SE443449B - Vibrerande avkennare - Google Patents

Description

7901541-s 2 fhågot annan frekvens vid inriktning med den andra axeln. Vid varje annat läge kommer vibrationsmönstret att bestå av en superposi- tion av dessa två normalmoder för vibration.

För att bibehålla vibrationsmönstrets amplitud måste den energi som förloras av resonatorn under vibration återställas.

Ett sätt att åstadkomma detta visas i amerikanska patentskriften 3 719 07k, som tidigare omnämnts, varvid resonatorn matas para- metriskt medelst en cirkulär påverkningselektrod. Termen "para- metrisk" förklaras i beskrivningen till nämnda amerikanska patent- skrift 3 719 074: genom att modulera en parameter i det med högt Q-värde utförda systemet vid en frekvens, som är dubbelt så hög som systemets naturliga frekvens för att övervinna dess dämp- ning kommer matningen att bli vad som betecknas som parametrisk.

Hittills har det emellertid ej insetts att man inför ett relativt stort driftfel, om ej de två komponenterna av vibrationsmönstret ligger i fas med varandra, eftersom i annat fall parameterdrivningen kommer att driva komponenterna preferen- tiellt. Det har nu insetts att det är fördelaktigt att hålla hela resonatorrörelsen vid en enda frekvens och fas, oberoende av mönsterläget samt vidare att när ljudgyrot drivas som ett inte- grerande gyro, onoggrannheter införes i storleken av den mönster- rotation, som erhålles genom enipålagd rotation, såvida ej hela resonatorn vibrerar i en enda frekvens och med en enda fas. Det bör framhållas att frekvensen, ehuru singulär, ej nödvändigtvis är konstant och kan variera med mönsterrotationen.

Ovanstående och andra, av den fortsatta beskrivningen framgående framsteg, fördelar och egenskaper erhålles enligt upp- finningen genom en vibrerande avkännare av rotationsrörelse, I vilken företer de i patentkrav 1 angivna kännetecknen.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i anslutning rítningarna visat utföringsexempel. Pig. 1 visar ett till ett 1 tvärsnitt genom ett utföringsexempel av en avkännare konstruerad i enlighet med uppfinningens principer, varvid snittet är taget utefter linjen 1-1 i fig. 6 och i pilarnas riktning. Pig. 2 är en planvy underifrån av en avkännare, med vissa delar borttagna och delvis i tvärsnitt. Big. 3 är en partiell vy uppifrån av av- kännaren, med delar eliminerade och i genomskärning. Pig. l+ visar ett tvärsnitt utefter linjen 4-4 i fig. 1 i pilarnas riktning, och med vissa detaljer borttagna. FIg. 5 visar en sidovy av ett 7901541-8 rdrivhölje för en avkännare, med diskreta och církulära drivelekt- roder. Fig. 6 är en vy enligt linjen 6-6 i fig. 5, i pilarnas riktning. Pig. 7 visar schematiskt elektrodstrukturen i av- kännaren. Fig. 8 är ett schematiskt blockschema över en krets för signalbehandling och styrning för avkännaren. Pig. 9 och 9A visar ett detaljerat blockschema över ketsar för elektroddriv- ning, utgörande en del av de i fig. 8 schematiskt visade kretsar- na.

I figurerna, exempelvis i fig. 1, visas ett utförings- exempel av en vibrerande rotationsavkännare (ljudvâgsgyro) i en- lighet med uppfinningens principer, allmänt betecknad 10. Ljud- vågsgyrot 10 är ett enaxligt instrument, som innefattar ett halv- sfärsformat, tröghetskänsligt element, utgörande en resonator, som allmänt betecknas 12, vilken har ett i ett stycke därmed utfört skaft 114, anordnat vid halvsfärens pol. Resonatorn är utförd av smält kvarts ochgjord så likformig som möjligt utefter varje' longítudlinje.

