WO2007115911A2 - Method for operating a vibrating gyroscope and sensor arrangement - Google Patents

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WO2007115911A2
WO2007115911A2 PCT/EP2007/052670 EP2007052670W WO2007115911A2 WO 2007115911 A2 WO2007115911 A2 WO 2007115911A2 EP 2007052670 W EP2007052670 W EP 2007052670W WO 2007115911 A2 WO2007115911 A2 WO 2007115911A2
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excitation signal
sensor arrangement
steps
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Heinz-Werner Morell
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Continental Automotive Gmbh
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    • 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
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    • G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
    • G01C19/5649—Signal processing

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a Vibra ⁇ tion gyroscope and a sensor arrangement having a vibration ⁇ gyroscope which constitutes a resonator and is part of at least one control loop which guide the vibration gyro by switching an excitation signal is excited with a resonance frequency of the vibration gyro, wherein the Vibrating gyro, an output signal is taken, from which the excitation signal is derived by filtering and amplification, wherein after switching on a sensor arrangement with the Vibrationskrei- be before supplying the excitation signal, the resonant frequency is determined.
  • gyroscopes be ⁇ become known, is genüber a major axis radially aligned axes excited at which a vibration gyro in two overall, including a primary and a secondary control loop with respective transducers are hen to the vibrating gyro vorgese ⁇ . If such rotational speed sensors used in vehicles to stabilize the vehicle motion is a function of the rotation rate sensor is immediately after the vehicle In istset ⁇ wetting required. However, this is delayed by the time-consuming search of the resonant frequency of the Vibrationskrei ⁇ sels.
  • a method for operating a vibratory gyroscope is known from German patent application with priority number 10 2005 043 592.0, in which the determination of the resonant frequency of the vibrating gyroscope is effected by exciting the vibratory gyroscope with a signal to a free vibration Exciting signal passes through a predetermined frequency range. Since the resonant frequency of vibration gyros of construction Part to component has large tolerances and further depends on the temperature, the determination derselbigen due to the high quality of the vibratory gyroscope according to the above method take a certain amount of time.
  • Object of the present invention is therefore to shorten this period.
  • This object is achieved according to the invention as ⁇ by that the resonance frequency is determined by the vibration-sensing gyro in a first step excited by an excitation signal to a free oscillation and dependent on the frequency of the excitation signal measuring signal of the sensor arrangement is detected.
  • the frequency of the excitation signal in dependence of the measurement ⁇ is changed signal of the sensor assembly of the previous step verän-, the vibration gyro by the excitation signal to ei ⁇ ner free oscillation excited and detects a dependent on the frequency of the excitation signal measuring signal of the sensor arrangement.
  • the instructions according to the second step are repeated until a predetermined number of steps have been reached, wherein the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive steps is reduced with increasing number of steps.
  • the resonance frequency is determined on the basis of the frequency of the excitation signal of a last step.
  • the inventive method has the advantage that the time span for determining the resonant frequency compared to the method in which the excitation signal passes through a predetermined frequency range (linear sweep) is shortened and thus the vibratory gyroscope after a start (power-on, or reset) faster for measurements is available.
  • the frequency of the excitation signal is within a predetermined frequency range.
  • the frequency range can be selected such that it comprises a resonant frequency of the vibrating gyroscope, the value of which is calculated from a stored value whose temperature dependence and the temperature measured at power up.
  • the stored value is the value which at a predetermined temperature, for example 25 0 C, for a matching method of the vibration gyro or the gyro Vibra ⁇ tion measured containing the sensor arrangement and is stored in egg nem non-volatile memory.
  • the temperature during the adjustment process to be stored in the memory and optionally for the temperature dependence.
  • the frequency of the excitation signal is selected in the first step so that it corresponds to the center frequency of the predetermined frequency range.
  • the time period for determining the resonance frequency can be shortened.
  • the resonance frequency is determined according to the principle of successive approximation, wherein the frequency of the excitation signal is successively changed depending on the measurement signal of the sensor arrangement.
  • the magnitude of the difference is reduced between the frequencies of the excitation signals of two successive steps with increasing number of steps in ⁇ which the amount of the difference is in each case halved.
  • the pre ⁇ sign of the difference is determined as a function of the measurement signal of the sensor arrangement. The sign indicates whether the new frequency of the excitation signal is above or below the old frequency.
  • the principle of successive approximation is used in A / D converters to convert analog to digital Signals applied. With this principle, the determination of the resonance frequency can be carried out particularly effectively.
  • a binary phase position of a phase discriminator of a tracking synchronization device is used as the measurement signal of the sensor arrangement.
  • ge ⁇ uses that the phase position (phase shift between input and output signal of the vibrating gyroscope) in the region of the resonant frequency of the vibrating gyroscope has a sudden course. Based on the phase position, it is thus possible to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonance frequency.
  • Determination of the resonant frequency Test steps performed to determine if there is a unique switching point of the phase discriminator. In this way it can be determined whether the phase discriminator is hysteresis. By a large hysteresis, the exact determination of the Resonanzfre ⁇ frequency can be difficult.
