RU2568147C1 - Gyro accelerometer with rotor electrostatic suspension and complete primary info - Google Patents
Gyro accelerometer with rotor electrostatic suspension and complete primary info Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568147C1 RU2568147C1 RU2014132822/28A RU2014132822A RU2568147C1 RU 2568147 C1 RU2568147 C1 RU 2568147C1 RU 2014132822/28 A RU2014132822/28 A RU 2014132822/28A RU 2014132822 A RU2014132822 A RU 2014132822A RU 2568147 C1 RU2568147 C1 RU 2568147C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- measuring
- axis
- electrodes
- rotor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах ориентации, навигации и управления такими подвижными объектами, как самолет, корабль, автомобиль, микроробот и другими, где требуется информация об угловых скоростях и кажущихся ускорениях. Особенность прибора состоит в том, что он является микромеханическим роторного типа.The invention relates to the field of instrumentation and can be used in orientation systems, navigation and control of such moving objects as an airplane, ship, car, microrobot and others, where information about angular velocities and apparent accelerations is required. A feature of the device is that it is a micromechanical rotary type.
Известен микромеханический гироскоп, разработанный в лаборатории им. Дрейпера Массачусетского технологического института США (Barbour Ν., Conelly J., Gilmore J., e.a. "Micro-Electromechanical Instrument and Systems Development at Draper Laboratory" // 3rd Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. Part 1, May 1996, p.p.3-10.). Он является гироскопом камертонного типа и представляет собой две вибрирующие массы, подвешенные на двух гибких опорах. Это камертон с верхней и нижней ножками (торсионами). Закрепленные массы вибрируют под действием электростатических датчиков силы гребенчатой структуры во взаимно-встречных направлениях, т.е. совершают плоские противофазные колебания. При наличии измеряемой угловой скорости вокруг оси торсионов рамка с чувствительными массами под действием сил Кориолиса начинает совершать угловые колебания относительно корпуса, а также вокруг оси торсионов. Эти колебания измеряются с помощью емкостных датчиков перемещений, расположенных под чувствительными массами. Амплитуда измеренных колебаний пропорциональна величине измеряемой угловой скорости, а фаза определяет знак этой скорости.Known micromechanical gyroscope developed in the laboratory. Draper, Massachusetts Institute of Technology, USA (Barbour Ν., Conelly J., Gilmore J., ea "Micro-Electromechanical Instrument and Systems Development at Draper Laboratory" // 3 rd Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems.
Известна также конструкция микромеханического гироскопа (Северов Л.А., Пономарев В.К., Панкратов А.И. и др. Микромеханические гироскопы: конструкции, характеристики, технологии, пути развития. // Изв. вузов РФ - Приборостроение. 1998, №1-2, с. 57.) с чувствительным элементом в виде кольца, закрепленного с помощью растяжек на центральной стойке, связанной с корпусом через упругие элементы. С помощью электростатических датчиков силы кольцо приводится в колебательное движение вокруг оси растяжек. Для съема информации используется емкостный преобразователь.Also known is the design of a micromechanical gyroscope (Severov L.A., Ponomarev V.K., Pankratov A.I. and others. Micromechanical gyroscopes: designs, characteristics, technologies, development paths. // Izv. Universities of the Russian Federation - Instrument Making. 1998, No. 1-2, p. 57.) with a sensing element in the form of a ring fixed with stretch marks on a central strut connected to the housing through elastic elements. Using electrostatic force sensors, the ring is driven into oscillatory motion around the axis of the stretch marks. A capacitive converter is used to retrieve information.
Недостатком обоих микромеханических гироскопов является недостаточно высокая точность из-за малой величины кинетического момента, что объясняется тем, что чувствительные элементы совершают не вращательное, а колебательные движения. В силу этого, амплитудное значение кинетического момента составляет величины 10-3-10-4 гс·см·c.The disadvantage of both micromechanical gyroscopes is not high enough accuracy due to the small magnitude of the kinetic moment, which is explained by the fact that the sensitive elements perform not rotational, but oscillatory movements. Due to this, the amplitude value of the kinetic moment is 10 -3 -10 -4 gf · cm · s.
Известен "Левитирующий микромотор" (акселерометр) (Pat. US 5187399, William N. Carr, Hong Yu, Dong-Il D. Cho, pabl. date 16.02.1993 г.), в котором указано применение этого микромотора в качестве акселерометра.Known "Levitating micromotor" (accelerometer) (Pat. US 5187399, William N. Carr, Hong Yu, Dong-Il D. Cho, pabl. Date 02.16.1993), which indicates the use of this micromotor as an accelerometer.
Недостатком является то, что данная конструкция не обеспечивает измерение угловой скорости подвижного объекта (ПО).The disadvantage is that this design does not provide a measurement of the angular velocity of a moving object (ON).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является гироскоп-акселерометр с электростатическим подвесом ротора (Пат. РФ №2158903, МПК G01C 19/24, G01P 15/14, 2000 г., авторы Чеботаревский Ю.В., Мельников А.В., Плотников П.К.), содержащий статически и динамически сбалансированный ротор в виде круглой пластины с отверстиями, имеющий электропроводящие части и окруженный статорами, в состав которых входит торцевой, нижний и верхний планарные статоры подвеса, а также нижний и верхний статоры вращающего момента. При этом торцевой статор подвеса состоит из четного числа плоских электродов, расположенных в экваториальной плоскости ротора по окружности и закрепленных в боковых стенках нижней электроизолирующей втулки, укрепленной в корпусе. В конструкцию также входят нижний и верхний одинаковые планарные статоры подвеса, каждый выполненный в виде четного числа плоских электродов, расположенных по окружности и закрепленных в нижней и верхней электроизолирующих втулках, причем последняя укреплена в крышке гироскопа-акселерометра, а каждый из двух соседних плоских электродов любого из статоров подвеса вместе с последовательно включенными с ними источником высокочастотного напряжения и дросселем образуют измерительную цепочку. Кроме того, нижний и верхний планарные статоры вращающего момента, закрепленные в нижней и верхней электроизолирующих втулках, состоящих из плоских электродов, соединены в три секции, так что в каждую секцию входят электроды, расположенные через два соседних на третий, секции соединены с тремя фазами источника переменного тока, в состав устройства входит схема обработки информации, содержащая измерительные цепочки. В схему входят эталонные резисторы, фазочувствительные выпрямители (ФЧВ), сумматоры, устройства вычитания, масштабирующие элементы, так что каждая измерительная цепочка дополнена эталонным резистором путем последовательного его включения с источником высокочастотного напряжения, дросселем и парой электродов, а также ФЧВ, первый и второй входы которого параллельно соединены с источником высокочастотного напряжения и эталонным резистором соответственно, а его выход является выходом измерительной цепочки. При этом выходы измерительных цепочек с положительными и отрицательными координатами торцевых электродов подвеса первой измерительной оси соединены с первым и вторым входами соответственно первого устройства вычитания, выход которого соединен с входом первого масштабирующего элемента, выход его является выходом по компоненту W(кажущегося ускорения, выходы измерительных цепочек торцовых электродов подвеса с положительными и отрицательными координатами соответственно по второй измерительной оси соединены с первым и вторым входами соответственно второго устройства вычитания, выход его соединен со входом второго масштабирующего устройства, выход которого является выходом по компоненту W(кажущегося ускорения, выходы двух измерительных цепочек верхних плоских электродов статоров подвеса с положительными и отрицательными координатами по первой измерительной оси соединены с первым и вторым входами соответственно третьего устройства вычитания, его выход соединен с входом третьего масштабирующего элемента, выход которого является выходом по компоненту ωξ угловой скорости. В свою очередь, выходы измерительных цепочек с положительными и отрицательными координатами верхних плоских электродов статоров подвеса по второй измерительной оси соединены с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого устройства вычитания, а со вторым входом четвертого устройства вычитания соединен выход второго сумматора, первый вход второго сумматора соединен с выходом измерительной цепочки с положительными плоскими электродами нижнего статора подвеса по второй измерительной оси, второй вход второго сумматора соединен с выходом измерительной цепочки с отрицательными координатами нижних электродов нижнего статора подвеса по второй измерительной оси, выход четвертого устройства вычитания соединен со входом четвертого масштабирующего элемента, который является выходом по компоненту Wζ кажущегося ускорения, а первый и второй входы второго сумматора соединены с первым и вторым входами пятого устройства вычитания, выход которого соединен с входом пятого масштабирующего элемента, выход его является выходом по компоненту ωη абсолютной угловой скорости.Closest to the claimed technical solution is a gyroscope accelerometer with electrostatic suspension of the rotor (Pat. RF No. 2158903, IPC G01C 19/24, G01P 15/14, 2000, authors Chebotarevsky Yu.V., Melnikov A.V., Plotnikov P.K.), containing a statically and dynamically balanced rotor in the form of a circular plate with holes, having electrically conductive parts and surrounded by stators, which include the end, lower and upper planar suspension stators, as well as the lower and upper torque stators. At the same time, the suspension end stator consists of an even number of flat electrodes located in the equatorial plane of the rotor around the circumference and fixed in the side walls of the lower electrically insulating sleeve, mounted in the housing. The design also includes the lower and upper identical planar suspension stators, each made in the form of an even number of flat electrodes located around the circumference and fixed in the lower and upper electrically insulating bushings, the latter being fixed in the cover of the gyroscope-accelerometer, and each of two adjacent flat electrodes of any from the suspension stators, together with a high-frequency voltage source and a choke connected in series with them, they form a measuring chain. In addition, the lower and upper planar torque stators, fixed in the lower and upper electrically insulating sleeves, consisting of flat electrodes, are connected in three sections, so that each section includes electrodes located through two adjacent to the third, sections connected to three phases of the source alternating current, the device includes an information processing circuit containing measuring chains. The circuit includes reference resistors, phase-sensitive rectifiers (PCFs), adders, subtractors, scaling elements, so that each measuring chain is supplemented by a reference resistor by connecting it in series with a high-frequency voltage source, a choke and a pair of electrodes, as well as a PSF, the first and second inputs which is connected in parallel with a high-frequency voltage source and a reference resistor, respectively, and its output is the output of the measuring chain. In this case, the outputs of the measuring chains with positive and negative coordinates of the end electrodes of the suspension of the first measuring axis are connected to the first and second inputs of the first subtraction device, the output of which is connected to the input of the first scaling element, its output is the output of the W component ( apparent acceleration, the outputs of the measuring chains end electrodes of the suspension with positive and negative coordinates respectively connected along the second measuring axis with the first and second inputs respectively, of the second subtraction device, its output is connected to the input of the second scaling device, the output of which is the output of the W component ( apparent acceleration, the outputs of two measuring chains of the upper flat electrodes of the suspension stators with positive and negative coordinates along the first measuring axis are connected to the first and second inputs, respectively of the third subtraction device, its output is connected to the input of the third scaling element, the output of which is the output along the component ω ξ angularly th speed. In turn, the outputs of the measuring chains with positive and negative coordinates of the upper flat electrodes of the suspension stators along the second measuring axis are connected to the first and second inputs of the first adder, the output of which is connected to the first input of the fourth subtraction device, and the output of the second is connected to the second input of the fourth subtraction device the adder, the first input of the second adder is connected to the output of the measuring chain with positive flat electrodes of the lower suspension stator along the second measuring and a second input of the second adder connected to the output of the measuring chain with negative coordinates lower electrodes of the lower stator suspension along a second measuring axis, the fourth subtractor output coupled to an input of the fourth scaling element which is the output of the component W ζ apparent acceleration, and first and second inputs the second adder connected to the first and second inputs of the fifth subtraction device, the output of which is connected to the input of the fifth scaling element, its output is the output to component ω η of absolute angular velocity.
