RU2714870C1 - Micromechanical gyroscope - Google Patents
Micromechanical gyroscope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714870C1 RU2714870C1 RU2019118200A RU2019118200A RU2714870C1 RU 2714870 C1 RU2714870 C1 RU 2714870C1 RU 2019118200 A RU2019118200 A RU 2019118200A RU 2019118200 A RU2019118200 A RU 2019118200A RU 2714870 C1 RU2714870 C1 RU 2714870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- quadrature
- mmg
- output
- temperature sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
Abstract
Description
Изобретение относится к области точного приборостроения, в частности к вибрационным микромеханическим гироскопам (ММГ), измеряющим угловую скорость.The invention relates to the field of precision instrumentation, in particular to vibratory micromechanical gyroscopes (MMG), measuring angular velocity.
В этих ММГ проводящая подвижная масса (ПМ) подвешена к опоре, закрепленной на основании с помощью упругого резонансного подвеса. Электроды, расположенные по разным осям подвеса ПМ, обеспечивают измерение перемещений ПМ и формирование сил (моментов) для управления движениями ПМ, в том числе формирование колебаний ПМ по оси первичных колебаний и измерение перемещений ПМ по оси вторичных колебаний. Для возбуждения колебаний ПМ по оси первичных колебаний в ММГ используется электронный блок, называемый блоком возбуждения первичных колебаний на частоте f1 (у современных ММГ f1>10кГц). Для формирования сил, действующих на ПМ, и измерения перемещений ПМ по оси первичных колебаний применяют электроды, которые имеют форму гребенок, при этом одни электроды расположены на ПМ (подвижные электроды), а другие, неподвижные - на основании. Такие электроды называют гребенчатыми.In these MMGs, a conductive moving mass (PM) is suspended from a support fixed to the base using an elastic resonant suspension. The electrodes located on different PM suspension axes provide measurement of PM motions and the formation of forces (moments) for controlling PM motions, including the formation of PM vibrations along the axis of primary vibrations and the measurement of PM motions along the secondary vibrations axis. To excite PM oscillations along the axis of primary oscillations in MMG, an electronic unit is used, called the primary oscillation excitation unit at a frequency f 1 (for modern MMG f 1 > 10 kHz). To form the forces acting on the PM and measure the displacements of the PM along the axis of primary vibrations, electrodes are used that are in the form of combs, while some electrodes are located on the PM (moving electrodes), and others, stationary, on the base. Such electrodes are called comb electrodes.
Колебания ПМ по оси вторичных колебаний имеют место при действии сил Кориолиса, возникающих при вращении основания ММГ вокруг оси чувствительности ММГ. При этом ось чувствительности и оси первичных и вторичных колебаний ортогональны друг другу. Колебания ПМ, обусловленные силой Кориолиса, содержат информацию об измеряемой ММГ угловой скорости Ω, они являются полезными.PM oscillations along the axis of secondary vibrations occur under the action of Coriolis forces arising from the rotation of the MMG base around the MMG sensitivity axis. In this case, the axis of sensitivity and the axis of primary and secondary oscillations are orthogonal to each other. Vibrations of the PM caused by the Coriolis force contain information about the measured angular velocity ΩMM, they are useful.
Эти колебания ПМ измеряются с помощью электродов, расположенных по оси вторичных колебаний, изменения емкостей этих электродов преобразуются в канале вторичных колебаний в сигнал, пропорциональный Ω.These PM oscillations are measured using electrodes located along the axis of the secondary oscillations; changes in the capacitances of these electrodes are converted in the secondary oscillation channel into a signal proportional to Ω.
Однако на них накладываются вредные колебания ПМ, которые вызываются действующими на ПМ силами, обусловленными погрешностями изготовления чувствительного элемента (ЧЭ) ММГ.However, harmful vibrations of PM are superimposed on them, which are caused by forces acting on the PM, due to manufacturing errors of the sensitive element (SE) MMG.
К указанным погрешностям могут быть отнесены отклонения от заданных размеров элементов подвеса ПМ и электродов, наличие остаточного давления в камере ЧЭ и т.д.The indicated errors may include deviations from the given sizes of the PM suspension elements and electrodes, the presence of residual pressure in the CE chamber, etc.