  • Steps by a first one-sided linear approximation wherein the magnitude and the sign of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive linear steps is constant. This allows a very accurate determination of the resonant frequency.
  • a determination of the hysteresis of the phase discriminator ⁇ by a second linear approximation ⁇ SUC gene is chosen opposite to the first linear approximation, that is, when the first sub at the start frequency is half the resonant frequency, the starting frequency of the second is above the resonant frequency.
  • the determined resonant frequency is stored in a memory.
  • the vibration gyro is in the normal application after a power-on or reset particularly fast for measurements available.
  • a sensor arrangement solves the problem by means which excite the vibratory gyroscope in a first step by an excitation signal to a free oscillation and detect a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement and in a second step, the frequency of the excitation signal in dependence ⁇ gtechnik the measurement signal of the sensor arrangement of the previous step change, the vibrating gyroscope excite by the excitation signal to a free vibration and detect a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement.
  • the sensor arrangement of the invention characterized by means which are repeated in wei ⁇ direct steps, the instructions so-according to the second step a long time, until a predetermined number of iterations is reached, whereby the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two sequential steps of is reduced with increasing number of steps and which determine the resonant frequency based on the frequency of the excitation signal of a final step.
  • the means comprise a frequency measuring device, a microcontroller with a non-volatile memory and a frequency synthesizer.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a sensor arrangement with a vibrating gyroscope with the elements used to carry out the method according to the invention
  • Figure 2 shows an embodiment for determining the resonant frequency of a vibratory gyro according to the principle of successive approximation including test steps for determining a unique switching point of a phase discriminator and
  • Figure 3 shows an embodiment of an accurate determination of the resonant frequency by a one-sided linear
  • the sensor arrangement of Figure 1 and parts thereof are shown as block diagrams. However, this does not mean that the sensor arrangement according to the invention is limited to a re ⁇ alization using individual blocks corresponding to the blocks. Rather, the sensor arrangement according to the invention can be realized in a particularly advantageous manner with the aid of highly integrated circuits. In this case, microprocessors can be used, which perform the processing steps shown in the block diagrams with appropriate programming.
  • Vibratory gyros 1 of this type are known, for example, from EP 0 307 321 A1 and are based on the action of the Coriolis force.
  • the vibratory gyroscope 1 represents a high-quality filter, in which the distance between the input 2 and the output 4 is part of a primary control circuit 6 and the distance between the input 3 and the output 5 is part of a secondary control circuit, which is not shown. since its explanation is not required for understanding the invention.
  • the primary control circuit 6 is used to excite vibrations with the resonant frequency of the vibratory gyro 1.
  • the excitation takes place in an axis of the vibratory gyroscope 1, to which the direction of oscillation used for the secondary control loop is offset by 90 °.
  • the signal is split into two components, of which one component can be removed after suitable processing as a signal proportional to the rate of rotation.
  • the primary control circuit 6 has an amplifier 11 for the output signal PO, to which an anti-alias filter 12 and an analog / digital converter 13 are connected. With the aid of multipliers 14, 15, to which carriers TiI and TqI are fed, a splitting into an inphase component (real part) and a quadrature component (imaginary part) takes place. examples then de components pass through each filter 16, 17.
  • the filtered real part is passed a phase discriminator 18 to ⁇ that controls the digital frequency synthesizer 10, whereby a trailing synchronizer (PLL) is closed, which causes the correct phase position of the carrier TiI and TQI ,
  • a carrier Ti2 is generated which passes through a converter 21 and is subsequently modulated in a circuit 22 comprising a modulator and an output driver with the output of a PI controller 19 which receives the filtered imaginary part.
  • Circuit 22 is supplied to the input 2 of the vibratory gyroscope 1 as an exciter signal.
  • PI controller 19 is also a PID controller can play, be provided at ⁇ .
  • a further amplifier 24, a Schmitt trigger 25 and a counter 26 are provided. These serve as a frequency measuring device.
  • a microcontroller 27 controls the individual steps of the method according to the invention and has access to a non-volatile memory 28, which is designed as an EEPROM.
  • Bus system 31 connects the listed components to each other and to the digital frequency synthesizer 10 as well as to the circuit 22.
  • the microcontroller 27 controls the frequency synthesizer 10, the converter 21 and the circuit 22 such that the excitation signals explained in more detail later in connection with FIGS. 2 to 3 are fed to the input 2 of the vibratory gyroscope 1.
  • the control circuit is interrupted (primary open-loop operation) and the vibratory gyroscope 1 excited by a corresponding excitation signal to a free vibration.
  • the calculation of the frequency of the excitation signal can be carried out in the microcontroller 27 by a corresponding software algorithm in the application case (stand-alone operation). It is also conceivable that z. B. in the manufacture of the vibratory gyroscope 1 at a matching step from an external computer via an integrated interface 20 software function calls are called, which are stored in a memory of the microcontroller 27.
  • the tegrated in ⁇ interface 20 may for example be realized as UART, SPI or CAN bus.
  • the frequency of the Anre ⁇ supply signal can, for. B. correspond to the center frequency of a predetermined frequency range.