Недостатком прибора-прототипа является невозможность измерения угловой скорости по третьему компоненту угловой скорости объекта, а следовательно, невозможность определения ориентации подвижного объекта.The disadvantage of the prototype device is the inability to measure the angular velocity by the third component of the angular velocity of the object, and therefore, the inability to determine the orientation of the moving object.
Задачей данного изобретения является обеспечение проведения измерения угловой скорости по третьему компоненту угловой скорости объекта.The objective of the invention is the provision of measuring the angular velocity of the third component of the angular velocity of the object.
Технический результат изобретения состоит в том, что впервые в одном гироскопе-акселерометре в виде ротора с тремя степенями свободы измеряются три компонента кажущегося ускорения и три компонента абсолютной угловой скорости ПО, то есть полная первичная инерциальная информация. Только при ее наличии обеспечивается решение задачи определения трех углов ориентации и трех координат местоположения ПО.The technical result of the invention is that for the first time in one gyroscope-accelerometer in the form of a rotor with three degrees of freedom, three components of the apparent acceleration and three components of the absolute angular velocity of the software are measured, that is, the complete primary inertial information. Only with its availability is it possible to solve the problem of determining three orientation angles and three coordinates of the software location.
Поставленная задача решается тем, что гироскоп-акселерометр с электростатическим подвесом ротора и полной первичной информацией, содержащий динамически и статически сбалансированный ротор в виде круглой пластины с отверстиями, имеющий электропроводящие части и окруженный статорами, в состав которых входят торцевой, нижний и верхний планарные статоры подвеса, а также нижний и верхний статоры вращающего момента, при этом торцевой статор подвеса состоит из четного числа плоских электродов, расположенных в экваториальной плоскости ротора по окружности и закрепленных в боковых стенках нижней электроизолирующей втулки, укрепленной в корпусе, нижний и верхний одинаковые планарные статоры подвеса, каждый выполненный в виде четного числа плоских электродов, расположенных по окружности и закрепленных на нижней и верхней электроизолирующих втулках, причем последняя укреплена в крышке гироскопа-акселерометра, кроме того, нижний и верхний планарные статоры вращающего момента, закрепленные в нижней и верхней электроизолирующих втулках, состоящих из плоских электродов, соединены в три секции так, что в каждую секцию входят электроды, расположенные через два соседних на третий, секции соединены с тремя фазами источника переменного тока, кроме того каждая пара соседних плоских электродов и эталонный резистор, последовательно включенный с источником высокочастотного напряжения, дросселем, а также фазочувствительным выпрямителем, образуют измерительную цепочку, при этом первый и второй входы фазочувствительного выпрямителя параллельно соединены с источником высокочастотного напряжения и эталонным резистором соответственно, а его выход является выходом измерительной цепочки, при этом выходы измерительных цепочек с положительными и отрицательными координатами торцевых электродов подвеса первой измерительной оси соединены с первым и вторым входами соответственно первого сумматора, выход которого соединен с входом первого масштабирующего элемента, выход его является выходом по компоненту Wξ кажущегося ускорения, выходы измерительных цепочек торцевых электродов подвеса с положительными и отрицательными координатами соответственно по второй измерительной оси соединены с помощью измерительных цепочек с первым и вторым входами соответственно второго сумматора, выход его соединен с входом второго масштабирующего устройства, выход которого является выходом по компоненту Wη кажущегося ускорения, согласно заявляемому техническому решению дополнительно содержит измерительные цепочки, содержащие две пары диаметрально расположенных торцевых электродов по положительному и отрицательному направлению третьей измерительной оси, пару электродов по положительному направлению второй измерительной оси, эталонный резистор по положительному направлению второй измерительной оси, распределенное сопротивление этой цепочки по положительному направлению второй измерительной оси, ФЧВ по положительному направлению второй измерительной оси, входы которого соединены с фильтром, третий масштабирующий элемент, выход которого служит для съема информации по третьему компоненту ωζ угловой скорости подвижного объекта. Также введены измерительные цепочки по третьей измерительной оси, выполненные с возможностью оценки зазоров между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по второй измерительной оси в отрицательном направлении, выходы этих измерительных цепочек подключены к входам четвертого сумматора напряжений, выход которого соединен с первым входом первого устройства вычитания, ко второму инвертирующему входу его подключен выход пятого сумматора напряжений, входы которого соединены с выходами двух измерительных цепочек по третьей измерительной оси, выполненных с возможностью оценки зазоров между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по второй измерительной оси в положительном направлении, при этом выход первого устройства вычитания соединен со входом четвертого масштабирующего элемента, выход которого является выходом по компоненту ωξ угловой скорости ПО. Выходы двух измерительных цепочек, выполненных с возможностью оценки зазоров по третьей измерительной оси между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по отрицательному направлению первой измерительной оси, подключены к входам шестого сумматора, выходы двух измерительных цепочек, выполненных с возможностью оценки зазоров по третьей измерительной оси между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по положительному направлению первой измерительной оси, соединены со входами седьмого сумматора напряжения, выходы шестого и седьмого сумматоров напряжений соединены со входом девятого сумматора, выход которого подключен ко входу шестого масштабирующего элемента, выход которого является выходом по компоненте Wζ кажущегося ускорения ПО. Также выходы шестого и седьмого сумматоров соединены с первым и вторым входами второго устройства вычитания, выход которого соединен с входом пятого масштабирующего элемента, выход его является выходом по компоненту ωη абсолютной угловой скорости.The problem is solved in that a gyroscope-accelerometer with an electrostatic suspension of the rotor and complete primary information, containing a dynamically and statically balanced rotor in the form of a round plate with holes, having electrically conductive parts and surrounded by stators, which include the end, lower and upper planar suspension stators as well as the lower and upper torque stators, while the suspension end stator consists of an even number of flat electrodes located in the equatorial plane of the roto and around the circumference and fixed in the side walls of the lower electrical insulating sleeve, mounted in the housing, the lower and upper identical planar suspension stators, each made in the form of an even number of flat electrodes located around the circumference and mounted on the lower and upper electrical insulating bushings, the latter being fixed in the lid gyroscope-accelerometer, in addition, the lower and upper planar torque stators, mounted in the lower and upper electrically insulating sleeves, consisting of flat electrodes, are divided into three sections so that each section includes electrodes located through two adjacent to the third, the sections are connected to three phases of the AC source, in addition, each pair of adjacent flat electrodes and a reference resistor connected in series with a high-frequency voltage source, a choke, and also a phase-sensitive rectifier, form a measuring chain, while the first and second inputs of the phase-sensitive rectifier are connected in parallel with a high-frequency voltage source and a reference resistor ohm, respectively, and its output is the output of the measuring chain, while the outputs of the measuring chains with positive and negative coordinates of the end electrodes of the suspension of the first measuring axis are connected to the first and second inputs of the first adder, the output of which is connected to the input of the first scaling element, its output is the output component W ξ apparent acceleration, the outputs of the measuring chains suspension end electrodes with positive and negative coordinates, respectively, Torah measuring axis are connected by means of measuring chains with first and second inputs respectively of the second adder and its output connected to the input of the second scaler, the output of which is the output of the component W η the apparent acceleration, according to the claimed technical solution further comprises a measuring chain comprising two pairs of diametrically located end electrodes in the positive and negative direction of the third measuring axis, a pair of electrodes in the positive direction the second measuring axis, the reference resistor in the positive direction of the second measuring axis, the distributed resistance of this chain in the positive direction of the second measuring axis, the low-pass filter in the positive direction of the second measuring axis, the inputs of which are connected to the filter, the third scaling element, the output of which serves to collect information on the third component ω ζ of the angular velocity of the moving object. Measuring chains along the third measuring axis are also introduced, made with the possibility of evaluating the gaps between the rotor and the upper and lower flat stator electrodes offset in the negative direction along the second measuring axis, the outputs of these measuring chains are connected to the inputs of the fourth voltage adder, the output of which is connected to the first input the first subtraction device, the output of the fifth voltage adder is connected to its second inverting input, the inputs of which are connected to the outputs of two measuring circuits pens on the third measuring axis, made with the possibility of evaluating the gaps between the rotor and the upper and lower flat electrodes of the stators, offset along the second measuring axis in the positive direction, while the output of the first subtractor is connected to the input of the fourth scaling element, the output of which is the output along the ω component ξ angular velocity of software. The outputs of two measuring chains, made with the possibility of evaluating the gaps on the third measuring axis between the rotor and the upper and lower flat electrodes of the stators, offset in the negative direction of the first measuring axis, are connected to the inputs of the sixth adder, the outputs of two measuring chains, made with the possibility of evaluating the gaps of the third the measuring axis between the rotor and the upper and lower flat electrodes of the stators, offset in the positive direction of the first measuring axis, are connected to the inputs and the seventh voltage adder, the outputs of the sixth and seventh voltage adders are connected to the input of the ninth adder, the output of which is connected to the input of the sixth scaling element, the output of which is the apparent acceleration of the software component W ζ . Also, the outputs of the sixth and seventh adders are connected to the first and second inputs of the second subtraction device, the output of which is connected to the input of the fifth scaling element, its output being the output of the absolute angular velocity component ω η .