Ett drivarhölje, allmänt betecknat 16, uppbär resona- torn 12 utefter en ingångsaxel, som sträcker sig genom resonatorns pol, och även detta hölje är utfört av smält kvarts. Höljet 16 har en mittpassage 18, i vilken skaftet 1H är upptaget. Skaftet 14 är fästat vid ytan till passagen 18 medelst ett fästmaterial, såsom ett silverimpregnerat smältglasmaterial. Höljet 16 är för- sett med drfislektroder av krom, vilka är pläterade på dess sfäriska ytteryta, såsom framgår av fig. 5 och 6. Dessa driv- elektroder innefattar en cirkulär drivelektrod, betecknad C, samt sexton diskreta drivelektroder, betecknade P1-F16. Vissa av elektroderna P1-F16 är elektriskt sammankopplade via en kvartskretsplatta 20, som uppbär sex ledande ringar R1-R6. Var- je ring sammankopplar flera drivelektroder tillsammans via passager 22, vilka sträcker sig genom kortet 20. Ytorna till passagerna 22 är pläterade med elektriskt ledande material för att utföra elektrisk kontakt mellan ett lämpligt urval av ringarna R1-R6 och elektroderna F1-F16. Som kommer att beskrivas noggrannare nedan, användes drivelektroderna P1-F9 för att starta resonatorns 12 vibration. Efter start sammankopplas drivelektro- derna F1-F16 i grupper om fyra (separerade med 900) för fasstyr- ning av gyrot.

Inner- och ytterytorna till resonatorn 12 är 7901541-8 rkrompläterade, med qndantag för kant- eller läppartiet. Elekt- risk kontakt med ytterytan till resonatorn sker.via ytan till passagen 18 i höljet 16, och via passagen 24 genom skaftet 14.

Elektrisk kontakt med resonatorns inneryta 12 sker från skaftets 14 ytterytas pläterade parti till det krompläterade område, som betecknas 26, på drivhöljet 16, och passagens 28 pläterade yta, såsom framgår av fig. 1, 5 och 6. Elektrisk kontakt med den para- metriska drivelektroden C sker genom den pläterade ytan till passagen 30. Elektrisk kontakt med sex av drivelektroderna sker direkt genom den pläterade ytan till passagerna 32-42 enligt fig. 1 och 2, medan de återstående elektroderna sammanbindes med dessa sex via kretskortet 20. Passagerna 18, 28, 30 och 32-42 är herme- tiskt tätade med lock HH-60, sedan lämplig atmosfär åstadkommíts kring resonatorn 12.

Gyrot 10 innefattar vidare ett avkänningshölje, all- mänt betecknat 62. Enheten 62 innefattar ett i smält kvart utfört avkänningshölje 64 med passager för upptagning av åtta separata kvartsavkännarstavar 66-80. Varje avkännarstav har en diskret kromavkännarkudde, och dessa betecknas respektive P1-P8 (se fig. 4), vilka är pläterade på dess sfäriska yta. Avkännarhöljet 64 är förenat med drivhöljet 16 medelst en monteringsring 90.

Elektrisk förbindelse med de enskilda avkänningselektroderna sker via en pläterad yta 92 till det spår QU, som är upptaget i respek- tive avkännarstavar 68-80. Den pläterade ytan 92 är sammankopplad med en ledning 96, som sträcker sig genom en passage 98 i ett hölje 100 och gör elektrisk kontakt med en pläterad yta 102, ut- förd i höljet 100. Utgångsledare för avkänning, vilka ej är visade, är kopplade till den pläterade ytan 102. Ett lock 10H försluter hermetiskt passagen 98. Avkänningsstavarna 66-80 är fästade vid ytorna till passagerna i höljet BH medelst ett elekt- riskt ledande limmaterial, som bildar en skärmningskopp 106, som omger avkänningskuddarna P1-P8. Locket 100 tätar hermetiskt de passager, som upptar avkänningsstavarna 66-80.