  • Step determined based on the binary phase position of the phase discriminator of the tracking synchronizing device, whether the frequency of the excitation signal above or below the resonant frequency ⁇ of the vibratory gyroscope 1 is located.
  • the frequency of the excitation signal at ⁇ is changed in the subsequent third step ⁇ changed.
  • the instructions according to the second step are repeated in further steps until a predetermined number of steps is reached, wherein the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive steps with increasing number of steps Steps is reduced.
  • the resonant frequency is the last step he averages based on the frequency of the excitation signal ⁇ .
  • the resonance frequency determined in this way can be stored in the non-volatile memory 28 and is therefore available after a power-on or reset of the vibration gyro 1.
  • Figure 2 shows an exemplary embodiment to determine the Reso ⁇ nanzfrequenz of the vibrating gyroscope 1 according to the principle of successive approximation, including checking steps to determine ⁇ whether a clear switching point of the present Phasendiskrimi- nators 18th
  • two diagrams are ⁇ recorded, each frequency or the frequency grid as abscissa and the steps for determining the resonant frequency are plotted as ordinate.
  • the determination is the Reso ⁇ nanzfrequenz according to the principle of successive approximation with an 8-bit software counters executed.
  • this counter 256 different frequencies can be represented, which are mapped to a predetermined frequency range, so that the minimum frequency corresponds to a counter value of 0 and the maximum frequency to a counter value of 256.
  • the lower diagram are six steps SA-I to SA-6 of the successive approximation, in the upper two last steps SA-7 and SA-8 of the successive approximation and four test steps C-Ia to C-Ib, to determine a unique Switch ⁇ point of the phase discriminator 18, located.
  • the frequency raster of the 8-bit software counter shown in the upper diagram is enlarged in relation to that shown on the lower diagram.
  • the to be ascertained Reso ⁇ nanzfrequenz of the vibration gyro 1 is shown as a vertical line in the diagrams and will be described with FO ⁇ net.
  • the resonance frequency of the vibratory gyroscope becomes 1 determined according to the principle of successive approximation by the frequency of the excitation signal corresponding to the center frequency of the predetermined frequency range (F_min to F_max) is set with the frequency synthesizer in a first step SA-I.
  • the center frequency in this example corresponds to the value 128 (corresponding to the herebywer ⁇ tigsten bit) of the 8-bit software counter.
  • the excitation signal is fed to the input 2 of the vibratory gyroscope 1 and evaluated the binary indicated phase position of the phase discriminator 18 of the tracking synchronizer to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonant frequency FO.
  • the excitation signal is in turn supplied to the input 2 of the vibratory gyroscope 1 and the binary indicated Pha ⁇ senlage of the phase discriminator 18 of the tracking synchronizing device evaluated to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonant frequency FO.
  • step SA-3 is above the frequency of step SA-2.
  • step ⁇ width corresponds to the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive
  • step SA-8 This process is repeated in subsequent steps SA-3 SA-to 8 until the highest predetermined Frequenzauflö ⁇ solution (corresponding to the value of the least significant bits) ER is enough. In this case up to and including step SA-8.
  • the increment is successively halved.
  • the sign of the step size results for each step from the signal of the phase discriminator 18, SA-8 illustrates the last few step for determining the resonance frequency FO.
  • the resonant frequency determined corresponding to the frequency of the Anre ⁇ supply signal at the step SA-8.
  • phase discriminator 18 After the highest frequency resolution of the successive approximation has been reached, it is determined in the test steps C-Ia to C-Ib whether there is a unique switching point of the phase discriminator 18 (see upper diagram, FIG. 1).
  • the hysteresis of the phase discriminator 18 is illustrated in the upper diagram of a shaded by, the resonance frequency FO bounding rectangle 30, wherein the two ver tical ⁇ sides of the rectangle are illustrated by vertical dashed lines thirtieth
  • the frequencies are plotted, in which switching points of the Phasendiskrimina ⁇ sector 18 are present.
  • the phase discriminator 18 switches at the frequency F0_high.
  • the phase discriminator 18 switches at the frequency F0_low.
  • test steps C-2a and C-2b are Haut- leads.
  • steps C-Ia and C-Ib may be sufficient in other cases, ie steps C-2a and C-2b may be dispensed with.
  • a very accurate determination of the resonance frequency FO can be made by a one-sided linear approximation.
  • the step size of the test steps C-Ia to C-Ib corresponds to the smallest step size of the steps Sa-I to SA-8 of the successive approximation.
  • Steps L-O to L-10 of the one-sided linear approximation shown Furthermore, in addition to the coarse frequency grid of the successive approximation (99 to 102), a higher-resolution frequency grid (0 to 15) of the one-sided linear approximation is drawn.
  • the step size of the one-sided linear approximation corresponds to one fifth of the smallest step size of the successive approximation.
  • phase discriminator 18 If a determination of the hysteresis of the phase discriminator 18 is of interest, this can be determined by a second linear
  • the start frequency is chosen to be opposite to the first linear approximation, i. H. if at the first the starting frequency is below the resonance frequency FO, the starting frequency of the second is above the resonance frequency FO.