Амплитуда вредных колебаний ПМ может значительно превышать амплитуду колебаний ПМ, обусловленных Ω, что затрудняет измерение полезной составляющей колебаний и соответственно снижает точность ММГ. Вредные колебания ПМ, сдвинутые по фазе по отношению к полезным на ±90°, или силы, ортогональные к силе Кориолиса, называют квадратурной помехой. Для ее подавления используются различные способы, в частности, синхронное детектирование сигналов в канале вторичных колебаний. Для синхронного детектирования используют демодулятор с опорным сигналом, фаза которого совпадает с фазой полезного сигнала. В этом случае выделяется амплитуда полезного сигнала, а квадратурный сигнал преобразуется в высокочастотный сигнал, спектр которого начинается с частоты 2f1. Эта составляющая отфильтровывается фильтром низкой частоты. Однако, если фаза опорного сигнала нестабильна, то подавление квадратурного сигнала демодулятором оказывается недостаточным и в высокоточных ММГ применяют дополнительно различные способы компенсации квадратурной помехи.The amplitude of harmful PM vibrations can significantly exceed the amplitude of PM vibrations caused by Ω, which makes it difficult to measure the useful component of vibrations and, accordingly, reduces the accuracy of MMG. Harmful PM vibrations, phase-shifted relative to useful by ± 90 °, or forces orthogonal to the Coriolis force, are called quadrature noise. To suppress it, various methods are used, in particular, synchronous detection of signals in the channel of secondary vibrations. For synchronous detection, a demodulator with a reference signal is used, the phase of which coincides with the phase of the useful signal. In this case, the amplitude of the useful signal is extracted, and the quadrature signal is converted into a high-frequency signal, the spectrum of which begins with a frequency of 2f 1 . This component is filtered by a low-pass filter. However, if the phase of the reference signal is unstable, then the suppression of the quadrature signal by the demodulator is insufficient and, in high-precision MMGs, various methods of compensating for the quadrature interference are additionally applied.
Подробно работа вибрационных ММГ описана в литературе [1, 2]. В работе [2, стр. 101] описаны способы подавления квадратурной помехи, один из которых заключается в формировании постоянного напряжения определенной величины на так называемых квадратурных электродах.The operation of vibrating MMGs is described in detail in the literature [1, 2]. In [2, p. 101], methods for suppressing quadrature interference are described, one of which is the formation of a constant voltage of a certain magnitude on the so-called quadrature electrodes.
Способы подавления квадратурной помехи в ММГ, в том числе и за счет использования квадратурных электродов, приведены в отечественных и зарубежных публикациях [3-7].Ways to suppress quadrature noise in MMG, including through the use of quadrature electrodes, are given in domestic and foreign publications [3-7].
В ММГ RR-типа квадратурные электроды могут представлять собой плоские электроды в виде секторов, частично расположенных над зубцовой зоной гребенчатых электродов или отверстиями в ПМ [3, 4]. В ММГ LL-типа квадратурные электроды выполняются как гребенчатые со смещенными от центрального положения зубцами [5].In MMR of the RR type, quadrature electrodes can be flat electrodes in the form of sectors partially located above the tooth zone of the comb electrodes or holes in the PM [3, 4]. In MM-type LL-type quadrature electrodes are performed as comb electrodes with teeth displaced from the central position [5].
Если на квадратурных электродах сформировать компенсирующее напряжение UЭ, то за счет изменения площади перекрытия при колебаниях ПМ вдоль оси первичных колебаний между этими электродами и ПМ происходит изменение электростатической силы с частотой первичных колебаний. Эти изменения в зависимости от положения электродов относительно оси чувствительности находятся в фазе или в противофазе с квадратурной помехой, их амплитуда пропорциональна (UЭ)2 [5]. За счет выбора квадратурных электродов и подбора величины UЭ можно сформировать силы электрического поля FЭ (или моменты), которые находятся в противофазе силам (моментам), вызывающим квадратурную помеху в ММГ, и равны им по амплитуде. В этом случае сила FЭ компенсирует силы, вызывающие появление квадратурной помехи.If compensating voltage U E is formed on the quadrature electrodes, then due to a change in the overlap area during PM oscillations along the axis of the primary oscillations, the electrostatic force changes with the primary oscillation frequency between these electrodes and the PM. These changes depending on the position of the electrodes relative to the axis of sensitivity are in phase or out of phase with quadrature noise, their amplitude is proportional to (U E ) 2 [5]. Due to the choice of quadrature electrodes and the selection of U E, it is possible to form electric field forces F E (or moments) that are in antiphase to the forces (moments) that cause quadrature interference in the MMG and are equal in amplitude. In this case, the force F e compensates for the forces causing the appearance of quadrature noise.