Avkänningskuddarna P1-P8 har företrädesvis lika stora areor med líkformiga gap anordnade mellan kuddarna och resonatorn 12, så att man får lika stora kapacitanser. Resonatorns 12 inner- yta ligger på jordpotential, medan dess ytteryta exempelvis kan hållas vid 90 volts likspänning. Spänningen på avkänningskuddarna P1-P8 beror av spänningsgradienten i gapet mellan avkänningskuddarna 7901541-8 f' . . och resonatorn, nar resonatorn 12 böges. Om exempelvis resonatorn ändrar läge med ett avstånd motsvarande 1% av gapet, kommer 1% av spänningen på resonatorn att kopplas till avkänningskudden. Av- känningssignalen förstärkes och ledes tillbaka till skärmkoppen 105 för att förhindra eventuell läckning mellan avkänningskuddarna och de andra elektriska kretsarna. ' Resonatorn 12 exciteras genom pâläggning av en periodisk spänning till drivelektroderna P1 och P9 för att upp- rätta ett elliptiskt vibrationsmönster. Som framgår av fig. 7, definierar avkänningselektroderna P1, P3, P5, P7 och drivelektro- derna P1, P5, P9, F13 axlar betecknade A, -A (hädanefter kallade axeluppsättningen A), medan avkänningselektroderna P2, PH, P6, P8 samt drivelektroderna P3, P7, P11, P15 definierar axlar A', -A' (hädanefter kallade axeluppsättningen A'), vilka är åtskilda från axeluppsättningen A med HSO. Antinoderna för det elliptíska vibrationsmönstret kan ligga vid en godtycklig vinkel 9 i för- hållande till axeluppsättningen A' i resonatorn 12. När mönstret ligger exakt utefter axeluppsättningen A, kommer axeluppsätt- ningen A' att definiera ett läge, där det ej föreligger någon fundamentalkomponent för vibrationsmnstret. På liknande sätt gäller att när mönstret ligger exakt utefter axeluppsättningen A', ingen fundamentalkomponent av vibrationsmönstret kommer att ligga utefter linjer definierade av axeluppsättnigen A. När mönstret ligger utefter någon annan axeluppsättning, som bildar en vinkel G i förhållande till axeluppsättningen A', kommer fundamental- komponenter att föreligga utefter axeluppsättningarna A och A', vilka är proportionella mot sin 29 respektive cos 29. När resona- torn 12 vibrerar, kommer en sinusformad signal att uppträda vid avkänningselektroderna P1, P5 och P3, P7, vilken har en amplitud, som är proportionell mot värdet på sinus för 29. En sinusformad signal kommer även att uppträda vid avkänningselektroderna P2, P6 och P4, P8, vilken har en amplitud, som är proportionell mot kosinusvärdet på 29. Signalerna vid avkänningskuddarna P1-P8 an- vändes för att identifiera läget 9 för mönstret. Signalerna an- vändes även för att framställa styrspänningar för anbringande på den cirkulära drivelektroden C för att upprätthålla en förutbe- stämd amplitud för vibrationsmönstret och för att anbringas på vissa av de diskreta drivanordningarna F1-F16, för att hålla komponenterna av mönstret utefter axeluppsättningarna A och A' i 7901541-8 rfas med varandra. Drivelektroderna P2, P6, P10, F14 är för- skjutna med 22,5° från axeluppsättningen A utefter en axelupp- sättning betecknad B, -B (hädanefter kallad B), medan drivelektro- derna P4, P8, F12, P16 är förskjutna med 22,5° från axeluppsätt- ningen A', utefter en axel betecknad B', -B' (hädanefter kallad B').

Om vi nu betraktar fig. 8, ser vi att avkännings- kuddarna P1 och P5 är sammankopplade för att ge en ingångssignal till en buffertförstärkare 110, vars utsignal är kopplad till den icke-inverterande ingången på en dífferentialförstärkare 112 och till den inverterande ingången på en differentialförstärkare 114.

Avkänningskuddarna P3 och P7 är sammankopplade och kopplade som ingång på en buffertförstärkare 116, vars utsignal är kopplad till den inverterande ingången på differentialförstärkaren 112 och till den icke-inverterande ingången på differentialförstärka- ren 114. Signalerna på kuddarna P1 och P5 är identiska. Signaler- na på kuddarna P3 och P7 är också identiska men ligger 180° ur fas i förhållande till signalerna på kuddarna P1 och P5. Genom differentiell addering av signalerna på kuddarna P1 och P5 med signalerna på kuddarna P3 och P7 erhålles en utsignal As, som är dubbelt så stor som amplituden för signalen på kuddarna P1 och P5 och representerar en elektrisk analogsignal för den del av den mekaniska moduleringen, dvs. den radiella förflyttningen utefter axeluppsättnigen A. Signalerna AS har formen A0 sin 29 sin wt, där A0 sin 29 är amplituden för komponenten för vibrationen ut- efter axeluppsättningen A', varvid 9 är vinkeln för vibrations- mönstret i förhållande till axeluppsättningen A', medan sin wt motsvarar den tidsvaríerande delen av vibrationsmönstret.