Заявляемое изобретение поясняется чертежами: фиг. 1-7.The invention is illustrated by drawings: FIG. 1-7.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема гироскопа-акселерометра с электростатическим подвесом ротора и полной первичной информацией.In FIG. 1 shows a structural diagram of a gyroscope-accelerometer with an electrostatic suspension of the rotor and complete primary information.
На фиг. 2 изображена часть электрической схемы соединения элементов устройства.In FIG. 2 shows a part of the electrical circuit connecting the elements of the device.
На фиг. 3 представлена поясняющая схема выделения сигнала кажущегося ускорения по двум компонентам, перпендикулярным оси симметрии ротора (Wξ, Wη), а также компонента Wζ абсолютной угловой скорости.In FIG. Figure 3 presents an explanatory diagram of the separation of the apparent acceleration signal from two components perpendicular to the axis of symmetry of the rotor (W ξ , W η ), as well as the component W ζ of absolute angular velocity.
На фиг. 4 представлена функциональная электрическая схема выделения сигналов кажущегося ускорения по компонентам Wζ, Wη и компонента абсолютной угловой скорости ωζ.In FIG. Figure 4 shows a functional electric circuit for extracting signals of apparent acceleration from the components W ζ , W η and the component of the absolute angular velocity ω ζ .
На фиг. 5 представлена схема, поясняющая выделение сигналов по третьему компоненту кажущегося ускорения и по двум компонентам абсолютной угловой скорости (ωξ, ωη), перпендикулярным оси симметрии ротора.In FIG. 5 is a diagram explaining the selection of signals by the third component of the apparent acceleration and by two components of the absolute angular velocity (ω ξ , ω η ) perpendicular to the axis of symmetry of the rotor.
На фиг. 6 представлена функциональная электрическая схема выделения сигналов кажущегося ускорения Wζ и абсолютных угловых скоростей ωζ, ωη и зазора δ.In FIG. Figure 6 shows a functional electric circuit for extracting the signals of the apparent acceleration W ζ and the absolute angular velocities ω ζ , ω η and the gap δ.
На фиг. 7 - схема поворотов координатных трехгранников и перемещений поворотов ротора относительно корпуса.In FIG. 7 is a diagram of rotations of coordinate trihedrons and rotations of rotor rotations relative to the housing.
На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - динамически симметричный ротор, 2 - статор торцевого подвеса, 3 - торцевые электроды, 4 - корпус, 5 - крышка, 6 - установочные поверхности, 7 - юстировочная канавка, 8 - нижняя изолирующая втулка, 9 - верхняя изолирующая втулка, 10 - нижний планарный статор подвеса, 10′ - верхний планарный статор подвеса, 11 - нижний статор вращающего момента, 11′ - верхний статор вращающего момента, 12 - электроды нижнего статора подвеса, 12′ - электроды верхнего статора подвеса, 13а, 13в, 13с - электроды нижнего статора вращающего момента, 14 - отверстия ротора, 15 - источник трехфазного напряжения, 16 - дроссель статора подвеса, 17 - эталонный резистор статора подвеса, 18 - источник высокочастотного напряжения статора подвеса, 19 - эквивалентный резистор распределенного сопротивления статора подвеса, 20 - дроссель торцевых электродов, 21 - эталонный резистор торцевых электродов, 22 - источник высокочастотного напряжения торцевых электродов, 23 - эквивалентный резистор распределенного сопротивления торцевых электродов, 24 - устройство обработки информации, 25 - первый фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ), подключенный по положительному направлению оси ξ, 26 - второй ФЧВ, подключенный по отрицательному направлению оси ξ, 27 - третий ФЧВ, подключенный по положительному направлению оси η, 28 - четвертый ФЧВ, подключенный по отрицательному направлению оси η, 29 - первый сумматор напряжений, подключенный по оси ξ, 30 - первый масштабирующий элемент, подключенный по оси ξ, 31 - второй сумматор напряжений, подключенный по оси η, 32 - второй масштабирующий элемент, подключенный по оси η, 33 - источник низкочастотного напряжения UH, 34 - распределенное сопротивление цепи по положительному направлению оси ξ, 35 - эталонный резистор по положительному направлению оси ξ, 36 - фильтр по положительному направлению оси ξ, 37 - стабилизатор напряжения по положительному направлению оси ξ, 38 - распределенное сопротивление цепи по отрицательному направлению оси ξ, 39 - эталонный резистор по положительному направлению оси η, 40 - распределенное сопротивление цепи по положительному направлению оси η, 41 - пятый ФЧВ по положительному направлению оси η, 42 - третий масштабирующий элемент, 43 - эталонный резистор по отрицательному направлению оси η, 44 - источник высокочастотного напряжения по отрицательному направлению оси η, 45 - распределенное сопротивление цепи по отрицательному направлению оси η; 46, 47 - шестой и седьмой ФЧВ для выделения систематических сигналов о текущих зазорах и между ротором по положительному и отрицательному направлениям оси ζ по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по второй оси (в отрицательном направлении; 48, 49 - восьмой и девятый ФЧВ для выделения сигналов о текущих зазорах и между ротором по положительному и отрицательному направлениям оси ζ по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси ξ в отрицательном направлении; 50, 51 - десятый и одиннадцатый ФЧВ для выделения систематических сигналов о текущих зазорах между ротором по положительному и отрицательному направлениям оси ζ по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси η в положительном направлении; 52, 53 - двенадцатый и тринадцатый ФЧВ для выделения систематических сигналов о текущих зазорах между ротором по положительному и отрицательному направлениям оси (по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси (в положительном направлении, 54, 55, 56, 58, 59, 60, 67 - соответственно с третьего по девятый сумматоры напряжений; 57, 61, 65 - соответственно с первого по третий устройства вычитания, 62 - четвертый масштабирующий элемент для сигнала 63 - пятый масштабирующий элемент для сигнала 64 - шестой масштабирующий элемент для сигнала 66 - седьмой масштабирующий элемент для сигнала 0ζηξ - правая ортогональная система координат, связанная с корпусом 4 устройства; 0ξ - первая измерительная ось, 0η - вторая измерительная ось, 0ζ - третья измерительная ось, Wς, Wη, Wξ - компоненты вектора кажущегося ускорения точки 0 центра тяжести ротора 1, направленные по соответствующим осям системы координат Οζηξ; Ο1 - точка центра подвеса ротора, ωξ - абсолютная угловая скорость ПО вокруг оси ξ; ωη - абсолютная угловая скорость вокруг оси η; ωζ - абсолютная угловая скорость вокруг оси ζ; U, UT - выходные напряжения с эталонного резистора статора подвеса и эталонного резистора торцевых электродов соответственно; I+, I- - контуры электроники по положительному и отрицательному направлениям оси ξ; ΙΙ+, ΙI- - контуры электроники по положительному и отрицательному направлениям оси η; а, в, з, ж - зажимы источников напряжения; 3ξ-, 3ξ+- торцевые электроды для измерения перемещений ротора вдоль оси ξ с отрицательной и положительной координатой расположения по оси η; 3′ξ-, 3′ξ+ - торцевые электроды для измерения перемещений ротора вдоль оси ξ с отрицательной и положительной координатой расположения по оси η; - дополнительно введенные торцевые электроды для измерения перемещений ротора вдоль оси ξ с положительной координатой вдоль оси ξ; 3η-, 3η+ - торцевые электроды для измерения перемещений ротора вдоль оси η с отрицательной и положительной координатой расположения по оси η; 3′η-, 3′η+ - торцевые электроды для измерения перемещений ротора вдоль оси η с отрицательной и положительной координатой расположения по оси - дополнительно введенные торцевые электроды для измерения перемещений ротора вдоль оси (с положительной координатой вдоль оси ξ; Rξ+, Rξ- - эталонные резисторы, расположенные в цепи измерений по положительному и отрицательному направлениям оси ξ; Rη+, Rη- - эталонные резисторы, расположенные в цепи измерений по положительному и отрицательному направлениям оси η; Uη+, Uη- - выходные напряжения по положительному и отрицательному направлениям оси η; Uξ+, Uξ- - выходные напряжения по положительному и отрицательному направлениям оси ξ, xyz - система координат, жестко связанная с ротором; α, β - углы поворота ротора; - угловые скорости поворота ротора, Ω - угловая скорость собственного вращения ротора; - электроды правого нижнего и верхнего соответственно статоров, расположенные по отрицательному направлению оси ζ; - электроды левого нижнего и верхнего соответственно статоров, расположенные по положительному направлению оси ζ; - зазоры между ротором по оси положительному и отрицательному направлениям оси (по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси (в положительном направлении; - зазоры между ротором по оси положительному и отрицательному направлениям оси ζ по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси ξ в отрицательном направлении; - зазоры между ротором по оси положительному и отрицательному направлениям оси ζ по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси η в положительном направлении; - зазоры между ротором по оси положительному и отрицательному направлениям оси ζ по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси η в отрицательном направлении,The following notation is used in the drawings: 1 - dynamically symmetric rotor, 2 - end suspension stator, 3 - end electrodes, 4 - housing, 5 - cover, 6 - mounting surfaces, 7 - alignment groove, 8 - lower insulating sleeve, 9 - upper insulating sleeve, 10 - lower planar suspension stator, 10 ′ - upper planar suspension stator, 11 - lower torque stator, 11 ′ - upper torque stator, 12 - electrodes of the lower suspension stator, 12 ′ - electrodes of the upper suspension stator, 13a, 13c, 13c - electrodes of the lower stator torque nta, 14 - rotor holes, 15 - three-phase voltage source, 16 - suspension stator inductor, 17 - suspension stator resistor, 18 - high-frequency suspension stator resistor, 19 - equivalent resistor of the suspension stator, 20 - end electrode choke, 21 - reference resistor of the end electrodes, 22 - source of high-frequency voltage of the end