Таким образом компенсация квадратурной помехи в описанных выше ММГ, которые являются аналогами предложенного устройства, достигается за счет соединения источника напряжения с квадратурными электродами, при этом величина напряжения, необходимого для подавления квадратурной помехи, выбирается расчетным путем [5, формулы на стр. 10, 11] или экспериментально [фиг. 7 патента 3].Thus, the compensation of the quadrature noise in the MMG described above, which are analogues of the proposed device, is achieved by connecting the voltage source with the quadrature electrodes, while the voltage required to suppress the quadrature noise is selected by calculation [5, formulas on
Недостатком аналогов является то, что силы, вызывающие квадратурную помеху в ММГ, могут изменяться при изменении температуры окружающей среды. Это отмечено в работе [2, стр. 101]. Поэтому при выборе фиксированного значения напряжения UЭ компенсация квадратурной помехи во всем диапазоне рабочих температур не обеспечивается, что ухудшает точность ММГ и, соответственно, сужает области применения таких ММГ.The disadvantage of analogues is that the forces causing quadrature interference in the MMG can change with changing ambient temperature. This is noted in [2, p. 101]. Therefore, when choosing a fixed value of voltage U E, compensation for quadrature interference in the entire range of operating temperatures is not provided, which affects the accuracy of MMG and, accordingly, narrows the scope of such MMG.
Известны ММГ со встроенным датчиком температуры (ВДТ) и блоком температурной коррекции (БТК) выходного сигнала, на вход которого поступают сигналы с выхода канала вторичных колебаний и ВДТ [8-11]. Сигнал с выхода канала вторичных колебаний помимо сигнала, пропорционального Ω, содержит зависимую от температуры окружающей среды аддитивную составляющую. Эту составляющую после калибровки ММГ, заключающейся в определении этой составляющей при разных угловых скоростях вращения ММГ и температурах окружающей среды, компенсируют с достижимой погрешностью в БТК.Known MMG with a built-in temperature sensor (VDT) and the temperature correction unit (BTK) of the output signal, the input of which receives signals from the output channel of the secondary oscillations and VDT [8-11]. The signal from the output of the secondary oscillation channel, in addition to the signal proportional to Ω, contains an additive component dependent on the ambient temperature. After calibrating the MMG, this component, which consists in determining this component at different angular velocities of rotation of the MMG and ambient temperatures, is compensated with an achievable error in the BTX.
Известен ММГ с квадратурными электродами и соединенными с ними управляемыми источниками напряжения [6], который выбран в качестве прототипа. Входы для управления источниками напряжения в этом ММГ соединены с устройством преобразования сигнала, зависящего в том числе от зазора (d) между квадратурными электродами и ПМ. Изменение квадратурной помехи, обусловленное изменением температуры окружающей среды в этом ММГ, так же, как и в ММГ по патентам [3-5], приводит к ухудшению их точности.Known MMG with quadrature electrodes and connected to them controlled voltage sources [6], which is selected as a prototype. The inputs for controlling voltage sources in this MMG are connected to a signal conversion device, which also depends on the gap (d) between the quadrature electrodes and the PM. A change in the quadrature interference caused by a change in the ambient temperature in this MMG, as well as in the MMG according to patents [3-5], leads to a deterioration in their accuracy.
Решаемая техническая проблема - уменьшение влияния изменений температуры окружающей среды на степень подавления квадратурной помехи квадратурными электродами.The technical problem to be solved is the reduction of the influence of changes in ambient temperature on the degree of suppression of quadrature interference by quadrature electrodes.
Достигаемый технический результат - повышение точности ММГ.Achievable technical result - improving the accuracy of MMG.