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Abstract

The invention relates to a method and to a sensor arrangement for operating a vibrating gyroscope which represents a resonator and is part of at least one control circuit that excites the vibration gyroscope by feeding an excitation signal with a resonance frequency (F0) of the vibration gyroscope. An output signal can be tapped from the vibration gyroscope from which the excitation signal is derived by filtering and amplification. In a first step, the vibration gyroscope is excited by an excitation signal to oscillate freely and a measuring signal of the sensor arrangement which is dependent of the frequency of the excitation signal is detected, and in a further step, the frequency of the excitation signal is modified in accordance with the measuring signal in order to determine the resonance frequency (F0) of the vibration gyroscope.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels und Sensoran¬ ordnungMethod for operating a vibration gyro and Sensoran ¬ order
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Vibra¬ tionskreisels und eine Sensoranordnung mit einem Vibrations¬ kreisel, der einen Resonator darstellt und Teil mindestens eines Regelkreises ist, der den Vibrationskreisel durch Zu- führung eines Erregersignals mit einer Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels erregt wird, wobei dem Vibrationskreisel ein Ausgangssignal entnommen wird, aus dem durch Filterung und Verstärkung das Erregersignal abgeleitet wird, wobei nach dem Einschalten einer Sensoranordnung mit dem Vibrationskrei- sei vor Zuführung des Erregersignals die Resonanzfrequenz ermittelt wird.The invention relates to a method for operating a Vibra ¬ tion gyroscope and a sensor arrangement having a vibration ¬ gyroscope which constitutes a resonator and is part of at least one control loop which guide the vibration gyro by switching an excitation signal is excited with a resonance frequency of the vibration gyro, wherein the Vibrating gyro, an output signal is taken, from which the excitation signal is derived by filtering and amplification, wherein after switching on a sensor arrangement with the Vibrationskrei- be before supplying the excitation signal, the resonant frequency is determined.
Beispielsweise aus EP 0 461 761 Bl sind Drehratensensoren be¬ kannt geworden, bei welchen ein Vibrationskreisel in zwei ge- genüber einer Hauptachse radial ausgerichteten Achsen angeregt wird, wozu ein primärer und ein sekundärer Regelkreis mit entsprechenden Wandlern an dem Vibrationskreisel vorgese¬ hen sind. Werden derartige Drehratensensoren in Fahrzeugen zur Stabilisierung der Fahrzeugbewegung eingesetzt, ist eine Funktion des Drehratensensors unmittelbar nach Inbetriebset¬ zung des Fahrzeugs erforderlich. Diese wird jedoch durch das zeitintensive Suchen der Resonanzfrequenz des Vibrationskrei¬ sels verzögert.For example, from EP 0461761 Bl are gyroscopes be ¬ become known, is genüber a major axis radially aligned axes excited at which a vibration gyro in two overall, including a primary and a secondary control loop with respective transducers are hen to the vibrating gyro vorgese ¬. If such rotational speed sensors used in vehicles to stabilize the vehicle motion is a function of the rotation rate sensor is immediately after the vehicle Inbetriebset ¬ wetting required. However, this is delayed by the time-consuming search of the resonant frequency of the Vibrationskrei ¬ sels.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Prioritätskennzeichen 10 2005 043 592.0 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels bekannt, bei dem die Bestimmung der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels erfolgt, indem der Vibrationskreisel mit einem Signal zu ei- ner freien Schwingung angeregt wird, wobei das zur Anregung dienende Signal einen vorgegebenen Frequenzbereich durchfährt. Da die Resonanzfrequenz von Vibrationskreisel von Bau- teil zu Bauteil große Toleranzen aufweist und des Weiteren von der Temperatur abhängt, kann die Bestimmung derselbigen aufgrund der hohen Güte der Vibrationskreisel nach dem o. g. Verfahren eine gewisse Zeitspanne in Anspruch nehmen.A method for operating a vibratory gyroscope is known from German patent application with priority number 10 2005 043 592.0, in which the determination of the resonant frequency of the vibrating gyroscope is effected by exciting the vibratory gyroscope with a signal to a free vibration Exciting signal passes through a predetermined frequency range. Since the resonant frequency of vibration gyros of construction Part to component has large tolerances and further depends on the temperature, the determination derselbigen due to the high quality of the vibratory gyroscope according to the above method take a certain amount of time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Zeitspanne zu verkürzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß da¬ durch gelöst, dass die Resonanzfrequenz ermittelt wird indem der Vibrationskreisel in einem ersten Schritt durch ein Anre- gungssignal zu einer freien Schwingung angeregt und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfasst wird. In einem zweiten Schritt wird die Frequenz des Anregungssignals in Abhängigkeit des Mess¬ signals des Sensoranordnung des vorherigen Schrittes verän- dert, der Vibrationskreisel durch das Anregungssignal zu ei¬ ner freien Schwingung angeregt und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfasst. In weiteren Schritten werden die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt solange wiederholt, bis eine vorbestimmte Anzahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird. Die Resonanzfrequenz wird anhand der Frequenz des Anregungssignals eines letzten Schrittes er- mittelt.Object of the present invention is therefore to shorten this period. This object is achieved according to the invention as ¬ by that the resonance frequency is determined by the vibration-sensing gyro in a first step excited by an excitation signal to a free oscillation and dependent on the frequency of the excitation signal measuring signal of the sensor arrangement is detected. In a second step, the frequency of the excitation signal in dependence of the measurement ¬ is changed signal of the sensor assembly of the previous step verän-, the vibration gyro by the excitation signal to ei ¬ ner free oscillation excited and detects a dependent on the frequency of the excitation signal measuring signal of the sensor arrangement. In further steps, the instructions according to the second step are repeated until a predetermined number of steps have been reached, wherein the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive steps is reduced with increasing number of steps. The resonance frequency is determined on the basis of the frequency of the excitation signal of a last step.