electrodes, 23 - equivalent resistor of the distributed resistance of the end electrodes, 24 - information processing device, 25 - the first phase sensor a rectifier (PCF) connected in the positive direction of the ξ axis, 26 is the second PCF connected in the negative direction of the ξ axis, 27 is the third PCV connected in the positive direction of the η axis, 28 is the fourth PCF connected in the negative direction of the η axis, 29 - the first voltage adder connected along the ξ axis, 30 - the first scaling element connected along the ξ axis, 31 - the second voltage adder connected along the η axis, 32 - the second scaling element connected along the η axis, 33 - low-frequency voltage source U H , 34 - distribution the green resistance of the circuit in the positive direction of the ξ axis, 35 is the reference resistor in the positive direction of the ξ axis, 36 is the filter in the positive direction of the ξ axis, 37 is the voltage stabilizer in the positive direction of the ξ axis, 38 is the distributed resistance of the circuit in the negative direction of the ξ axis, 39 - reference resistor in the positive direction of the η axis, 40 - distributed resistance of the circuit in the positive direction of the η axis, 41 - fifth PCF in the positive direction of the η axis, 42 - third scaling element, 43 - reference the resistor in the negative direction of the η axis, 44 is the source of high-frequency voltage in the negative direction of the η axis, 45 is the distributed resistance of the circuit in the negative direction of the η axis; 46, 47 - the sixth and seventh PSF for the allocation of systematic signals about the current gaps and between the rotor in the positive and negative directions of the ζ axis with respect to the upper and lower electrodes offset along the second axis (in the negative direction; 48, 49 - the eighth and ninth PSF for highlighting signals about current gaps and between the rotor in the positive and negative directions of the ζ axis with respect to the upper and lower electrodes offset along the ξ axis in the negative direction; 50, 51 - the tenth and eleventh PSF for the allocation of systematic signals about the current gaps between the rotor in the positive and negative directions of the ζ axis with respect to the upper and lower electrodes offset along the η axis in the positive direction; 52, 53 - the twelfth and thirteenth PSF for the allocation of systematic signals about the current gaps between the rotor in the positive and negative directions of the axis (with respect to the upper and lower electrodes offset along the axis (in the positive direction, 54, 55, 56, 58, 59, 60, 67 - respectively, from the third to the ninth voltage adders; 57, 61 , 65 - respectively, from the first to the third subtraction device, 62 - the fourth scaling element for the signal 63 - fifth scaling element for the
Гироскоп-акселерометр (фиг. 1) с электростатическим подвесом ротора и полной первичной информацией содержит динамически и статически сбалансированный симметричный ротор 1, частично или полностью выполненный из электропроводящего материала, например полисиликона. Ротор 1 является плоским, выполненным в виде статически и динамически сбалансированной круглой пластины с отверстиями, его диаметр может лежать в пределах от нескольких десятков микрометров до единиц миллиметров при толщине от единиц до десятков микрометров. Ротор 1 окружен статорами, в состав которых входят торцевой, нижний и верхний планарные статоры подвеса, а также нижний и верхний статоры вращающего момента. В экваториальной плоскости ротора расположен статор подвеса 2, состоящий из четного числа плоских одинаковых торцевых электродов 3, расположенных по окружности и выполненных с возможностью создания электростатических сил для удержания ротора 1 вдоль осей 0ξ и 0η, связанных с корпусом 4 устройства. На корпусе 4 установлена крышка 5. Поверхности 6 вместе с юстировочной канавкой 7 обеспечивают совмещение измерительных осей 0ζ, 0η, 0ξ устройства с соответствующими строительными осями подвижного объекта 0ζηξ, на котором устройство устанавливается. Корпус 4 и крышку 5 изготавливают, например, из пирекса или из другого электроизолирующего материала. Плоские торцевые электроды 3 статора подвеса 2 закреплены в боковых стенках нижней изолирующей втулки 8, расположенной в основании корпуса 4. В крышке 5 имеется верхняя электрически изолирующая втулка 9, имеющая одинаковый внутренний диаметр с диаметром нижней втулки 8. В описании полезной модели электрические выводы, а также соединительные провода и клеммы, элементы крепления не показаны. С внутренними плоскими частями нижней и верхней втулок 8, 9 соединены нижний и верхний 10 и 10′ соответственно планарные статоры подвеса, а также нижний и верхний 11 и 11′ соответственно статоры вращающего момента. Статоры имеют одинаковую планарную конструкцию, состоят из четного числа электродов - электродов 12 нижнего статора подвеса 10 и таких же электродов 12′ верхнего статора 10′ (на виде в плане (сечение ВВ) не показаны), а также из электродов 13 (13а, 13b, 13с, …) нижнего статора 11 вращающего момента. Такие же электроды, являющиеся зеркальным отображением нижних относительно плоскости 0ξη, входят в состав верхнего статора 11′ вращающего момента. Статоры 10, 10′ , 11, 11′ могут быть выполнены фотолитографическим способом на электроизолирующих нижней и верхней втулках 8 и 9 соответственно. Таким же способом могут быть изготовлены торцевые электроды 3 статора подвеса 2. На роторе 1 выполнены отверстия 14, необходимые для обеспечения условий создания вращающего момента.A gyroscope accelerometer (Fig. 1) with an electrostatic suspension of the rotor and complete primary information contains a dynamically and statically balanced
На фиг. 2 изображена часть схемы включения гироскопа-акселерометра с электростатическим подвесом ротора. При этом источник трехфазного напряжения 15, где с первой фазой Vф1 соединен первый электрод 13а нижнего статора вращающего момента 11, а также все остальные электроды 13а через два на третий нижнего и верхнего соответственно статоров 11 и 11′ вращающего момента, со второй фазой Vф2 соединен первый электрод 13b и все другие электроды 13b через два на третий от него, с фазой Vф3 соединен первый электрод 13с и все другие электроды 13с через два на третий. Пара плоских соседних электродов 12 как нижнего, так и верхнего 10 и 10′ соответственно статоров подвеса соединены через дроссель 16 статора подвеса и эталонный резистор 17 статора подвеса с источником высокочастотного напряжения 18 (~V2). При этом в замкнутую цепь входит электроды 12, эквивалентный резистор 19, являющийся эквивалентом активного распределенного сопротивления дросселя 16, источника высокочастотного напряжения 18 и конденсаторов, образованных промежутками ротора 1. Аналогичные соединения выполнены для пластин 12′ верхнего статора подвеса. Подобные соединения для соседних торцевых электродов 3 статора 2 изображено на фиг. 2. Они соединены через дроссель торцевых электродов 20 и эталонный резистор 21 торцевых электродов с источником высокочастотного напряжения 22, эталонный резистор 23 является эквивалентом активного сопротивления резонансной цепи. Напряжения U, UT являются выходными: зажимы эталонных резисторов 17 и 21 соединены с соответствующими входами ФЧВ 25, 26, 27 и 28 устройства обработки информации 24.In FIG. 2 shows a part of the inclusion circuit of a gyroscope-accelerometer with an electrostatic suspension of the rotor. The three-phase voltage source 15, where the
Части схем фиг. 2-6, каждая из которых состоит из двух торцевых электродов 3 (соседних или перемеженных), последовательно соединенных с эталонным резистором 21, дросселем торцевых электродов 20, эквивалентным резистором 23, источником высокочастотного напряжения 22, ФЧВ 25, 26, 27 и 28, будем называть измерительными цепочками (для торцевых электродов по оси Ο (номера 17, 16, 19, 18 соответственно; в тексте применяется указанная выше первая нумерация, т.е. 21, 20, 23, 22). При этом на один вход каждого ФЧВ параллельно подключены зажимы источника высокочастотного напряжения 22 торцевых электродов, на другой вход - зажимы от эталонного резистора 21 торцевых электродов, а его выход является выходом измерительной цепочки.Parts of the circuitry of FIG. 2-6, each of which consists of two end electrodes 3 (adjacent or interleaved), connected in series with a
По сравнению с прототипом в данном приборе дополнительно введены три измерительные цепочки. Каждой измерительной цепочке присваивается номер 3, 3′ для торцевых и 12, 12′ - для нижних и верхних соответственно планарных электродов. Справа от числа следует греческая буква, означающая направление оси измерения (ξ, η, ζ), справа от нее знак "+" или "-" - знак зазора по соответственно положительному или отрицательному направлению соответствующей оси измерения. Нижние греческие буквы α, β или русские н, в означают угол, для определения которого производится измерение и производится оно снизу или сверху от ротора соответственно.Compared with the prototype, three measuring chains are additionally introduced in this device. Each measuring chain is assigned a
Первая цепочка, состоящая из дополнительных электродов элементов 26, 20, 21 и 22, выполнена с возможностью измерения перемещения ротора 1 по оси ξ. Вторая цепочка, состоящая из электродов элементов 20, 21, 22, 27, выполнена с возможностью измерения перемещений ротора 1 вдоль оси η. Третья измерительная и силовая цепочка, состоящая из электродов , элементов 33, 34, 35 и 37, выполнена с возможностью возбуждения низкочастотных колебаний ротора 1 с круговой частотой ΩΒ и измерения параметров этих колебаний с выделением посредством фильтра 36 постоянной составляющей перемещения по оси ξ. Дополнительные электроды выполнены одинаковой конструкции с основными.The first chain consisting of
На фиг. 4 показаны контуры I+ и I- - это измерительные цепочки для измерения зазоров в торцевых электродах с положительными и отрицательными координатами их расположения вдоль оси ξ.In FIG. Figure 4 shows the contours I + and I - are measuring chains for measuring gaps in end electrodes with positive and negative coordinates of their location along the ξ axis.