Signalerna från kuddarna P2 och P6 är kopplade som ingångar till en buffertförstärkare 118, vars utgång är kopplad till den icke-ínverterande ingången på en differentialförstärkare 120 och tillthn inverterande ingången på en differentialför- stärkare 122. Avkänníngskuddarna Ph och P8 är sammankopplade och levererar en ingångssignal till buffertförstärkaren 124, vars utgång är kopplad till den inverterande ingången på differential- förstärkaren 120 och till den icke-inverterande ingången på dífferentialförstärkaren 122. Detta anangemang alstrar en utsig- nal, betecknad A'S, vilken är proportionell mot den mekaniska moduleringen utefter axeluppsättningen A'. Signalen As' har 7901541-8 *formen A0 cos 29 sin wt, där A0 cos 29 är amplituden för vibra- tionsmönstret utefter axeluppsättningen A'. De signaler som är betecknade -As och -AS'är spegelbilder av signalerna AS respek- tive AS'. Utsignalerna från buffertförstärkarna 110, 116, 118 och 124 användes även för att driva de skärmkoppar som omger kuddarna P1, P5; P3, P7; P2, P6; respektive P4, P8, för att reducera kapacitiv läckning och kopplingseffekter till intill- liggande kuddar och jordade ytor. Signalerna :AS och ÉAS' utgör ingångssignaler till en elektroddrivkrets 126, vars ändamål är att upprätthålla hela resonatorörelsen vid en enda frekvens och en förutbestämd amplitud samt tillförsäkra att komponenter till mönstret ufter axeluppsättningarna A och A' ligger i fas, genom påläggning av lämpliga signaler till elektroderna C och P1-F16.

Signalerna :As och ÉAS' utgör även ingångar till en beräknings- krets 128 för beräkning av vinkel, och som bestämmer mönster- läget G.

I fig. 9 och 9A visas elektroddrivkretsen 126 mera detaljerat. Signalerna AS och AS' ledes till en RMS-detektor 129, som alstrar en likspänning, som är lika med kvadratroten av summen av kvadraterna av de tvâ ingångssignalerna, dvs. magni- tuden av deras vektorsumma. Ändamålet med den parametriska driv- kretsen är att upprätthålla ett vibrationsmönster med konstant amplitud. För att åstadkomma detta jämföres utsignalen från detektorn 129 vid 130 med en referenslikspänning A0, motsvarande önskad amplítud för resonatorvibrationen. En eventuell felsignal vid utgången från adderaren 130 ledes till en förstärkande och slingkompenserande krets 132, som tillförsäkrar stabilitet för amplitudstyrningsslingan. Utsignalen från kretsen 132 utgör styr- signal till en drivenhet 13H, vilken anbringar en spänning mel- lan resonatorns yttre yta och den cirkulära elektrodens C om 0-400 volt likspänning från en spänningsförsörjningsenhet 136, beroende på det utvecklade felet. Nivån på den spänning som på- lägges på den oirkulära elektroden C är sålunda tillräcklig för att hålla magnituden för vektorsumman av vibrationskomponenterna utefter axlarna A och A' lika med en referensamplitud. Spänningen lägges pa elektroden C med en frekvens 2wÛ, där wo är ett av mönsterläget beroende, viktat medelvärde för frekvenserna för signalerna As och As'. Den signal som lägges på den cirkulära elektroden C, alstrar en pumpverkan på resonatorn 12, vilken förstärker resonatorns naturliga rörelse, när den vibrerar, 7901541-8 :varigenom den energi som förloras under vibrationerna äter fylles på. En referenssignal vid en frekvens om WO erhålles från en fas- låst slinga, allmänt betecknad 138, som innefattar en fasdetektor 140, ett filter 1H6, en spänningsstyrd oscillator (VCO) 1H8 och en divisionskrets 150. En logisk krets 152 avkänner utgångssig-_ naler från divisionskretsen 150 och utbildar en fyrkantvågsformad signal med frekvensen Zwo, samplingspulser, som uppträder vid referenssignalens överkorsningspunkter vid 0 och 1800, samt med 0, 77/H, Tf/2 och 7ï fasförskjutna signaler, vilka är använd- bara för demoduleringsändamål. 1 Som tidigare angivits, är frekvensen för referens- signalen ett viktat medelvärde för frekvenserna av signalerna AS och AS'. Större vikt gives åt frekvensen för den signal, som har större amplitud. Detta uppnås genom att detektera kvadraturinne- hållet i signalerna AS och As' relativt referenssignalen och justera WU, så att summan av kvadraturkomponenterna för signaler- na As och AS' drives mot noll. Därför ledeäsignalerna AS', -AS, AS', -As' till kvadraturdetektorer 160-166, vilka är samplings- och hållkretsar, som utvecklar likspänníngar angivande det kvadraturinnehåll som föreligger i ingångssignalerna vid över- korsningspunkterna vid 0 och 180°.för referenssignalen. Utsig- nalerna från detektorerna 160 och 152 summeras i kretsen 168 och förstärkes och filtreras i kretsen 170 för att alstra en likspän- ningssignal, betecknad SIN QUAD, som motsvarar medelvärdet för kvadraturen eller komponenten som är ur fas i signalen As i för- hållande till referenssignalen. På samma sätt summeras utsigna- lerna från detektorerna 16% och 166 i kretsen 172 och förstärkes och filtreras i kretsen 17k för att alstra en likspänningssignal betecknad COS QUAD, vilken motsvarar medelvärdet på kvadraturen eller den ur fas varande komponenten för signalen As' relativt referenssignalen. Signalerna AS och As' ledes till en kvadrant- detektor, allmänt betecknad 176 och som innefattar demodulatorer 178 och 180, filter 182 och 184, komparatorer 186 och 188 samt logiska kretsar 190. Kvadrantavkodaren 176 styr polarítetsström- ställare 192 och 196 på sådant sätt, att den detekterade signalen SIN QUAD inverteras när mönstret ligger i tredje och fjärde kvadranten samt styr polaritetsströmställare 19k och 198 så att signalen COS QUAD inverteras, när mönstret ligger i andra och 7901541-8 rtredje kvadranten. Sígnalerna SIN QUAD och COS QUAD ledes till en adderingskrets 200 för att alstra en signal QUAD 22. Signalen QUAD I ledes till en krets 202 med förstärkning och sling- kompensering, vilken ger integrerande och proportionell styrning för att tillförsäkra frekvensstyrningsslingans stabilitet. Ut- signalen från kretsen 202 går till den spänningsstyrda oscilla- torn 148 via en strömställare 20k, vilken tillslås efter det att anordningen startats på sätt som kommer att nedan beskrivas.