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Zeitspanne zur Bestimmung der Resonanzfrequenz gegenüber dem Verfahren bei dem das Anregungssignal einen vorgegebenen Frequenzbereich durchfährt (linearer Sweep) verkürzt wird und somit der Vibrationskreisel nach einem Start (Power-On, oder Reset) schneller für Messungen zur Verfügung steht.The inventive method has the advantage that the time span for determining the resonant frequency compared to the method in which the excitation signal passes through a predetermined frequency range (linear sweep) is shortened and thus the vibratory gyroscope after a start (power-on, or reset) faster for measurements is available.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah- rens besteht darin, dass die Frequenz des Anregungssignals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegt. Durch die Vorbestimmung des Frequenzbereiches kann die Zeitspanne für die Ermittlung der Resonanzfrequenz verkürzt werden. So kann z. B. der Frequenzbereich derart gewählt werden, dass er eine Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels umfasst, deren Wert aus einem gespeicherten Wert, dessen Temperaturabhängig- keit und der beim Einschalten gemessenen Temperatur berechnet wird. Der gespeicherte Wert ist derjenige Wert, der bei einer vorgegebenen Temperatur, beispielsweise 25 0C, während eines Abgleichverfahrens des Vibrationskreisels bzw. der den Vibra¬ tionskreisel enthaltenden Sensoranordnung gemessen und in ei- nem nicht-flüchtigen Speicher abgelegt wird. Dabei können vorzugsweise auch die Temperatur während des Abgleichverfahrens in dem Speicher abgelegt werden und gegebenenfalls die Temperaturabhängigkeit .An advantageous embodiment of the method according to the invention is that the frequency of the excitation signal is within a predetermined frequency range. By predetermining the frequency range, the time span be shortened for the determination of the resonance frequency. So z. B. the frequency range can be selected such that it comprises a resonant frequency of the vibrating gyroscope, the value of which is calculated from a stored value whose temperature dependence and the temperature measured at power up. The stored value is the value which at a predetermined temperature, for example 25 0 C, for a matching method of the vibration gyro or the gyro Vibra ¬ tion measured containing the sensor arrangement and is stored in egg nem non-volatile memory. In this case, it is also possible for the temperature during the adjustment process to be stored in the memory and optionally for the temperature dependence.
Besonders vorteilhaft wird die Frequenz des Anregungssignals in dem ersten Schritt so gewählt, dass sie der Mittenfrequenz des vorbestimmten Frequenzbereiches entspricht. Hierdurch kann die Zeitspanne zur Ermittlung der Resonanzfrequenz verkürzt werden.Particularly advantageously, the frequency of the excitation signal is selected in the first step so that it corresponds to the center frequency of the predetermined frequency range. As a result, the time period for determining the resonance frequency can be shortened.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Resonanzfrequenz nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation ermittelt, wobei die Frequenz des Anregungssignals in Abhängigkeit des Messsignals der Sensoranordnung sukzessi- ve verändert wird. Bei diesem Prinzip entspricht z. B. dieIn a further advantageous embodiment of the invention, the resonance frequency is determined according to the principle of successive approximation, wherein the frequency of the excitation signal is successively changed depending on the measurement signal of the sensor arrangement. With this principle, z. B. the
Frequenz des Anregungssignals in dem ersten Schritt der Mit¬ tenfrequenz des vorbestimmten Frequenzbereiches. In den weiteren Schritten wird der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert, in¬ dem der Betrag der Differenz jeweils halbiert wird. Das Vor¬ zeichen der Differenz wird in Abhängigkeit des Messsignals der Sensoranordnung ermittelt. Das Vorzeichen gibt an, ob die neue Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der alten Frequenz liegt. Das Prinzip der sukzessiven Approximation wird bei A/D-Wandlern zur Wandlung analoger in digitale Signale angewandt. Mit diesem Prinzip kann die Ermittlung der Resonanzfrequenz besonders effektiv durchgeführt werden.Frequency of the excitation signal in the first step of Mit ¬ tenfrequenz the predetermined frequency range. In the further steps the magnitude of the difference is reduced between the frequencies of the excitation signals of two successive steps with increasing number of steps in ¬ which the amount of the difference is in each case halved. The pre ¬ sign of the difference is determined as a function of the measurement signal of the sensor arrangement. The sign indicates whether the new frequency of the excitation signal is above or below the old frequency. The principle of successive approximation is used in A / D converters to convert analog to digital Signals applied. With this principle, the determination of the resonance frequency can be carried out particularly effectively.