Аналогично электроды 3η+ и 3′η+ с положительными координатами по второй измерительной оси (т.е. оси 0η) соединены в свою измерительную цепочку ΙΙ+, электроды 3η- и 3′η- с отрицательными координатами расположения по измерительной оси 0η соединены в свою измерительную цепочку II-.Similarly, 3η + and 3′η + electrodes with positive coordinates along the second measuring axis (i.e., the 0η axis) are connected to their ΙΙ + measuring chain, 3η– and 3′η- electrodes with negative coordinates along the measuring axis 0η are connected to your measuring chain II-.
На фиг. 4 выделяются шесть измерительных цепочек.In FIG. 4, six measurement chains stand out.
В приборе, как указано выше, дополнительно введены 6 силовых торцевых электродов 3 на корпусе и роторе (фиг. 4) - два электрода: два электрода: два электрода Кроме того, введена схема задания гармонического низкочастотного напряжения UH на пластины-электроды являющаяся первой дополнительно введенной измерительной цепочкой. Она предназначена для возбуждения колебаний ротора 1 по оси Οξ и состоит из источника 33 указанного низкочастотного напряжения, из распределенного сопротивления цепи 34 по положительному направлению оси ξ, эталонного резистора 35 по положительному направлению оси ξ, фильтра 36 по положительному направлению оси ξ, стабилизатора напряжения 37 по положительному направлению оси ξ. В нее входит схема компенсации постоянного смещения ротора 1 вдоль оси Οξ, состоящая из зажимов а и в, связанных с выходами а и в, фильтра 36 по положительному направлению оси ξ, распределенного сопротивления 34 по положительному направлению оси ξ, эталонного резистора 35 по положительному направлению оси ξ и торцевых электродов In the device, as indicated above, 6
Аналогично, по отрицательному значению координаты первой измерительной оси 0ξ, диаметрально расположенного к дополнительно введенным электродам введены электроды (с возможностью создания постоянной силы, компенсирующей ее от воздействия UH) распределенное сопротивление цепи 38 по положительному направлению оси ξ, зажимы а, в схемы I-. При этом выходы этих измерительных цепочек с положительными и отрицательными координатами торцевых электродов подвеса первой измерительной оси 0ξ соединены с первым и вторым входами соответственно первого сумматора, 29 выход которого соединен с входом первого масштабирующего элемента 30, выход которого является выходом по компоненту Wξ кажущегося ускорения.Similarly, by the negative value of the coordinate of the first measuring axis 0ξ, diametrically located to the additionally introduced electrodes introduced electrodes (with the possibility of creating a constant force that compensates for it from exposure to U H ) distributed resistance of
Выход третьего ФЧВ 27, подключенного по положительному направлению оси η, и выход четвертого ФЧВ 28, подключенного по отрицательному направлению оси η, являющиеся выходами измерительных цепочек торцевых электродов подвеса с положительными и отрицательными координатами соответственно по второй измерительной оси, соединены с первым и вторым входами второго сумматора напряжений 31, выход которого соединен со входом второго масштабирующего элемента 32, выход которого является выходом по компоненту Wη кажущегося ускорения в виде оценки The output of the
Введена также измерительная цепочка ΙI+, выполненная с возможностью измерения колебаний ротора вдоль второй измерительной оси Οη и оценки выходного сигнала по третьему компоненту угловой скорости ПО, содержащая две пары диаметрально расположенных торцевых электродов 3′ξ-, и 3′ξ+, пару электродов с подключенным к ним эталонным резистором 39 по положительному направлению оси η, распределенное сопротивление 40 этой цепочки по положительному направлению оси η, пятый ФЧВ 41 по положительному направлению оси η, входы которого соединены с фильтром 36, а выход с третьим масштабирующим элементом 42, выход которого служит для съема информации по третьему компоненту угловой скорости подвижного объекта.A measuring chain ΙI + has also been introduced, made with the possibility of measuring rotor vibrations along the second measuring axis Οη and evaluating the output signal the third component of the angular velocity PO containing two pairs of diametrically located
На фиг. 5, 6 представлены 8 измерительных цепочек, аналогичных по структуре. Каждая состоит из пары пластинок-электродов 12ζ с соответствующими индексами, дросселя 20, эталонного резистора 43 по отрицательному направлению оси η, источника высокочастотного напряжения 44 по отрицательному направлению оси η, распределенного сопротивления 45 по отрицательному направлению оси η. Зажимы 0, II эталонного резистора 43 и зажимы 0, I источника высокочастотного напряжения 44 соединены с первым и вторым входами соответствующих фазочувствительных выпрямителей 46-53 (ФЧВ). Номера указаны для элементов только одной измерительной цепочки, в остальных - такие же номера элементов. Выходами измерительных цепочек являются выходы ФЧВ 46-53.In FIG. 5, 6, 8 measuring chains are presented, similar in structure. Each consists of a pair of plate-electrodes 12ζ with corresponding indices, an
Выходы шестого и седьмого ФЧВ 46 и 47 для выделения систематических сигналов о текущих зазорах и между ротором по оси положительному и отрицательному направлениям оси ξ по отношению к верхним и нижним электродам, смещенным по оси η в отрицательном направлении, подключены к входам четвертого сумматора напряжений 55. Выходы восьмого и девятого ФЧВ 48 и 49 для выделения систематических сигналов о текущих зазорах и по положительному и отрицательному направлениям оси ζ между ротором и верхним и нижним электродами, смещенными по оси ξ в отрицательном направлении, подключены к входам шестого и восьмого сумматоров напряжений 58 и 60. Выходы десятого и одиннадцатого ФЧВ 50 и 51 для выделения систематических сигналов о текущих зазорах по оси положительному и отрицательному направлениям оси ζ между ротором и верхним и нижним электродами, смещенными по оси η в положительном направлении, подключены к пятому сумматору напряжений 56. Выходы двенадцатого и тринадцатого ФЧВ 52 и 53 для выделения систематических сигналов о текущих зазорах по положительному и отрицательному направлениям оси ζ между ротором и верхним и нижним электродами, смещенными по оси ξ в положительном направлении, подключены к седьмому сумматору напряжений 59. При этом одновременно выходы девятого и тринадцатого ФЧВ 49 и 53 подключены к двум входам третьего сумматора напряжений 54.The outputs of the sixth and
Выходы четвертого и пятого сумматоров напряжений 55 и 56 соединены с входами первого устройства вычитания 57, так что из сигнала четвертого сумматора напряжений 55 вычитают сигнал пятого сумматора напряжений 56. Выход первого устройства вычитания 57 соединен со входом четвертого масштабирующего элемента 62, выходом которого является оценка компонента угловой скорости ПО.The outputs of the fourth and
Выходы шестого и седьмого сумматоров напряжений 58 и 59 соединены со входом девятого сумматора напряжений 67, выход которого соединен со входом шестого масштабирующего элемента 64, выходом которого является оценка The outputs of the sixth and
Выход седьмого сумматора напряжений 59 соединен со входом второго устройства вычитания 61, инвертирующий вход которого соединен с выходом шестого сумматора напряжений 58. Выход пятого масштабирующего устройства 63, вход которого соединен с выходом второго устройства вычитания 61, пропорционален оценке угловой скорости ПО.The output of the seventh voltage adder 59 is connected to the input of the second subtractor 61, the inverting input of which is connected to the output of the
Вход третьего устройства вычитания 65 соединен с выходом третьего сумматора напряжений 54, инвертирующий его вход соединен с выходом восьмого сумматора напряжений 60. Выход третьего устройства вычитания 65 соединен со входом седьмого масштабирующего устройства 66, выходом которого является напряжение, пропорциональное оценке зазора The input of the third subtractor 65 is connected to the output of the third voltage adder 54, the inverting input is connected to the output of the eighth voltage adder 60. The output of the third subtractor 65 is connected to the input of the
Работает гироскоп-акселерометр с электростатическим подвесом ротора следующим образом. Перед включением питания прибор устанавливают на корпусе ПО, ориентируют его с помощью установочных поверхностей 6 и юстировочной канавки 7, затем закрепляют винтами через отверстия ротора 14. При включении питающих источников высокочастотных напряжений статоры 18 (22) подвеса 2, 3, 10, 10′, 12 и 12′ устанавливают ротор 1 в исходное положение, т.е. ротор 1 начинает левитировать (парить) относительно статоров под действием устанавливающих электростатических сил. Крышка 5 вместе с корпусом 4 и нижней и верхней изолирующими втулками 8, 9 обеспечивают герметичность внутренней полости устройства. После этого устройство обработки информации 24 подключает питающее трехфазное напряжение к верхнему 11′ и нижнему 11 статорам вращающего момента. Под действием тангенциальных электростатических сил от электродов 13а, 13в, 13с нижнего статора подвеса и отверстий 14 ротор 1 разгоняется и приобретает угловую скорость Ω и кинетический момент Н, равный Н=JΩ, где J - полярный момент инерции ротора 1. При движении ПО возникают кажущиеся ускорения Wζ, Wη, Wξ и абсолютные угловые скорости ωζ, ωη, ωξ, которые измеряются заявляемым прибором.A gyroscope accelerometer with an electrostatic suspension of the rotor operates as follows. Before turning on the power, the device is installed on the software housing, orientated with the help of mounting
При движении ПО с ускорениями Wξ, Wη возникают инерционные силы, которые в установившемся режиме уравновешиваются результирующими силами Fξ, Fη электростатического подвеса. В итоге получаем:When moving software with accelerations Wξ, Wηinertial forces arise, which in steady state are balanced by the resulting forces Fξ, Fη electrostatic suspension. As a result, we get:
где m - масса ротора.where m is the mass of the rotor.