Eftersom nivån på signalerna SIN QUAD och COS QUAD är en funktion av amplituden hos signalerna AS och AS', kommer ínjusteríngen av den spänningsstyrda oscillatorn 148 att viktas till förmån för frekvensen för den större av de båda signalerna As och AS'.

Fasfelskorrektion uppnås genom att lägga lämpliga likspänningar på de fyra elektroderna utefter axeluppsättningarna A, A', B och B'. Det är möjligt att visa att den kraft som alstras av en likspänning på en uppsättning av fyra ortogonala kuddar verkar som en negativ fjäder, vilket tenderar att sänka frekvensen för rörelse på den axel, där spänningen anbringas. För att styra fasen för A' i förhållande till A när mönstret ligger utefter A måste en likspänning påläggas utefter B eller B', beroende på om A' släpar efter eller ligger före A. Om exempelvis mönstret ligger huvudsakligen utefter A med A' liggande före A, som bör en likspäinflg läggas utefter B för att minska frekvensen av B- komponenten hos resonatorrörelsen, varigenom man reducerar det observerade fasskiftet i A'. Den spänning som skall pâläggas beror av fasfelet och av mönsterläget.

Fasstyrníngskretsarna innefattar en adderare 210, vilken på sin utgång alstrar en signal QUAD A, vilken likställer skillnaden mellan kvadraturinnehàllet i signalerna AS och AS', dvs. skillnaden mellan SIN QUAD och COS QUAD. Tecknet för QUAD A göres godtyckligt positivt, om COS QUAD är större än SIN QUAD, och negativt om SIN QUAD är större än COS QUAD, genom styrning av polaritetsströmställarna 194 och 198. I första kvadranten är värdet SIN QUAD inverterat och adderas till det icke-inverterade värdet COS QUAD. I den andra kvadranten adderas värdena SIN QUAD och COS QUAD utan polaritetsvändning. I den tredje kvadranten inverteras COS QUAD och adderas till det icke-inverterade värdet SIN QUAD. I fjärde kvadranten inverteras och adderas både SIN QUAD och COS QUAD. Utsignalen från adderaren 210 är sålunda alltid 7901541-8 10 rskillnaden mellan kvadraturkomponenterna för AS och As' och är positiv om COS QUAD är det större värdet eller negativ om SIN QUAD är det större värdet. Denna signal QUAD A matas till en förstärkande och slingkompenserande krets 212 för uppnående av slingstabilitet och därefter till var sin ingång pâ multiplicerar- na 216 och 218. Multiplioerarnas 216 och 218 andra ingångssignaler, nämligen š%%-äg1/2 samt êgš-ÉÉ1/2 medför kompensering för det faktum att den kraft som anbringas på resonatorn är proportionell mot kvadraten på den spänning som anbringas på drivelektroderna och tar även hänsyn till beroendet av mönsterläget på de rela- tiva spänningar som skall läggas på de diskreta drivelektroderna för att eliminera eventuell fasskillnad. Ingàngssignalerna š%%-ÉÉQ1/2 och %%š-ëå-1/2 erhålles lämpligen genom vinkelutläs- ningsberäknaren 128. Utsignalerna från multípliceringsenheten 216 styr andelen av de H00 volt likspänning som skall läggas på A-axelns elektroder P1, P5, P9, F13 och A'-axelns elektroder F3, P7, F11 och F15 från spänningsförsörjningen 136 via drivenheterna 220, 222 respektive 224. Utsignalen från multipliceringsenheten 218 styr vilken andel av de 400 volt växelspänning som skall ledas till B-axelns elektroder P2, P6, F10, F1H och Blaxelns elektroder FU, F8, F12 och F16 via drivenheterna 226 respektive 228. Utsig- nalen från multipliceraren 218 ledes till B-axelns drivelektro- der P2, P6, P10 och F14 eller till B'~axelns elektroder FU, P8, F12 och F16, beroende på utsignalens tecken. Utsignalen från multípliceraren 218 anbringas via inverteraren 230 till driven- heten 228, så att drivenheten 228 aktiveras när utsignalen från multipliceraren 218 är negativ. Drivenheten 226 aktiveras när utsignalen från multiplikatorn 218 är positiv. Pâ samma sätt är en inverterare 232 kopplad mellan multipliceraren 216 och driv- enheten 224 för att ange att A*-elektroderna P3, F7, F11 och F15 är drivna, när utsignalen från multipliceraren 216 är negativ, medan A-elektroderna F1, P5, P9 och F13 är drivna, när utsigna- len från multipliceraren 216 är positiv.