Сущность изобретения заключается в том, что в ММГ со встроенным датчиком температуры, квадратурными электродами и управляемыми источниками напряжения, выходы которых соединены с квадратурными электродами, устройством преобразования сигнала, выход которого соединен со входами управляемых источников напряжения, при этом:The essence of the invention lies in the fact that in MMG with a built-in temperature sensor, quadrature electrodes and controlled voltage sources, the outputs of which are connected to quadrature electrodes, a signal conversion device, the output of which is connected to the inputs of controlled voltage sources, while:
- выход встроенного датчика температуры соединен со входом устройства преобразования сигнала;- the output of the built-in temperature sensor is connected to the input of the signal conversion device;
- устройство преобразования сигнала реализует функциональную зависимость напряжения на квадратурных электродах, компенсирующего квадратурную помеху, от выходного сигнала встроенного датчика температуры.- the signal conversion device implements the functional dependence of the voltage on the quadrature electrodes, compensating for the quadrature noise, from the output signal of the built-in temperature sensor.
Предлагаемое устройство может быть применено как в ММГ RR-, так и LL-типа.The proposed device can be used both in MMR RR- and LL-type.
На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого ММГ RR-типа, на фиг. 2 - LL-типа, описанный в патенте [5].In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed MMR RR-type, in FIG. 2 - LL-type described in the patent [5].
На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 and 2, the following notation is accepted:
1 - основание, на которое подвешена ПМ;1 - the base on which the PM is suspended;
2 - упругий резонансный подвес (далее - упругий подвес);2 - elastic resonant suspension (hereinafter referred to as elastic suspension);
3 - источник переменного напряжения, подаваемого на ПМ (далее - ИПН);3 - source of alternating voltage supplied to the PM (hereinafter - IPN);
4 - ПМ;4 - PM;
5, 6 - неподвижные гребенчатые электроды датчика угла/датчика перемещения;5, 6 - fixed comb electrodes of the angle sensor / displacement sensor;
7, 8 - неподвижные гребенчатые электроды датчика момента/датчика силы;7, 8 - fixed comb electrodes of the torque sensor / force sensor;
9, 10 - неподвижные плоские электроды датчика угла, расположенные на крышке ММГ над ПМ (далее - измерительные электроды);9, 10 - stationary flat electrodes of the angle sensor located on the cover of the MMG above the PM (hereinafter referred to as measuring electrodes);
11, 12 - неподвижные плоские электроды датчика угла, расположенные на крышке ММГ частично над зубцовой зоной ПМ (далее - первая пара квадратурных электродов);11, 12 - fixed flat electrodes of the angle sensor located on the cover MMG partially above the tooth zone PM (hereinafter - the first pair of quadrature electrodes);
13 - управляемый источник напряжения (УИН);13 - controlled voltage source (UIN);
14 - устройство возбуждения первичных колебаний (УВПК);14 - device for the excitation of primary oscillations (UVPK);
15 - канал вторичных колебаний (КВК), включающий в себя преобразователь емкость-напряжение и демодулятор;15 - channel secondary oscillations (KVK), which includes a capacitance-voltage Converter and a demodulator;
16 - датчик температуры, встроенный в ММГ (ВДТ);16 - temperature sensor built into MMG (VDT);
17 - устройство преобразования сигнала, реализующее зависимость напряжения на квадратурных электродах, компенсирующего квадратурную помеху, от выходного сигнала ВДТ (далее - УПС);17 - a signal conversion device that implements the dependence of the voltage on the quadrature electrodes, compensating for the quadrature noise, on the output signal of the VDT (hereinafter - UPS);
18, 19 - вторая пара квадратурных электродов;18, 19 - the second pair of quadrature electrodes;
U0 - напряжение питания управляемого источника напряжения;U 0 is the supply voltage of the controlled voltage source;
UКВ - напряжение, компенсирующее квадратурную помеху;U KV is the voltage compensating for the quadrature noise;
UВЫХ - выходной сигнал ММГ.U OUT - the output of MMG.