С одной стороны, силы Fξ, Fη пропорциональны приращениям напряжений между электродами статора и ротора Ιξ, Ιη, протекающим через электроды подвеса в каждой соответствующей паре. С другой стороны, эти токи пропорциональны при линейности характеристики подвеса, имеющей место для малых перемещений, перемещениям (и η:On the one hand, the forces F ξ , F η are proportional to the voltage increments between the electrodes of the stator and rotor Ι ξ , Ι η flowing through the suspension electrodes in each corresponding pair. On the other hand, these currents are proportional to the linearity of the suspension characteristic, which occurs for small displacements, displacements (and η:
где Κξ, Κη - коэффициенты жесткости подвеса по соответствующим осям.where Κ ξ , Κ η are the stiffness coefficients of the suspension along the corresponding axes.
Из (1) и (2) имеем:From (1) and (2) we have:
Формулы (3) образуют алгоритм пересчета сигналов о соответствующих перемещениях ξ и η ротора 1 относительно исходного положения в сигналы кажущихся ускорений. Ниже они выражаются через напряжения.Formulas (3) form an algorithm for converting signals about the corresponding displacements ξ and η of the
Из фиг. 4 и фиг. 6 следует, что сигналы о перемещениях по координате ξ получают по напряжению Uξ+ на выходе ФЧВ 25 по положительному направлению оси ξ измерительной цепочки Ι+, включающей электроды 3ξ + и 3′ξ+ и состоящей из элементов 20, 21, 22 торцевого статора подвеса 3, а также по напряжению Uζ- с выхода ФЧВ 26 аналогичной измерительной цепочки, включающей аналогичные элементы 20, 21, 22, 23 (на фиг. 2 обозначены 16, 17, 18, 19). На выходе сумматора напряжений 29, на входы которого поступают сигналы от первого и второго ФЧВ 25 и 26, имеет место напряжение Uξ, равное:From FIG. 4 and FIG. 6 it follows that signals about movements along the coordinate ξ are received by the voltage U ξ + at the output of the
После первого масштабирующего элемента 30 получают оценку компонента кажущегося ускоренияAfter the
где χξ - коэффициент передачи измерительной цепочки по оси Οξ ротора.where χ ξ is the transmission coefficient of the measuring chain along the Οξ axis of the rotor.
На ускорение Wη реагируют измерительные цепочки II+ и II-. Аналогично с выхода второго сумматора напряжений 31, на вход которого поступают сигналы от третьего и четвертого ФЧВ 27 и 28, имеет место напряжение Uη, равное Uη=Uη--Uη+, которое на выходе второго масштабирующего элемента 32 преобразуют в оценку компонента Wη кажущегося ускорения:Measuring chains II + and II- react to acceleration W η . Similarly, from the output of the
где χη - коэффициент передачи измерительной цепочки по оси Ο(ротора.where χ η is the transmission coefficient of the measuring chain along the Ο axis (of the rotor.
Поясним процесс определения сигнала об угловой скорости ωζ (фиг. 4) (Теоретическая предпосылка изложена в статье - Журавлев В.Ф. Бесплатформенная инерциальная навигационная система маятникового типа (БИНС МТ) // Изв - РАН. МТТ., 2014, №1, с. 6-17.). Для этого от источника 33 гармонического низкочастотного напряжения UH, амплитуду которого стабилизируют стабилизатором напряжения 37, через распределенное сопротивление 34 по положительному направлению оси ξ и эталонный резистор 35 по положительному направлению оси ξ сигнал переменного напряжения подводят к торцевым электродам 3ξ+ и 3′ξ+, который возбуждает колебания ротора 1 вдоль оси Οξ через силы электростатического взаимодействия Fξ.Let us explain the process of determining the signal about the angular velocity ω ζ (Fig. 4) (The theoretical premise is described in the article - V. Zhuravlev. Inertial pendulum-type inertial navigation system (SINS MT) // Izv. - RAS. MTT., 2014, No. 1, p. 6-17.). To do this, from a source 33 of harmonic low-frequency voltage U H , the amplitude of which is stabilized by a
При подведении к указанным электродам напряжения UH=Ua sinΩвt за счет электростатических сил возникают колебания ротора, что следует из уравнения движенияWhen applying voltage U H = U a sinΩ to t to the indicated electrodes, rotor vibrations arise due to electrostatic forces, which follows from the equation of motion
В установившемся режиме движение ротора определяется по формуламIn the steady state, the rotor motion is determined by the formulas
где Ua - амплитуда; ΩΒ - частота напряжения возбуждения; С - емкость между двумя последовательно соединенными соседними электродами с промежутками электрод - ротор; lo - начальный торцевой зазор; Ω0 - частота собственных недемпфированных колебаний ротора вдоль оси Οξ; h - показатель затухания; kξ - коэффициент жесткости подвеса; φ - фазовый сдвиг между координатой колебаний ротора вдоль оси Οξ и напряжением UH, n - коэффициент демпфирования.where ua - amplitude; ΩΒ - frequency of the excitation voltage; C is the capacitance between two successively connected adjacent electrodes with electrode-rotor gaps; lo - initial end clearance; Ω0 - the frequency of the intrinsic undamped rotor vibrations along the Οξ axis; h is the attenuation index; kξ - suspension stiffness coefficient; φ is the phase shift between the coordinate of the oscillations of the rotor along the Οξ axis and the voltage UH, n is the damping coefficient.
Наличие постоянного смещения ротора 1 устраняют частью схемы, содержащей фильтр 36 по положительному направлению оси ξ, зажимы а, в и последовательно соединенные распределенное сопротивление 38, а также электроды создающие постоянную электростатическую компенсирующую силу.The presence of a constant displacement of the
Сила Кориолиса, возникающая за счет взаимодействия относительной скорости ξ и угловой скорости ωζ и массы ротора m, равна:The Coriolis force arising from the interaction of the relative velocity ξ and the angular velocity ω ζ and the rotor mass m is equal to:
Она является за счет периодической и вызывает колебания ротора вдоль второй измерительной оси Οη, воспринимаемые электродами. Амплитуда колебаний пропорциональна величине, а сдвиг фазы несет информацию о знаке этой скорости. Амплитуда и фазовый сдвиг φ колебаний по ξ определяют с помощью сигналов электродов с помощью второго ФЧВ 26.She is due periodic and causes oscillations of the rotor along the second measuring axis Οη, perceived by the electrodes. The amplitude of the oscillations is proportional to the value, and the phase shift carries information about the sign of this speed. The amplitude and phase shift φ of oscillations in ξ are determined using the signals of the electrodes using the
Сигналы с электродов и через эталонный резистор 39 и распределенное сопротивление 40 по положительному направлению оси η подводят к одним входам, а опорное напряжение UH от зажимов ж, з - к другим входам пятого ФЧВ 41. Его выход соединен со входом третьего масштабирующего элемента 42, выходом которого является оценка соответствующего компонента ωζ угловой скорости ПО.Signals from the electrodes and through the
Фильтр 36 по положительному направлению оси ξ вырабатывает постоянное напряжение, которое через зажимы а, в и распределенное сопротивление 38 подводят к электродам прикладывающим постоянную силу, компенсирующую противоположно направленную силу от электродов: The
Принцип выделения сигналов по ускорению Wζ, угловым скоростям ωξ, ωη поясняется фиг. 5 и фиг. 6, 7.The principle of signal extraction by acceleration W ζ , angular velocities ω ξ , ω η is illustrated in FIG. 5 and FIG. 6, 7.
