RU2702703C1 - Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости с кольцевым резонатором - Google Patents
Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости с кольцевым резонатором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702703C1 RU2702703C1 RU2019103009A RU2019103009A RU2702703C1 RU 2702703 C1 RU2702703 C1 RU 2702703C1 RU 2019103009 A RU2019103009 A RU 2019103009A RU 2019103009 A RU2019103009 A RU 2019103009A RU 2702703 C1 RU2702703 C1 RU 2702703C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angular velocity
- inputs
- summing
- outputs
- optical radiation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к устройствам для измерения угловой скорости. Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости выполнен на основе волнового твердотельного гироскопа и оптического туннельного эффекта, содержит чувствительный элемент, выполненный в виде кольцевого резонатора, четыре канала приемопередачи оптического излучения, блок управления, блок обработки информации, при этом в блок электроники введен блок коррекции, содержащий два усиливающих и одно умножающее устройство, блок обработки, состоящий из суммирующе-вычитающего устройства и усилителя, дополнительно вычисляет значение линейных ускорений по двум осям, при этом четыре входа суммирующе-вычитающего устройства связаны с выходами каналов приемопередачи оптического излучения, три сигнала, вырабатываемые суммирующе-вычитающим устройством, подаются на входы трех усилителей, выходы которых связаны с входами умножающего устройства. Технический результат – повышение точности датчика угловой скорости. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения угловой скорости вращения в инерциальной системе отсчета, связанной с центром масс летательных аппаратов аэрокосмической техники.
Известен датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта, состоящий из устройства управления, чувствительного элемента, выполненного в виде кольцевого резонатора, закрепленного на упругих подвесах в кремниевой пластине, соединенной со стеклянной подложкой, контактных площадок, четырех проводящих контуров, выполненных на соседних близко расположенных упругих подвесах и частично на кольцевом резонаторе, равноудалено друг от друга, постоянного магнита, верхнего и нижнего магнитопровода, блока обработки информации, четырех каналов приемо-передачи оптического излучения, включающих волоконно-оптический ответвитель, связанный световодами с источником оптического излучения, приемником оптического излучения, и устройством ориентации оптического излучения, причем устройства ориентации оптического излучения, выполненные в виде прямоугольных параллелепипедов из кварцевого стекла, установлены на стеклянной подложке чувствительного элемента со сдвигом в 45° относительно центров проводящих контуров, расположенных на кольцевом резонаторе, на расстоянии от 1 до 10 мкм от кольцевого резонатора, покрыты зеркальным напылением, за исключением области расположенной напротив кольцевого резонатора, а на внешнюю поверхность кольцевого резонатора нанесено светопоглощающее покрытие [Бусурин В.И., Жеглов М.А., Казарьян А.В., Коробков В.В., Медведев В.М. Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта. Патент на изобретение №2641507 от 17 января 2018 г.] (прототип). Принцип действия данного датчика основан на измерении в четырех точках с помощью оптического туннельного эффекта, амплитуд колебаний резонатора, возникающих из-за воздействия угловой скорости на резонатор. К недостаткам датчика можно отнести уменьшение чувствительности оптического метода, и как следствие уменьшение точности измеренной угловой скорости, при воздействии линейных ускорений.
Технический результат, создаваемый изобретением, - улучшение точностных характеристик датчика за счет корректировки выходного измерения масштабным коэффициентом.
Для достижения указанного результата предлагается микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости, выполненный на основе волнового твердотельного гироскопа и оптического туннельного эффекта, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде кольцевого резонатора, четыре канала приемо-передачи оптического излучения, блок управления, блок обработки информации, состоящий из суммирующе-вычитающего устройства и усилителя измеренного значения угловой скорости, блок коррекции, содержащий два устройства усиления и одно умнения, при этом, четыре входа блока обработки информации связаны с выходами каналов приемо-передачи оптического излучения, измерения со второго и третьего выхода блока обработки, соответствующие измеренным значениям линейных ускорений по двум осям, подаются на первое и второе усиливающие устройства для формирования сигналов коррекции масштабного коэффициента, первый вход умножающего устройства связан с выходом усилителя блока обработки, формирующий значение угловой скорости, на второй и трений входы - поступают сигналы коррекции с усилителей блока коррекции.