Квадратурные электроды ЧЭ LL-типа (11, 12 и 18, 19 на фиг. 2), в отличие от ЧЭ RR-типа, являются гребенчатыми. У квадратурных электродов 11, 12 зубцы на ПМ 4 смещены от центрального положения вверх по вертикали, а у электродов 18, 19 - вниз по вертикали. В зависимости от фазы квадратурной помехи с элементом 13 могут быть соединены либо электроды 12, 18, либо 11, 19.The quadrature electrodes of CE LL-type (11, 12 and 18, 19 in Fig. 2), in contrast to CE RR-type, are comb. For
ПМ 4 может совершать колебания вдоль оси X (ось первичных колебаний) и оси Y (ось вторичных колебаний).
На фиг. 3 приведены экспериментально полученные зависимости квадратурной помехи от температуры окружающей среды, измеряемой с помощью ВДТ, для двух ММГ RR-типа отечественной разработки.In FIG. Figure 3 shows the experimentally obtained dependences of the quadrature noise on the ambient temperature, measured with the aid of the RCCB, for two domestic-made RR-type MMGs.
На фиг. 3 обозначены:In FIG. 3 are indicated:
q - квадратурная помеха;q is the quadrature interference;
Т - температура, измеренная с помощью ВДТ;T is the temperature measured using RCC;
q(T) - зависимость квадратурной помехи от температуры окружающей среды;q (T) is the dependence of the quadrature noise on the ambient temperature;
1 - зависимость q(T) для первого ММГ;1 - dependence q (T) for the first MMG;
2 - зависимость q(T) для второго ММГ.2 - dependence q (T) for the second MMG.
На фиг. 4 приведены экспериментально полученные зависимости изменения фазы опорного сигнала демодулятора (входящего в состав КВК 15, на фиг. не показан) от температуры окружающей среды для двух ММГ RR-типа отечественной разработки, в котором элементы 14, 15 реализованы за счет использования специализированной интегральной схемы, описанной в [13].In FIG. Figure 4 shows the experimentally obtained dependences of the phase change of the reference signal of the demodulator (which is part of KVK 15, not shown in Fig.) On the ambient temperature for two MMR RR-types of domestic design, in which the
На фиг. 4 обозначены:In FIG. 4 are indicated:
Δϕ - сдвиг фазы опорного сигнала демодулятора;Δϕ is the phase shift of the reference signal of the demodulator;
Т - температура, измеренная с помощью ВДТ;T is the temperature measured using RCC;
Δϕ(Т) - зависимость сдвига фазы опорного сигнала демодулятора от температуры;Δϕ (T) is the temperature dependence of the phase shift of the demodulator reference signal;
1 - зависимость Δϕ(Т) для первого ММГ;1 - dependence Δϕ (T) for the first MMG;
2 - зависимость Δϕ(Т) для второго ММГ.2 - dependence Δϕ (T) for the second MMG.
К основанию 1 с помощью упругого подвеса 2, выполненного в виде торсионов, подвешена проводящая ПМ 4, которая выполнена в виде диска, часть секторов которого выполнена в виде гребенок. ПМ 4 может перемещаться как вокруг оси, перпендикулярной к плоскости диска (ось первичных колебаний X), так и вокруг горизонтальной оси (ось вторичных колебаний Y).Conducting
Неподвижные электроды 5-8 представляют собой гребенчатые электроды, часть из которых используется при формировании датчика угла ПМ 4 (элементы 7, 8), а другие - в качестве датчика момента (элементы 5, 6). Эти электроды соединены с УВПК 14.Fixed electrodes 5-8 are comb electrodes, some of which are used in the formation of the
Источник переменного напряжения 3 соединен с ПМ 4.The
Входы канала вторичных колебаний 15 соединены с измерительными электродами 9, 10, и одним из выходов УВПК 14.The inputs of the channel of the secondary oscillations 15 are connected to the measuring
Измерительные электроды 9, 10 расположены симметрично относительно горизонтальной оси. Они соединены со входами преобразователя емкость-напряжение (на фиг. 1 не показан), входящего в состав КВК 15. Варианты построения канала вторичных колебаний достаточно подробно описаны в разных публикациях, например, в [1, 2, 8].The measuring
Выход УИН 13 соединен с квадратурными электродами 11, 12.The output of the