Ускорение объекта вдоль оси 0ζ приводит к появлению инерционной силы, которая уравновешивается электростатическими силами, так что имеемThe acceleration of the object along the 0ζ axis leads to the appearance of an inertial force, which is balanced by electrostatic forces, so that we have
где Κζ - коэффициент жесткости электростатического подвеса ротора 1 вдоль оси 0ζ. Если объект, а следовательно, корпус 4 вращается с угловыми скоростями ωξ, ωη, то возникающие вследствие этого гироскопические моменты уравновешиваются моментами сил Μ(и Μ(электростатического подвеса:where Κ ζ is the stiffness coefficient of the electrostatic suspension of
где kα, kβ - коэффициенты жесткости подвеса по соответствующим углам отклонения ротора 1 из исходного положения, что видно из фиг. 5, 6, 7.where k α , k β are the stiffness coefficients of the suspension at the corresponding deflection angles of the
Реализация приведенных соотношений поясняется на основе фиг. 5, и фиг. 6 с помощью восьми измерительных цепочек, содержащих восемь пар электродов от до включенных последовательно с элементами 42, 43, 44, 45. Сигналы с их выходов подают на ФЧВ с 46 по 53.The implementation of the above relationships is illustrated based on FIG. 5 and FIG. 6 using eight measuring chains containing eight pairs of electrodes from before connected in series with
Сигналы пар электродов 12 и 12′ нижнего и верхнего статоров подвеса 10 и 10′ соответственно, симметричных относительно осей 0ζ и 0η, содержат в себе информацию о перемещениях ζ и углах поворота ротора α и β и, следовательно, об измеряемых параметрах движения ωξ, ωη, Wζ. Вычисляя суммы и разности сигналов с выходов измерительных цепочек, содержащих пары электродов, расположенных с положительными и отрицательными координатами 0ζ и 0η, получают необходимую информацию о ωξ, ωη, Wζ.The signals of the pairs of
Изменяющиеся за счет перемещения ротора ξ вдоль оси οζ и поворотов α, β между подвижными электродами ротора и неподвижными нижними и верхними электродами статоров в точках А, А1, В, В1 зазоры описывают следующими соотношениями:Changes due to the displacement of the rotor ξ along the axis οζ and the rotations α, β between the movable electrodes of the rotor and the stationary lower and upper electrodes of the stators at points A, A 1 , B, B 1, the gaps are described by the following relationships:
- для нижних электродов (фиг. 7)- for the lower electrodes (Fig. 7)
- для верхних электродов (фиг. 7)- for the upper electrodes (Fig. 7)
Рассмотрим работу элементов схемы фиг. 6, используемых для определения ускорения Wζ. С учетом схемы фиг. 7 перемещений и поворотов ротора 1, а также формул (11), (12), отмечаем, что напряжение с эталонного резистора 21, пропорционально изменяющемуся зазору (формула 4d) между зазором и соответствующей парой верхних плоских электродов смещенных от ПО вдоль оси οη, поступает на вход О, II шестого ФЧВ 46, а на вход О, I поступает опорное напряжение от источника высокочастотного напряжения 22. С выхода шестого ФЧВ 46 выпрямленное напряжение поступает на один из входов четвертого сумматора 55. На его второй вход поступает выпрямляющее напряжение с седьмого ФЧВ 47, на вход О, II которого подают напряжение с эталонного резистора 43, пропорциональное переменному зазору (формула 3d). В свою очередь, напряжение с эталонных резисторов, сигналы которых пропорциональны и поступают на входы О, II десятого и одиннадцатого ФЧВ 50 и 51 соответственно, а сигналы с их входов суммируются в пятом сумматоре напряжений 56. Сигнал с выхода четвертого сумматора напряжений 55 поступает на основной, а сигнал с выхода пятого сумматора 56 поступает на инвертирующий вход первого устройства вычитания 57, с выхода которого напряжение подводят к четвертому масштабирующему элементу 62 в соответствии с алгоритмом:Consider the operation of the circuit elements of FIG. 6 used to determine the acceleration W ζ . In view of the circuitry of FIG. 7 movements and rotations of the
где - оценка угла α; R - радиус неподвижных электродов.Where - estimate of the angle α; R is the radius of the stationary electrodes.
В четвертом масштабирующем элементе 62 вычисляют оценку компонента ωξ угловой скорости ПО по алгоритму, следующему из уравнений (10):In the
где Kα - коэффициент жесткости электростатического подвеса по углу α. Сигнал является оценкой абсолютных угловых скоростей объекта по компоненту ωξ.where K α is the stiffness coefficient of the electrostatic suspension along the angle α. Signal is an estimate of the absolute angular velocities of the object with respect to the component ω ξ .
В работе прибора по определению компонента угловой скорости ωη участвуют электроды для измерения переменных зазоров смещенные вдоль оси οξ относительно центра подвеса в положительном и отрицательном направлениях на величину R. Напряжения с эталонных резисторов, пропорциональные указанным выше зазорам, подаются на входы О, II пар восьмого и девятого ФЧВ 48, 49, а также двенадцатого и тринадцатого ФЧВ 52,53. Напряжения выходов восьмого и девятого ФЧВ 48, 49 поступают на входы шестого сумматора напряжений 58, а сигнал с его выхода поступает на инвертирующий вход второго устройства вычитания 61. Выходы пары двенадцатого и тринадцатого ФЧВ 52, 53 поступают на входы седьмого сумматора напряжений 59, а его выходной сигнал поступает на прямой вход второго устройства вычитания 61. На его выходе сигнал пропорционален оценке угла определяемой по алгоритму:In the work of the device to determine the component of the angular velocity ω η , electrodes are used to measure variable gaps offset along the οξ axis relative to the center of the suspension in the positive and negative directions by R. The voltages from the reference resistors, proportional to the above gaps, are applied to the inputs O, II of the pairs of the eighth and
С выхода второго устройства вычитания 61 снимают напряжение по оценке а на выходе пятого масштабирующего элемента 63 напряжение, пропорциональное оценке определяемой на основе уравнений (10) по алгоритму:From the output of the second subtraction device 61 remove the voltage according to the assessment and at the output of the
Сигнал является оценкой абсолютной угловой скорости по компоненту ωη.Signal is an estimate of the absolute angular velocity from the component ω η .
В работе прибора по определению компонента ωζ кажущиеся ускорения объекта задействованы электроды, измеряющие переменные зазоры эталонные резисторы 43, напряжения которых пропорциональны указанным зазорам и поступающие на пары восьмого и девятого ФЧВ 48,49, а также двенадцатого и тринадцатого ФЧВ 52,53. Сигналы шестого и седьмого сумматоров напряжений 58 и 59 складывают в девятом сумматоре 67 по алгоритму:In the work of the device to determine the component ω ζ, the apparent acceleration of the object involves electrodes measuring variable gaps reference
где - оценка перемещения центра тяжести ротора относительно центра подвеса. Выходной сигнал девятого сумматора напряжений 67 поступает на вход шестого масштабирующего элемента 64, в котором по следующему алгоритму (вида (9)) определяют оценку компонента кажущегося ускорения ПО.Where - assessment of the displacement of the center of gravity of the rotor relative to the center of the suspension. The output signal of the
Этот сигнал является шестым выходом прибора. Элементы 54, 60, 65, 66 определяют первоначальный зазор (фиг. 7) в приборе в виде оценки не являющейся выходной информацией, а используемой в технологических целях.This signal is the sixth output of the device.
При этом полной первичной инерциальной информацией является такая, которая содержит три компонента вектора абсолютной угловой скорости и три компонента вектора кажущегося ускорения подвижного объекта. Она необходима и достаточна для полного решения задач определения трех углов ориентации и трех координат местоположения объекта в пространстве по дифференциальным уравнениям бесплатформенной инерциальной навигационной системы.Moreover, the complete primary inertial information is such that it contains three components of the absolute angular velocity vector and three components of the apparent acceleration vector of the moving object. It is necessary and sufficient for the complete solution of the problems of determining three orientation angles and three coordinates of an object’s location in space according to the differential equations of the strapdown inertial navigation system.
Технический результат полезной модели состоит в том, что впервые в одном гироскопе - акселерометре в виде ротора с тремя степенями свободы измеряются три компонента кажущегося ускорения и три компонента абсолютной угловой скорости ПО, то есть полная первичная инерциальная информация. Только при ее наличии обеспечивается решение задачи определения трех углов ориентации и трех координат местоположения ПО. Ранее для определения полной первичной инерциальной информации нужно было применять два прибора, т.е. два гироскопа - акселерометра по прототипу данной полезной модели. Из сказанного ясно, что кроме того, снижены масса и габариты устройства для определения полной первичной информации.The technical result of the utility model is that for the first time in one gyroscope - an accelerometer in the form of a rotor with three degrees of freedom, three components of the apparent acceleration and three components of the absolute angular velocity of the software are measured, that is, the complete primary inertial information. Only with its availability is it possible to solve the problem of determining three orientation angles and three coordinates of the software location. Previously, to determine the complete primary inertial information, it was necessary to use two devices, i.e. two gyroscopes - an accelerometer based on the prototype of this utility model. From the foregoing, it is clear that, in addition, the mass and dimensions of the device for determining the complete primary information are reduced.