Применение коррекции масштабного коэффициента в датчике угловой скорости на основе твердотельного волнового гироскопа и оптическим туннельным эффектом, позволит улучшить точностные характеристики датчика, за счет уменьшения влияния линейных ускорений.
На фиг. 1 представлена структурная схема микрооптоэлектромеханического датчика угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором, оптическим туннельным эффектом и коррекцией масштабного коэффициента.
Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта содержит чувствительный элемент 1, четыре канала приемо-передачи оптического излучения 2-5, блок электроники (БЭ), состоящий из блока обработки информации (БОИ), блока коррекции (БК) и блока управления. БОИ состоит из суммирующе-вычитающее устройства 6 и усилителя 7, и предназначен для расчета измеренных значений угловой скорости Ω_а, соответствующей значению угловой скорости объекта Ωвх, и линейного ускорения по двум осям (Uax, Uay) в инерциальной системе координат. БК содержит усиливающие устройства 8-9 и умножающее устройство 10, предназначенное для корректировки масштабного коэффициента выходного значения угловой скорости по преобразованным усиливающими устройствами 8-9 сигналам суммирующе-вычитающее устройства 6, блок управления 11, предназначенный для формирования управляющих сигналов, подающихся на чувствительный элемент для возбуждения колебаний кольца резонатора.
Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа и оптического туннельного эффекта с коррекцией масштабного коэффициента работает следующим образом. По управляющим сигналам блока управления 11, происходит возбуждение колебаний чувствительного элемента 1. Выходные сигналы с каналов приемо-передачи оптического излучения 2-5 меняются по гармоническому закону с частотой, определяемой частотой колебаний чувствительного элемента 1, и амплитудой, пропорциональной угловой скорости, воздействующей на объект. Суммирующе-вычитающее устройство 6 по полученными сигналам с приемников оптического излучения рассчитывает удвоенное значение угловой скорости 2UΩа, как разность суммы этих сигналов, и может быть представлена формулой следующего вида:
2UΩа=(UA1+UA3)-(UA2+UA4),
где UAn (n=1, 2, 3, 4) - сигнал с n канала приема-передачи оптического излучения; вырабатывает два разностных сигнала с противолежащих приемников оптического излучения, соответствующие изменению линейного ускорения по двум осям (Uax, Uay):
Uax=UA3 - UA1,
Uay=UA4 - UA2,
и осуществляет передачу на усиливающие устройства 7, 8, 9. На выходе усилителя 7 имеем значение угловой скорости без учета коррекции влияния линейного ускорения UΩa. Усиливающие устройства 8 и 9 реализуют функции преобразования измеренных линейных ускорений в корректирующие сигналы. Функции преобразования имеют нелинейных характер и могут быть описаны полиномами со степенью не ниже второй. В ходе аппроксимации функциональной зависимости отражательной способности оптического первичного преобразователя от линейного ускорения рассчитываются коэффициенты полинома. Корректирующие сигналы с усиливающих устройств подаются на второй и третий вход умножающего устройства 10 и изменяют масштабный коэффициент выходного измерения угловой скорости Ωизм.
Изобретение может быть использовано для измерения линейного ускорения объектов.