Выход ВДТ 16 через УПС 17 соединен со входом управления УИН 13. Предложенное устройство работает следующим образом: Через межэлектродные емкости, образованные ПМ 4 и электродами 7-10 проходит ток, величина которого определяется напряжением и частотой ИПН 3 и величинами межэлектродных емкостей, которые зависят от положения ПМ 4. Эти токи преобразуются УВПК 14 в моменты, вызывающие колебания ПМ 4 вокруг оси первичных колебаний, а в КВК 15 при вращении основания с угловой скоростью Ω в сигнал, пропорциональный Ω.The output of the
Для подавления квадратурной помехи на квадратурных электродах 11, 12 с помощью УИН 13 увеличивают напряжение, наблюдая сигнал на выходе преобразователя емкость-напряжение КВК 15 при Ω=0. Если при этом амплитуда наблюдаемого сигнала падает, продолжают эту процедуру до тех пор, пока амплитуда не начнет возрастать, а фаза сигнала изменится на противоположную. Значение напряжения на электродах 11 и 12, соответствующее минимуму наблюдаемого сигнала, является компенсационным напряжением.To suppress the quadrature noise on the
Если при увеличении напряжения на квадратурных электродах 11, 12 сигнал на выходе преобразователя емкость-напряжение возрастает, то необходимо подключить выход УИН 13 к другой паре квадратурных электродов, 18 и 19, расположенных симметрично электродам 11, 12 относительно оси Y.If, when the voltage at the
Задавая температуру окружающей среды, например, при установке ММГ в термокамере, измеряя сигнал на выходе ВДТ 16 (UТ) и повторяя описанную выше процедуру определения компенсационного напряжения UЭ, можно получить данные, необходимые для определения зависимости напряжений, компенсирующих квадратурную помеху от выходного сигнала ВДТ 16: UЭ=f(UТ). УПС 17, реализующее эту зависимость, может быть сформировано с помощью цифровых (например, микроконтроллера с цифро-аналоговым преобразователем) или аналоговых элементов [12].By setting the ambient temperature, for example, when installing MMG in a heat chamber, measuring the signal at the output of the VDC 16 (U T ) and repeating the above procedure for determining the compensation voltage U E , you can obtain the data necessary to determine the dependence of the voltages compensating for the quadrature noise from the output signal VDT 16: U E = f (U T ).
При изменении температуры окружающей среды соответствующее изменение сигнала на выходе ВДТ 16 приводит к такому изменению сигнала на выходе УПС 17, которое формирует напряжение на квадратурных электродах, соответствующее значению, при котором квадратурная помеха компенсируется.When the ambient temperature changes, a corresponding change in the signal at the output of the
Анализ экспериментально полученных зависимостей q(T) и Δϕ(Т), приведенных на фиг. 3, 4 демонстрирует, что:An analysis of the experimentally obtained dependences q (T) and Δϕ (T) shown in FIG. 3, 4 demonstrates that:
- изменение квадратурной помехи q(T) в рабочем диапазоне температур может составлять ≈10% от ее среднего уровня. Это показывает, что подавление квадратурной помехи фиксированным значением компенсационного напряжения на квадратурных электродах недостаточно эффективно;- the change in the quadrature interference q (T) in the operating temperature range can be ≈10% of its average level. This shows that the suppression of quadrature interference by a fixed value of the compensation voltage on the quadrature electrodes is not effective enough;
- с учетом изменения Δϕ на уровне 0,5-1° составляющая выходного сигнала ММГ, обусловленная квадратурной помехой, может быть оценена величиной 0,5-1°/с. Погрешность ММГ (нестабильность нулевого сигнала) при изменении температуры окружающей среды в диапазоне 125°С, оказывается на три порядка больше, чем погрешность при постоянной температуре.- taking into account the change in Δϕ at the level of 0.5-1 °, the component of the MMG output signal due to the quadrature noise can be estimated as 0.5-1 ° / s. MMG error (zero signal instability) when the ambient temperature changes in the range of 125 ° C, is three orders of magnitude greater than the error at constant temperature.