Claims (1)
при этом выходы измерительных цепочек с положительными и отрицательными координатами торцевых электродов подвеса первой измерительной оси соединены с первым и вторым входами соответственно первого сумматора, выход которого соединен с входом первого масштабирующего элемента, выход его является выходом по компоненту Wξ кажущегося ускорения,
выходы измерительных цепочек торцевых электродов подвеса с положительными и отрицательными координатами соответственно по второй измерительной оси соединены с помощью измерительных цепочек с первым и вторым входами соответственно второго сумматора, выход его соединен с входом второго масштабирующего устройства, выход которого является выходом по компоненту Wη кажущегося ускорения,
отличающийся тем, что
дополнительно введены измерительные цепочки, содержащие две пары диаметрально расположенных торцевых электродов по положительному и отрицательному направлению третьей измерительной оси, пару электродов по положительному направлению второй измерительной оси, эталонный резистор по положительному направлению второй измерительной оси, распределенное сопротивление этой цепочки по положительному направлению второй измерительной оси, ФЧВ по положительному направлению второй измерительной оси, входы которого соединены с фильтром, третий масштабирующий элемент, выход которого служит для съема информации по третьему компоненту ωζ угловой скорости подвижного объекта,
также введены измерительные цепочки по третьей измерительной оси, выполненные с возможностью оценки зазоров между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по второй измерительной оси в отрицательном направлении, выходы этих измерительных цепочек подключены к входам четвертого сумматора напряжений, выход которого соединен с первым входом первого устройства вычитания, ко второму инвертирующему входу его подключен выход пятого сумматора напряжений, входы которого соединены с выходами двух измерительных цепочек по третьей измерительной оси, выполненных с возможностью оценки зазоров между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по второй измерительной оси в положительном направлении, при этом выход первого устройства вычитания соединен со входом четвертого масштабирующего элемента, выход которого является выходом по компоненту ωξ угловой скорости ПО,
выходы двух измерительных цепочек, выполненных с возможностью оценки зазоров по третьей измерительной оси между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по отрицательному направлению первой измерительной оси, подключены к входам шестого сумматора, выходы двух измерительных цепочек, выполненных с возможностью оценки зазоров по третьей измерительной оси между ротором и верхними и нижними плоскими электродами статоров, смещенными по положительному направлению первой измерительной оси, соединены со входами седьмого сумматора напряжения, выходы шестого и седьмого сумматоров напряжений соединены со входом девятого сумматора, выход которого подключен ко входу шестого масштабирующего элемента, выход которого является выходом по компоненте Wζ кажущегося ускорения ПО,
также выходы шестого и седьмого сумматоров соединены с первым и вторым входами второго устройства вычитания, выход которого соединен с входом пятого масштабирующего элемента, выход его является выходом по компоненту ωη абсолютной угловой скорости. A gyroscope-accelerometer with an electrostatic suspension of the rotor and complete primary information, containing a dynamically and statically balanced rotor in the form of a round plate with holes, having electrically conductive parts and surrounded by stators, which include the end, lower and upper planar suspension stators, as well as the lower and upper stators of torque, while the end stator of the suspension consists of an even number of flat electrodes located in the equatorial plane of the rotor around the circumference and fixed in side the walls of the lower electrically insulating sleeve, mounted in the housing, the lower and upper identical planar suspension stators, each made in the form of an even number of flat electrodes arranged in a circle and mounted on the lower and upper electrically insulating bushings, the latter being mounted in the cover of the gyroscope-accelerometer, in addition , the lower and upper planar torque stators, fixed in the lower and upper electrically insulating sleeves, consisting of flat electrodes, are connected in three sections so that in every sec The electrodes are located in two adjacent to the third, sections are connected to three phases of the AC source, in addition, each pair of adjacent flat electrodes and a reference resistor connected in series with a high-frequency voltage source, inductor, and phase-sensitive rectifier form a measuring chain, the first and second inputs of the phase-sensitive rectifier are connected in parallel with the high-frequency voltage source and the reference resistor, respectively, and its output is I output the measuring chain,
the outputs of the measuring chains with positive and negative coordinates of the end electrodes of the suspension of the first measuring axis are connected to the first and second inputs of the first adder, the output of which is connected to the input of the first scaling element, its output is the output of the apparent acceleration component W ξ ,
the outputs of the measuring chains of the end electrodes of the suspension with positive and negative coordinates, respectively, along the second measuring axis are connected using measuring chains with the first and second inputs, respectively, of the second adder, its output is connected to the input of the second scaling device, the output of which is the output of the apparent acceleration component W η ,
characterized in that
additionally introduced measuring chains containing two pairs of diametrically located end electrodes in the positive and negative direction of the third measuring axis, a pair of electrodes in the positive direction of the second measuring axis, a reference resistor in the positive direction of the second measuring axis, the distributed resistance of this chain in the positive direction of the second measuring axis, PSF in the positive direction of the second measuring axis, the inputs of which are connected to the filter, t its scaling element, the output of which serves to retrieve information on the third component ω ζ of the angular velocity of the moving object,
measuring chains along the third measuring axis are also introduced, made with the possibility of evaluating the gaps between the rotor and the upper and lower flat electrodes of the stators, offset along the second measuring axis in the negative direction, the outputs of these measuring chains are connected to the inputs of the fourth voltage adder, the output of which is connected to the first input the first subtraction device, the output of the fifth voltage adder is connected to its second inverting input, the inputs of which are connected to the outputs of two measuring circuits pens on the third measuring axis, made with the possibility of evaluating the gaps between the rotor and the upper and lower flat electrodes of the stators, offset along the second measuring axis in the positive direction, while the output of the first subtractor is connected to the input of the fourth scaling element, the output of which is the output along the ω component ξ angular velocity
the outputs of two measuring chains made with the possibility of evaluating the gaps on the third measuring axis between the rotor and the upper and lower flat electrodes of the stators offset in the negative direction of the first measuring axis are connected to the inputs of the sixth adder, the outputs of two measuring chains made with the possibility of evaluating the gaps of the third the measuring axis between the rotor and the upper and lower flat electrodes of the stators, offset in the positive direction of the first measuring axis, are connected to the inputs and the seventh voltage adder, the outputs of the sixth and seventh voltage adders are connected to the input of the ninth adder, the output of which is connected to the input of the sixth scaling element, the output of which is the apparent software acceleration component W ζ ,
also the outputs of the sixth and seventh adders are connected to the first and second inputs of the second subtraction device, the output of which is connected to the input of the fifth scaling element, its output is the output along the component ω η of absolute angular velocity.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132822/28A RU2568147C1 (en) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | Gyro accelerometer with rotor electrostatic suspension and complete primary info |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132822/28A RU2568147C1 (en) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | Gyro accelerometer with rotor electrostatic suspension and complete primary info |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568147C1 true RU2568147C1 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014132822/28A RU2568147C1 (en) | 2014-08-08 | 2014-08-08 | Gyro accelerometer with rotor electrostatic suspension and complete primary info |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568147C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637185C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-11-30 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method of weighing gyroscope rotor in electrostatic suspension |
RU181082U1 (en) * | 2018-02-27 | 2018-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | GYROSCOPE-ACCELROMETER WITH ELECTROSTATIC ROTOR SUSPENSION |
RU2746236C1 (en) * | 2020-08-21 | 2021-04-09 | Александр Александрович Скрипкин | Combined system of orientation and navigation of moving object |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5353656A (en) * | 1992-08-18 | 1994-10-11 | Satcon Technology Corporation | Electrostatically controlled micromechanical gyroscope |
US5719335A (en) * | 1993-07-06 | 1998-02-17 | Tokimec Inc. | Electrostatic rate gyroscope |
RU2158903C1 (en) * | 1999-06-29 | 2000-11-10 | Саратовский государственный технический университет | Gyroscope-accelerometer with electrostatic suspension of rotor |
RU2301970C1 (en) * | 2006-01-20 | 2007-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Micro-mechanical vibration gyroscope |
-
2014
- 2014-08-08 RU RU2014132822/28A patent/RU2568147C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5353656A (en) * | 1992-08-18 | 1994-10-11 | Satcon Technology Corporation | Electrostatically controlled micromechanical gyroscope |
US5719335A (en) * | 1993-07-06 | 1998-02-17 | Tokimec Inc. | Electrostatic rate gyroscope |
RU2158903C1 (en) * | 1999-06-29 | 2000-11-10 | Саратовский государственный технический университет | Gyroscope-accelerometer with electrostatic suspension of rotor |
RU2301970C1 (en) * | 2006-01-20 | 2007-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Micro-mechanical vibration gyroscope |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637185C1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-11-30 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method of weighing gyroscope rotor in electrostatic suspension |
RU181082U1 (en) * | 2018-02-27 | 2018-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | GYROSCOPE-ACCELROMETER WITH ELECTROSTATIC ROTOR SUSPENSION |
RU2746236C1 (en) * | 2020-08-21 | 2021-04-09 | Александр Александрович Скрипкин | Combined system of orientation and navigation of moving object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10436588B2 (en) | Vibrating-mass gyroscope systems and method | |
CN1813192B (en) | Six degree-of-freedom micro-machined multi-sensor | |
KR101828771B1 (en) | Gyroscope structure and gyroscope with improved quadrature compensation | |
US20090241662A1 (en) | Systems and methods for acceleration and rotational determination from an out-of-plane mems device | |
US11390517B2 (en) | Systems and methods for bias suppression in a non-degenerate MEMS sensor | |
JP6583547B2 (en) | Improved microelectromechanical accelerometer | |
JP2008122371A (en) | Force rebalancing and parametric amplification for mems inertial sensor | |
JP2010217165A (en) | Microelectromechanical gyroscope with enhanced rejection of acceleration noise | |
JP2018531377A6 (en) | Improved microelectromechanical accelerometer | |
RU2568147C1 (en) | Gyro accelerometer with rotor electrostatic suspension and complete primary info | |
JP5259598B2 (en) | Micro electro mechanical sensor and method of operating micro electro mechanical sensor | |
JP2003531359A (en) | Vibrating micro gyroscope | |
RU163835U1 (en) | THREE-COMPONENT ANGULAR SPEED MEASURER BASED ON THE GYROSCOPE OF THE KOVALEV SPHERICAL FORM WITH ELECTROSTATIC SUSPENSION | |
RU155046U1 (en) | THREE-COMPONENT ANGULAR SPEED MEASURER BASED ON A SPHERICAL GYROSCOPE WITH ELECTROSTATIC SUSPENSION | |
RU181082U1 (en) | GYROSCOPE-ACCELROMETER WITH ELECTROSTATIC ROTOR SUSPENSION | |
RU2158903C1 (en) | Gyroscope-accelerometer with electrostatic suspension of rotor | |
EP3237844B1 (en) | Method for suppresion of g-sensitivity of mems gyroscope | |
RU175218U1 (en) | Three-component angular velocity meter based on a Kovalevskaya gyroscope with a spring suspension | |
RU2573616C1 (en) | Inertial element | |
JP6704443B2 (en) | Vibration mass gyroscope system | |
RU2490592C1 (en) | Prof vavilov's microgyro | |
RU2279634C2 (en) | Micromechanical gyroscope | |
RU2370733C1 (en) | Vibration-type micromechanical gyro | |
RU2471149C2 (en) | Compensation-type micromechanical gyroscope | |
CN110573835A (en) | Resonator configured to be incorporated into an inertial angle sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180809 |