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird als Mess- signal der Sensoranordnung eine binär angezeigte Phasenlage eines Phasendiskriminators einer NachlaufSynchronisationseinrichtung (PLL) verwendet. Hierbei wird der Sachverhalt ge¬ nutzt, dass die Phasenlage (Phasenverschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangsignal des Vibrationskreisels) im Bereich der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels einen sprungför- migen Verlauf aufweist. Anhand der Phasenlage ist somit die Aussage möglich, ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz liegt.In a further advantageous embodiment, a binary phase position of a phase discriminator of a tracking synchronization device (PLL) is used as the measurement signal of the sensor arrangement. Here, the fact is ge ¬ uses that the phase position (phase shift between input and output signal of the vibrating gyroscope) in the region of the resonant frequency of the vibrating gyroscope has a sudden course. Based on the phase position, it is thus possible to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonance frequency.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung werden nach derIn a further advantageous embodiment, according to the
Ermittlung der Resonanzfrequenz Prüfschritte durchgeführt, um festzustellen ob ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskriminators vorliegt. Hierdurch kann festgestellt werden, ob der Phasendiskriminator hysteresebehaftet ist. Durch eine große Hysterese kann die genaue Ermittlung der Resonanzfre¬ quenz erschwert werden.Determination of the resonant frequency Test steps performed to determine if there is a unique switching point of the phase discriminator. In this way it can be determined whether the phase discriminator is hysteresis. By a large hysteresis, the exact determination of the Resonanzfre ¬ frequency can be difficult.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach der Ermittlung der Resonanzfrequenz eine zusätz- liehe genauere Bestimmung der Resonanzfrequenz in weiterenIn a further advantageous embodiment of the invention takes place after the determination of the resonant frequency an additional Liehe more accurate determination of the resonance frequency in further
Schritten durch eine erste einseitige lineare Approximation, wobei der Betrag und das Vorzeichen der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden linearen Schritte konstant ist. Hierdurch wird eine sehr genaue Ermittlung der Resonanzfrequenz ermöglicht.Steps by a first one-sided linear approximation, wherein the magnitude and the sign of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive linear steps is constant. This allows a very accurate determination of the resonant frequency.
Vorteilhaft kann eine Bestimmung der Hysterese des Phasen¬ diskriminators durch eine zweite lineare Approximation erfol¬ gen. Bei der zweiten linearen Approximation wird die Start- frequenz entgegengesetzt zur ersten linearen Approximation gewählt, d. h. wenn bei der ersten die Startfrequenz unter- halb der Resonanzfrequenz liegt, liegt die Startfrequenz der zweiten oberhalb der Resonanzfrequenz.Advantageously, a determination of the hysteresis of the phase discriminator ¬ by a second linear approximation ¬ SUC gene. In the second linear approximation, the start frequency is chosen opposite to the first linear approximation, that is, when the first sub at the start frequency is half the resonant frequency, the starting frequency of the second is above the resonant frequency.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die ermittel- te Resonanzfrequenz in einem Speicher abgelegt. So kann z. B. die Resonanzfrequenz bereits in einem Fertigungsschritt des Vibrationskreisels ermittelt und in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden. Somit steht der Vibrationskreisel in der normalen Applikation nach einem Power-On oder Reset besonders schnell für Messungen zur Verfügung.In a further advantageous embodiment, the determined resonant frequency is stored in a memory. So z. B. the resonant frequency already determined in a manufacturing step of the vibratory gyro and stored in a non-volatile memory. Thus, the vibration gyro is in the normal application after a power-on or reset particularly fast for measurements available.
Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung löst die Aufgabe durch Mittel, die den Vibrationskreisel in einem ersten Schritt durch ein Anregungssignal zu einer freien Schwingung anregen und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfassen und die in einem zweiten Schritt die Frequenz des Anregungssignals in Abhän¬ gigkeit des Messsignals der Sensoranordnung des vorherigen Schrittes verändern, den Vibrationskreisel durch das Anre- gungssignal zu einer freien Schwingung anregen und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfassen. Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung durch Mittel gekennzeichnet, die in wei¬ teren Schritten die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt so- lange wiederholen, bis eine vorbestimmte Anzahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird und welche die Resonanzfrequenz anhand der Frequenz des Anre- gungssignals eines letzten Schrittes ermitteln.A sensor arrangement according to the invention solves the problem by means which excite the vibratory gyroscope in a first step by an excitation signal to a free oscillation and detect a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement and in a second step, the frequency of the excitation signal in dependence ¬ gigkeit the measurement signal of the sensor arrangement of the previous step change, the vibrating gyroscope excite by the excitation signal to a free vibration and detect a dependent of the frequency of the excitation signal measurement signal of the sensor arrangement. Furthermore, the sensor arrangement of the invention characterized by means which are repeated in wei ¬ direct steps, the instructions so-according to the second step a long time, until a predetermined number of iterations is reached, whereby the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two sequential steps of is reduced with increasing number of steps and which determine the resonant frequency based on the frequency of the excitation signal of a final step.
Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung vorgesehen, dass die Mittel eine Frequenzmesseinrichtung, einen Microcontroller mit einem nicht-flüchtigen Speicher und einen Frequenz-Synthesierer umfassen. Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung möglich.Preferably, it is provided in the sensor arrangement according to the invention that the means comprise a frequency measuring device, a microcontroller with a non-volatile memory and a frequency synthesizer. The measures listed in further subclaims further advantageous refinements and improvements of the sensor arrangement according to the invention are possible.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Mehrere davon sind schematisch in den Zeichnungen anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:The invention allows numerous embodiments. Several of these are shown schematically in the drawings with reference to several figures and described below. Show it:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Sensoranordnung mit einem Vibrationskreisel mit den zur Durchführung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens dienenden Elementen,FIG. 1 shows a block diagram of a sensor arrangement with a vibrating gyroscope with the elements used to carry out the method according to the invention;
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel zu Ermittlung der Resonanzfrequenz eines Vibrationskreisel nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation inklusive Prüfschritte zur Feststellung eines eindeutigen Schaltpunktes eines Phasendiskriminators undFigure 2 shows an embodiment for determining the resonant frequency of a vibratory gyro according to the principle of successive approximation including test steps for determining a unique switching point of a phase discriminator and
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für eine genaue Bestimmung der Resonanzfrequenz durch eine einseitige lineareFigure 3 shows an embodiment of an accurate determination of the resonant frequency by a one-sided linear
Approximation .Approximation.
Die Sensoranordnung nach Figur 1 sowie Teile davon sind zwar als Blockschaltbilder dargestellt. Dieses bedeutet jedoch nicht, dass die erfindungsgemäße Sensoranordnung auf eine Re¬ alisierung mit Hilfe von einzelnen den Blöcken entsprechenden Schaltungen beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Sensoranord¬ nung ist vielmehr in besonders vorteilhafter Weise mit Hilfe von hochintegrierten Schaltungen realisierbar. Dabei können Microprozessoren eingesetzt werden, welche bei geeigneter Programmierung die in den Blockschaltbildern dargestellten Verarbeitungsschritte durchführen .Although the sensor arrangement of Figure 1 and parts thereof are shown as block diagrams. However, this does not mean that the sensor arrangement according to the invention is limited to a re ¬ alization using individual blocks corresponding to the blocks. Rather, the sensor arrangement according to the invention can be realized in a particularly advantageous manner with the aid of highly integrated circuits. In this case, microprocessors can be used, which perform the processing steps shown in the block diagrams with appropriate programming.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Sensoranordnung mit einem Vibrationskreisel 1 mit zwei Eingängen 2, 3 für ein primäres Erregersignal PD und ein sekundäres Erregersignal SD. Die Erregung erfolgt durch geeignete Wandler, beispiels- weise elektromagnetische oder piezoelektrische. Der Vibrati¬ onskreisel 1 weist ferner zwei Ausgänge 4, 5 für ein primäres Ausgangssignal PO und ein sekundäres Ausgangssignal SO auf. Diese Signale geben die jeweilige Vibration an räumlich ver- setzten Stellen des Vibrationskreisels 1 wieder. Derartige Vibrationskreisel 1 sind beispielsweise aus EP 0 307 321 Al bekannt und beruhen auf der Wirkung der Corioliskraft .1 shows a block diagram of a sensor arrangement having a vibratory gyro 1 with two inputs 2, 3 for a primary exciter signal PD and a secondary exciter signal SD. The excitation takes place by means of suitable transducers, for example wise electromagnetic or piezoelectric. The vibratory ¬ onskreisel 1 also has two outputs 4, 5 for a primary output signal PO and a secondary output signal SO. These signals reproduce the respective vibration at spatially offset points of the vibration gyroscope 1. Vibratory gyros 1 of this type are known, for example, from EP 0 307 321 A1 and are based on the action of the Coriolis force.
Der Vibrationskreisel 1 stellt ein Filter hoher Güte dar, wo- bei die Strecke zwischen dem Eingang 2 und dem Ausgang 4 Teil eines primären Regelkreises 6 und die Strecke zwischen dem Eingang 3 und dem Ausgang 5 Teil eines sekundären Regelkreises ist, der nicht dargestellt ist, da dessen Erläuterung zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. Der primäre Regelkreis 6 dient zur Erregung von Schwingungen mit der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1. Die Erregung erfolgt dabei in einer Achse des Vibrationskreisels 1, zu welcher die für den sekundären Regelkreis benutzte Schwingungsrichtung um 90° versetzt ist. Im nicht dargestellten sekundären Regel- kreis wird das Signal in zwei Komponenten aufgespaltet, von denen eine Komponente nach geeigneter Verarbeitung als der Drehrate proportionales Signal abnehmbar ist.The vibratory gyroscope 1 represents a high-quality filter, in which the distance between the input 2 and the output 4 is part of a primary control circuit 6 and the distance between the input 3 and the output 5 is part of a secondary control circuit, which is not shown. since its explanation is not required for understanding the invention. The primary control circuit 6 is used to excite vibrations with the resonant frequency of the vibratory gyro 1. The excitation takes place in an axis of the vibratory gyroscope 1, to which the direction of oscillation used for the secondary control loop is offset by 90 °. In the secondary control loop, not shown, the signal is split into two components, of which one component can be removed after suitable processing as a signal proportional to the rate of rotation.