- характер зависимостей q(T) показывает, что они могут быть аппроксимированы в УПС с погрешностью на уровне 1%. Это позволяет за счет реализации зависимости q(T) в УПС 17 снизить остаточное изменение квадратурной помехи в диапазоне рабочих температур до величины 0,005-0,01%, то есть снизить погрешность ММГ (нестабильность нулевого сигнала) на 2 порядка. Таким образом, за счет сохранения высокого уровня подавления помехи при работе ММГ в широком диапазоне температур, достигается повышение точности ММГ.- the nature of the dependences q (T) shows that they can be approximated in the UPS with an error of 1%. This allows, due to the implementation of the q (T) dependence in OOPS 17, to reduce the residual change in the quadrature interference in the operating temperature range to 0.005-0.01%, i.e., to reduce the MMG error (zero signal instability) by 2 orders of magnitude. Thus, by maintaining a high level of interference suppression during MMG operation over a wide temperature range, MMG accuracy is improved.
Заявленный технический результат подтверждается расчетным путем, проведенном при оценке составляющих погрешностей ММГ, полученных при экспериментальных исследованиях образцов датчиков.The claimed technical result is confirmed by a calculation carried out in the evaluation of the components of the MMG errors obtained in experimental studies of sensor samples.
ЛитератураLiterature
1. Распопов В.Я. Микромеханические приборы: Учебное пособие / Тула: Гриф и К., 476 с.1. Raspopov V.Ya. Micromechanical devices: Textbook / Tula: Grif and K., 476 p.
2. Acar С., Shkel A., MEMS Vibratory Gyroscopes: Structural Approaches to Improve Robustness, Springer, 2008, 262 pp.2. Acar S., Shkel A., MEMS Vibratory Gyroscopes: Structural Approaches to Improve Robustness, Springer, 2008, 262 pp.
3. Патент РФ №2344374.3. RF patent No. 2344374.
4. Патент РФ №2320962.4. RF patent No. 2320962.
5. Патент США №8104364.5. US patent No. 8104364.
6. Патент РФ №2626570.6. RF patent No. 2626570.
7. Беляева Т.А. Методы компенсации квадратурной помехи в микромеханическом гироскопе RR-типа / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", 126 с, Санкт-Петербург, 2009, инв. №141187.7. Belyaeva T.A. Compensation methods for quadrature interference in an RR-type micromechanical gyroscope / The dissertation for the degree of candidate of technical sciences, Concern Central Research Institute Elektropribor, 126 s, St. Petersburg, 2009, inv. No. 141187.
8. В.Г. Пешехонов и др. Результаты испытаний установочной партии микромеханических гироскопов rr-типа / Гироскопия и навигация, №1 (72), 2011, стр. 37-48.8. V.G. Peshekhonov et al. Test results for an installation batch of rr-type micromechanical gyroscopes / Gyroscopy and Navigation, No. 1 (72), 2011, pp. 37-48.
9. P. Prikhodko et al. Compensation of drifts in high-Q MEMS gyroscopes using temperature self-sensing, Sens.Actuators A: Phys. (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.sna2012.12.024.9. P. Prikhodko et al. Compensation of drifts in high-Q MEMS gyroscopes using temperature self-sensing, Sens.Actuators A: Phys. (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.sna2012.12.024.
10. Некрасов Я.А., Моисеев H.B., Люкшонков P. Г., Павлова СВ., Улучшение эксплуатационных характеристик отечественного микромеханического гироскопа RR-типа / XXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам, 2014, стр. 226-235.10. Nekrasov Ya.A., Moiseev H.B., Lyukshonkov P. G., Pavlova SV., Improving the operational characteristics of the domestic RR-type micromechanical gyroscope / XXI St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 2014, pp. 226-235.
11. Результаты исследования МЭМС-гироскопа с температурной самокомпенсацией / Некрасов Я.А., Люкшонков Р. Г. // XX II Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам, 2015 г - С288 - 293.11. Results of the study of a MEMS gyroscope with temperature self-compensation / Y. A. Nekrasov, R. G. Lukshonkov // XX II St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 2015 - C288 - 293.
12. Справочник по нелинейным схемам: Проектирование устройств на базе аналоговых функциональных модулей и интегральных схем. Под ред. Шейнголд Д.Х. / М.: Мир, 1977.12. Handbook of nonlinear circuits: Designing devices based on analog function modules and integrated circuits. Ed. Sheingold D.Kh. / M.: Mir, 1977.
