C2 (ru) | Фарадметр | |
US9846024B1 (en) | Solid-state electric-field sensor | |
EP2518441A2 (en) | Calibration of a MEMS gyroscope so as to reduce thermal bias | |
CN115453175A (zh) | 具有振荡传感器的非接触式直流电压测量设备 | |
EP0160673B1 (en) | An apparatus for the measurement of the fraction of gas in a two-component fluid flow comprising a liquid and a gas in mixture | |
BR112014002494B1 (pt) | Sensor para determinar o conteúdo gasoso de um fluido bifásico que flui em uma linha de fluxo | |
Shenil et al. | Feasibility study of a non-contact AC voltage measurement system | |
RU2546987C1 (ru) | Способ установки кольцевого зазора при сборке волнового твердотельного гироскопа | |
EP3767264A1 (en) | Reference signal compensation for magnetostrictive sensor | |
US9664720B2 (en) | Device for the contactless determination of an electrical potential of an object, current probe, and method | |
Tiep et al. | Tilt sensor based on three electrodes dielectric liquid capacitive sensor | |
CN111141785B (zh) | 一种土壤电阻率测量装置、方法和存储介质 | |
RU2477501C1 (ru) | Сейсмометр | |
CN104457792B (zh) | 一种在无机械转动条件下测量光纤陀螺标度因数的方法 | |
JP4873689B2 (ja) | 表面電位計および表面電位測定方法 | |
JP6989814B2 (ja) | 静電容量検出装置および静電容量センサ | |
JP2005156492A (ja) | 可動機構、測定装置、静電容量式距離測定装置、および、位置決め装置 | |
RU2386151C1 (ru) | Сейсмометр | |
JP2002221402A (ja) | 静電容量ギャップセンサの測定装置及びその測定方法 | |
JP6135924B2 (ja) | 電磁流量計 | |
JP2009058290A (ja) | チャージアンプ、チャージアンプ装置、及び、バイアス電流補償方法 | |
Johnson et al. | Progress on the new NMIA calculable cross-capacitor | |
EP3123183A1 (en) | Apparatus and methods for measuring electrical current | |
EP3001211B1 (en) | Resonant magnetic field sensor | |
KR100968896B1 (ko) | 복소 전기용량 측정 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181225 |