För att starta resonatorns 12 oscillation inkopplas spänningsförsörjningen 136 períodiskt till drivelektroderna P1, P9 via drivenheten 220. En komparator 240 komparerar resonator- amplituden, sådan den detekteras vid 129, med en referensspän- ning. Så länge som resonatoramplituden ligger under referens- värdet, kommer komparatorn att låta strömställarna 2k2 och 2HH 7901541-8 11 fvara slutna och upprätthåller via invertearen 2H6 strömställaren 204 öppen. Detta medför att signalen AS anbringas i den faslåsta slingan 138 och till förstärknings- och fasskiftkretsarna 248.

Kretsarna 248 skiftar ingàngssignalen, så att utsignalen till drivenheten 220 ligger före signalen AS med H50. Drivenheten 220 svarar bara på positiva signaler, så att spänningsförsörjningen 136 blott lägges på kuddarna F1 och P9 under den positiva halv- cykeln för AS', varigenom man får en pumpningsverkan, som hjälper resonatorns 12 naturliga rörelse utefter axeln motsvarande P1, P9, varigenom amplituden för toppvibrationen bringas upp till H,3 volt likspänning. Därefter styres den spänningsstyrda oscilla- torn av signalen QUADI2, och resonatoramplituden upprätthålles av utsignalen från drivenheten 130.

Det beskrivna utföringsexemplet av en vibrerande rotationsavkännare i enlighet med uppfinningen förmår upprätt- hålla resonatorns rörelse vid en förutbestämd amplitud och vid en enda frekvens och fas, oberoende av mönstrets läge.

Som framgår av beskrivningen, uppvisar denna para- metriskt drivna ljudvågsgyro en mycket låg drifthastighet för den parametriska drívningen, samt en konstant skalfaktor mellan pålagd rotation och därav följande vinkelutläsning, varför ett användbart och noggrant instrument erhålles.

Claims (9)

7901541-8 22 Patentkrav

1. Vibrerande avkännare av rotationsrörelse, inne- fattande en resonator anordnad att upprätthålla ett vibrations- mönster i ett plan, vinkelrätt mot en íngångsaxel, samt medel (18, 14) för uppbärande av resonatorn utefter ingângsaxeln, k ä n n e t e c k n a d av att medel (126) är anordnade att av- känna resonatorns (12) rörelsekomponenters fas utefter en första och en andra axel (A och A'), vinkelräta mot ingångsaxeln och åtskilda med en förutbestämd vinkel, för påläggning av krafter på resonatorn för elimínering av eventuell fasskillnad mellan resonatorrörelsens komponenter utefter den första och andra axeln, för att dymedelst bibehålla resonatorns rörelser vid en enda frekvens och fas, oberoende av mönsterläget.