13. A. Ismail et al A HIGH PERFORMANCE MEMS BASED DIGITAL-OUTPUT GYROSCOPE. Transducers, 2013, Barcelona, 16-20 June 2013.13. A. Ismail et al A HIGH PERFORMANCE MEMS BASED DIGITAL-OUTPUT GYROSCOPE. Transducers, 2013, Barcelona, 16-20 June 2013.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019118200A RU2714870C1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Micromechanical gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019118200A RU2714870C1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Micromechanical gyroscope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714870C1 true RU2714870C1 (en) | 2020-02-19 |
Family
ID=69626191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019118200A RU2714870C1 (en) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | Micromechanical gyroscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714870C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011133682A1 (en) * | 2010-04-20 | 2011-10-27 | Guiti Zolfagharkhani | Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods |
RU2535248C1 (en) * | 2013-08-21 | 2014-12-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Micromechanical gyroscope |
RU2626570C1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-07-28 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Micromechanical gyroscope rr-type |
RU178349U1 (en) * | 2017-11-23 | 2018-03-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" | Micromechanical gyroscope |
-
2019
- 2019-06-11 RU RU2019118200A patent/RU2714870C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011133682A1 (en) * | 2010-04-20 | 2011-10-27 | Guiti Zolfagharkhani | Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods |
RU2535248C1 (en) * | 2013-08-21 | 2014-12-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Micromechanical gyroscope |
RU2626570C1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-07-28 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Micromechanical gyroscope rr-type |
RU178349U1 (en) * | 2017-11-23 | 2018-03-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" | Micromechanical gyroscope |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8087295B2 (en) | Dual-axis resonator gyroscope | |
RU2388999C1 (en) | Micromechanical gyroscope (versions) and adjustment methods thereof, based on using amplitude-modulated quadrature testing effect | |
JP4458441B2 (en) | Tuning fork gyro with split electrodes | |
US5806364A (en) | Vibration-type angular velocity detector having sensorless temperature compensation | |
JP6451779B2 (en) | Microelectromechanical gyroscope and method of operating microelectromechanical gyroscope | |
RU2327110C2 (en) | Method of measuring angular velocities/accelerations with use of coriolis gyroscope-angular velocity sensor, as well as coriolis gyroscope, which is suitable for this purpose | |
JP6278604B2 (en) | Vibration gyro with bias correction function | |
JP2013253958A (en) | Vibration gyro having bias correction function | |
US11493531B2 (en) | Resonator electrode configuration to avoid capacitive feedthrough for vibrating beam accelerometers | |
JP2001264072A (en) | Angular velocity sensor | |
RU2344374C1 (en) | Electrode structure for micromechanical gyroscope and micromechanical gyroscope with such structure (versions) | |
US11249106B2 (en) | Methods for closed loop operation of capacitive accelerometers | |
RU2714870C1 (en) | Micromechanical gyroscope | |
RU109851U1 (en) | WAVE SOLID GYROSCOPE BASED ON THE SYSTEM OF RELATED RESONATORS USING THE STANDING WAVE EFFECT | |
RU2447403C1 (en) | Micromechanical gyroscope | |
RU2296301C1 (en) | Method and device for measuring movement of movable mass of micro-mechanical gyroscope along axis of secondary oscillations | |
RU2320962C1 (en) | Electrode structure for micro-mechanical gyroscope and micro-mechanical gyroscope on base of that structure | |
Weidlich et al. | Modular Probecard-Measurement Equipment for Automated Wafer-Level Characterization of High Precision MEMS Gyroscopes | |
RU2714955C1 (en) | Method for compensation of in-phase interference in micromechanical gyroscope | |
RU2308682C1 (en) | Method of adjusting resonance frequency of suspension of movable mass of gyroscope | |
RU2626570C1 (en) | Micromechanical gyroscope rr-type | |
RU178349U1 (en) | Micromechanical gyroscope | |
RU2347191C1 (en) | Method of fine tuning of resonant frequency of suspension of mobile mass of micromechanical gyroscope on axes of secondary oscillations and micromechanical gyroscope | |
Sung et al. | Resonant loop design and performance test for a torsional MEMS accelerometer with differential pickoff | |
RU2316731C1 (en) | Method for adjusting resonance frequency of mobile mass suspension of micro-mechanical gyroscope with deep check connection on basis of speed of movement of mobile mass along secondary oscillations axis and a micro-mechanical gyroscope |