Claims (1)
- Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости, выполненный на основе волнового твердотельного гироскопа и оптического туннельного эффекта, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде кольцевого резонатора, четыре канала приемопередачи оптического излучения, связанные с чувствительным элементом, блок электроники, включающий блок обработки информации и блок управления, связанный с чувствительным элементом, отличающийся тем, что в блок электроники введен дополнительно блок коррекции, содержащий два усиливающих и одно умножающее устройство, предназначенное для вывода скорректированного значения измеренной угловой скорости, а блок обработки информации предназначен для вычисления значений угловой скорости и линейных ускорений по двум осям и состоит из суммирующе-вычитающего устройства и усилителя, при этом выходы каналов приемопередачи оптического излучения связаны с четырьмя входами суммирующе-вычитающего устройства, причем три выхода суммирующе-вычитающего устройства связаны с входами трех усилителей, выходы которых соединены с входами умножающего устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103009A RU2702703C1 (ru) | 2019-02-04 | 2019-02-04 | Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости с кольцевым резонатором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103009A RU2702703C1 (ru) | 2019-02-04 | 2019-02-04 | Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости с кольцевым резонатором |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2702703C1 true RU2702703C1 (ru) | 2019-10-09 |
Family
ID=68170998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103009A RU2702703C1 (ru) | 2019-02-04 | 2019-02-04 | Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости с кольцевым резонатором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2702703C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6449858B1 (en) * | 1997-12-22 | 2002-09-17 | And Design Limited | Angle sensor |
JP2005221284A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法 |
RU2544885C1 (ru) * | 2013-10-21 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) | Микро-опто-электромеханический датчик угловой скорости |
RU2641507C1 (ru) * | 2016-09-09 | 2018-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Микро-опто-электро-механический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта |
-
2019
- 2019-02-04 RU RU2019103009A patent/RU2702703C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6449858B1 (en) * | 1997-12-22 | 2002-09-17 | And Design Limited | Angle sensor |
JP2005221284A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 自動車用角速度または自動車用角度センサの制御方法 |
RU2544885C1 (ru) * | 2013-10-21 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) | Микро-опто-электромеханический датчик угловой скорости |
RU2641507C1 (ru) * | 2016-09-09 | 2018-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Микро-опто-электро-механический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Iwatsuki et al. | Kerr effect in an optical passive ring-resonator gyro | |
JP6404656B2 (ja) | 共振器の自由スペクトルレンジのトラッキング/ロッキングの方法及び装置並びに共振器光ファイバジャイロスコープへの応用 | |
AU2008200126A1 (en) | Combined accelerometer and gyroscope system | |
CA1099947A (en) | Elastic surface wave accelerometer | |
RU2702703C1 (ru) | Микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости с кольцевым резонатором | |
Busurin et al. | Effect of linear acceleration on the characteristics of an optoelectronic ring transducer of angular velocity and its compensation | |
CN112964242B (zh) | 一种石英音叉陀螺表头机械耦合误差测试系统及测试方法 | |
US11408911B2 (en) | Optomechanical structure with corrugated edge | |
US4621530A (en) | Surface acoustic wave accelerometer | |
US11119114B2 (en) | Anchor structure for securing optomechanical structure | |
US11079227B2 (en) | Accelerometer system enclosing gas | |
US11119116B2 (en) | Accelerometer for determining an acceleration based on modulated optical signals | |
RU2641507C1 (ru) | Микро-опто-электро-механический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта | |
Varadan et al. | Conformal MEMS-IDT gyroscopes and their comparison with fiber optic gyro | |
JP3510419B2 (ja) | 振動ピックアップの校正装置 | |
JPH0641888B2 (ja) | Sawフオ−スセンサ | |
JP3717259B2 (ja) | 光ファイバジャイロ | |
CN116045948B (zh) | 实现光纤陀螺频率跟踪的调制解调方法及系统 | |
CN109489686A (zh) | 四频差动激光陀螺带宽与角分辨率测试方法 | |
RU210598U1 (ru) | Акустический анемометр | |
RU2010236C1 (ru) | Устройство для градуировки средств измерений угловых параметров движения | |
JP2557658B2 (ja) | 光干渉角速度計 | |
SU775637A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
SU794531A1 (ru) | Ультразвуковой фазовый измери-ТЕль СКОРОСТи пОТОКА | |
JP2580652B2 (ja) | 光ファイバジャイロ制御装置 |