2. Avkännare enligt krav 1, vari medel är anordnade för upprätthållande av en förutbestämd amplitud för resonatorns rörelse, varjämte medel finnes för detektering av vibrations- mönsterläget, k ä n n e t e c k n a d av att medlen (126) an- ordnade att avkänna resonatorrörelsens faskomponenter utefter första och andra axlar (A och A') vinkelräta mot ingångsaxeln och åtskilda från varandra med en förutbestämd vinkel, är anord- nade att pålägga en kraft på resonatorn (12) utefter en eller flera av fyra axlar, inklusive den första och den andra axeln och åtskilda med hälften av den förutbestämda vinkeln för att därvid eliminera eventuell fasskillnad mellan resonatorrörelsens kompo- nenter utefter den första och andra axeln och bibehàlla resonator- rörelsen vid en enda frekvens och fas, oberoende av mönsterläget.

3. Avkännare enligt krav 1 eller 2, där resonatorn är anordnad att upprätthålla ett ellíptiskt vibrationsmönster i det nämnda, mot ingångsaxeln vinkelräta planet, k ä n n e t e c k- n a d av att den förutbestämda vinkel, som skiljer den första och den andra axeln (A och A') är #50.

4. 14. Avkännare enligt krav 3, vari resonatorn har 'ö 7901541-8 rhalvsfärisk form och ingângsaxeln sträcker sig genom resonatorns pol, k ä n n e t e c k n a d av att styrmedel (126) är anordna- de att upprätta och vidmakthålla ett elliptiskt vibrationsmönster enligt ovan, med en förutbestämd amplitud och en frekvens mot- svarande ett viktat medelvärde mellan resonatorns (16) två resonansfrekvenser, och vilka styrmedel innefattar medel anordnade att avkänna vibrationsmönstret utefter två axeluppsätt- ningar (A och A'), åtskilda med 450 enligt ovan, för pâläggning av en negativ fjäderkraft i diskreta lägen utefter resonatorns periferi för upprätthållande av vibrationsmönstret utefter de nämnda axeluppsättningarna i fas.

5. Avkännare enligt krav 3, vari resonatorn har halv- sfärisk form, ingångsaxeln sträcker sig genom resonatorns pol, samt medel är anordnade för att starta ett elliptiskt vibrations- mönster i resonatorn, k ä n n e t e c k n a d av att medel är anordnade att alstra elektriska signaler motsvarande det nämnda vibrationsmönstret utefter första och andra axeluppsättníngar, åtskilda med 450 enligt ovan, medel är anordnade att avkänna nyssnämnda signaler för att pålägga en parametrisk kraft pä resonatorn (12) för upprätthållande av ett förutbestämt topp- värde för vibrationsmönstret, varjämte medel är anordnade att avkänna de nämnda signalerna för att pålägga en negativ fjäder- kraft på resonatorn utefter ur fyra axeluppsättningar, åtskilda med 22,50, valda axeluppsättningar för uppräfihållande av vibra- tionsmönstrets komponenter utefter de nämnda avkänningsaxelupp- sättningarna i fas.

6. Avkännare enligt krav 3, vari resonatorn är halv- sfäriskt formad och anordnad att uppvisa ett elliptiskt vibra- tionsmönster, varjämte ingångsaxeln sträcker sig genom resona- torns pol, k ä n n e t e c k n a d av att avkänningsmedel (P1- P8) är anordnade att alstra elektriska signaler svarande till en mönsterrörelse utefter nämnda första och andra axeluppsätt- ningar, vilka är åtskilda med HSO, en cirkulär elektrod (C) är upptagen i bärmedlen (16) och anordnad nära en yta till resona- torn (12), första, andra, tredje och fjärde uppsättningar av fyra ortogonala elektroder (P1-F16) är uppburna av bärmedlet in- vid en yta av resonatorn utefter fyra axeluppsättningar, åtskilda med 22,50 enligt ovan, samt styrmedel (126) är anordnade för att avkänna de elektriska signalerna och anbringa en styrspänning på 7901541-8 H :den cirkulära elektroden, med en amplitud och frekvens som är tillräcklig för att upprätthålla en förutbestämd toppamplitud för vibrationsmönstret oberoende av mönsterläget och för pålägg- ning av en lämplig spänning till vissa av de nämnda uppsättningar- na av diskreta elektroder för upprätthållande av vibrations- mönstrets komponenter utefter nämnda första och andra axelupp- sättningar i fas. u

7. Avkännare enligt krav 3, vari resonatorn är halv- sfäriskt formad, k ä n n e t e c k n a d av att i drivmedlen ingår en cirkulär drivelektrod (C) och första, andra, tredje och fjärde uppsättningar av diskreta, ortogonala drivelektroder (P1- P16), höljemedel (16) för drivelementen anordnade att uppbära de cirkulära drivelektroderna och de diskreta drivelektroderna, nära men på något avstånd från resonatorns ena sida, varvid den första och andra uppsättningen av diskreta drivelektroder är anordnade på ett avstånd från varandra av H50 och definierar första och andra axeluppsättningar, de tredje och fjärde drivelektrodupp- sättningarna är förskjutna från varandra med 450 och definierar tredje och fjärde axeluppsättningar, anordnade mellan nämnda första och andra uppsättningar, avkänningsmedel (P1~P8) är an- ordnade att avkänna resonatorröelsen utefter den första och andra axeluppsättningen och innefattar första och andra uppsätt- ningar av diskreta, ortogonala avkänningselektroder, höljemedel (SH) för avkännare är anordnade att uppbära avkänningselektroder- na nära men på något avstånd från resonatorns andra sida, styr- medel (126) är inkopplade till avkänningsmedlen och drivmedlen och svarar till ingângssignaler från avkänningsmedlen för av- givande av en styrspänning med en amplitud och frekvens, som är tillräckliga för att upprätthålla ett elliptiskt vibrations- mönster i resonatorn G2) vid ett medelvärde för de två resonans- frekvenserna för resonatorn samt en förutbestämd amplitud, som är oberoende av vibrationsmönstrets läge, och varvid styrmedlet är anordnat att pålägga en likspänning på vissa av de ortogonala uppsättningarna av diskreta elektroder för eliminering av eventu- ell fasskillnad mellan komponenterna i vibrationsmönstret utefter den första och andra axeluppsättningen, samt medel (128) är an- ordnade att motta ingångssignaler från avkänningsmedlen för att bestämma vibrationsmönstrets läge. 7901541-8 lš

8. Avkännare enligt krav 3, varvid resonatorn är halvsfärformad, k ä n n e t e c k n ad av att ett i samma stycke gjort skaft (1H) sträcker sig från resonatorns (12) pol och är upptaget i en passage (18) till ett inre hölje (16) för uppbäran- de av resonatorn, att flera drivelektroder är upptagna på inner- höljet och anordnade nära men på något avstånd från den ena sidan av resonatorn, vilka drivelektroder innefattar dels en cirkulär drivelektrod (C) och dels fyra uppsättningar av diskreta driv- elektroder (P1-F16), vardera uppsättning innefattande fyra orto- gonala elektroder, första och andra uppsättningar av diskreta avkänningselektroder, vardera uppsättningen innefattande fyra ortogonala elektroder, upptagna i ett yttre hölje (64) och an- ordnade invid men pà något avstånd från resonatorns andra sida, varjämte ett kretskort (20) är upptaget i innerhöljet och elekt- riskt därvid sammankopplar vissa av de diskreta drivelektroderna, samt inner- och ytterhöljet är sammanfogade medelst medel (90), ,._ I som hermetiskt tätar kring resonatorn.

9. Avkännare enligt krav 3, varvid resonatorn har halvsfärisk form, k ä n n e t e c k n a d av att resonatorn (12) är gjord av smält kvarts och har sin inner- och ytteryta pläterad med ett ledande material, utbildande separata elektroder, att ett därvid fästat skaft (1H) sträcker sig från resonatorns pol, att ett innerhölje (16) är utfört av smält kvarts och har en del- vis sfärisk ytteryta jämte en passage (18) för upptagning av skaftet och uppbärande av resonatorn, flera drivelektroder pläterade på innerhöljet och placerade nära intill men på visst avstånd från resonatorns ena elektrod, vilka drivelektroder in- nefattar en cirkulär drivelektrod (C) och fyra uppsättningar av diskreta drivelektroder (P1-F16), vardera uppsättningen inne- fattande fyra ortogonala elektroder, att ett ytterhölje (64) är utformat av smält kvarts och har en sfärisk inneryta, att första och andra uppsättningar av diskreta avkänningselektroder (P1-P8) är pläterade på innerytan, att varje uppsättning av avkännar- elektroder innefattar fyra ortogonala elektorder, anordnade in- till men pa nagot avstand från resonatorns på den andra sidan anordnade elektrod, att flera passager är anordnade i inner- och ytterhöljet för anordnande av elektriska anslutningar till elekt- roderna på resonatorn, till avkänningselektroderna och till vissa av drivelektroderna, varjämte ett kretskort (20), tillverkat av 7901541-8 IG gmält kvarts och upptaget av innerhöljet, elektriskt förbinder vissa andra av de diskreta drivelektroderna med de tidigare nämnda, vissa drívelektroderna, samt att medel (90) är anordna- de, som förenar inner- och ytterhöljet och hermetískt tätar avkännarens inre.