In beiden Regelkreisen erfolgt ein wesentlicher Teil der Sig- nalverarbeitung digital. Die zur Signalverarbeitung erforderlichen Taktsignale werden in einem quarzgesteuerten digitalen Frequenz-Synthesierer 10 erzeugt. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt im Wesentlichen der primäre Regelkreis 6 in Frage, weshalb in Figur 1 ein Ausführungsbei- spiel für den primären Regelkreis 6 dargestellt ist.In both control loops, a significant part of the signal processing takes place digitally. The clock signals required for signal processing are generated in a crystal-controlled digital frequency synthesizer 10. For the application of the method according to the invention is essentially the primary control circuit 6 in question, which is why an exemplary embodiment of the primary control circuit 6 is shown in Figure 1.
Der primäre Regelkreis 6 weist einen Verstärker 11 für das Ausgangssignal PO auf, an den sich ein Anti-Alias-Filter 12 und ein Analog/Digital-Wandler 13 anschließen. Mit Hilfe von Multiplizierern 14, 15, denen Träger TiI und TqI zugeführt werden, erfolgt eine Aufspaltung in eine Inphase-Komponente (Realteil) und eine Quadratur-Komponente (Imaginärteil) . Bei- de Komponenten durchlaufen anschließend je ein Filter 16, 17. Der gefilterte Realteil wird einem Phasendiskriminator 18 zu¬ geführt, der den digitalen Frequenz-Synthesierer 10 steuert, wodurch eine NachlaufSynchroneinrichtung (PLL) geschlossen wird, welche die richtige Phasenlage der Träger TiI und TqI bewirkt. Außerdem wird ein Träger Ti2 erzeugt, der einen Konverter 21 durchläuft und anschließend in einer Schaltung 22, die eine Modulator und einen Ausgangstreiber umfasst, mit dem Ausgangssignal eines PI-Reglers 19 moduliert wird, der den gefilterten Imaginärteil erhält. Das Ausgangssignal derThe primary control circuit 6 has an amplifier 11 for the output signal PO, to which an anti-alias filter 12 and an analog / digital converter 13 are connected. With the aid of multipliers 14, 15, to which carriers TiI and TqI are fed, a splitting into an inphase component (real part) and a quadrature component (imaginary part) takes place. examples then de components pass through each filter 16, 17. The filtered real part is passed a phase discriminator 18 to ¬ that controls the digital frequency synthesizer 10, whereby a trailing synchronizer (PLL) is closed, which causes the correct phase position of the carrier TiI and TQI , In addition, a carrier Ti2 is generated which passes through a converter 21 and is subsequently modulated in a circuit 22 comprising a modulator and an output driver with the output of a PI controller 19 which receives the filtered imaginary part. The output signal of
Schaltung 22 wird dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 als Erregersignal zugeführt. Anstelle des PI-Reglers 19 kann bei¬ spielsweise auch ein PID-Regler vorgesehen sein.Circuit 22 is supplied to the input 2 of the vibratory gyroscope 1 as an exciter signal. Instead of the PI controller 19 is also a PID controller can play, be provided at ¬.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ein weiterer Verstärker 24, ein Schmitt-Trigger 25 und ein Zähler 26 vorgesehen. Diese dienen als Frequenzmesseinrichtung. Ein Microcontroller 27 steuert die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und hat Zugriff auf einen nicht- flüchtigen Speicher 28, der als EEPROM ausgebildet ist. EinFor carrying out the method according to the invention, a further amplifier 24, a Schmitt trigger 25 and a counter 26 are provided. These serve as a frequency measuring device. A microcontroller 27 controls the individual steps of the method according to the invention and has access to a non-volatile memory 28, which is designed as an EEPROM. One
Bussystem 31 verbindet die aufgeführten Komponenten untereinander und mit dem digitalen Frequenz-Synthesierer 10 sowie mit der Schaltung 22.Bus system 31 connects the listed components to each other and to the digital frequency synthesizer 10 as well as to the circuit 22.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens steuert der MikroController 27 den Frequenz-Synthesierer 10, den Konverter 21 und die Schaltung 22 derart, dass die später im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 3 näher erläuterten Anregungssignale dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 zugeführt wer- den. Dabei wird beispielsweise durch Unterbrechung der Takte TiI und TqI der Regelkreis unterbrochen (Primary-Open-Loop- Betrieb) und der Vibrationskreisel 1 durch ein entsprechendes Anregungssignal zu einer freien Schwingung angeregt.To carry out the method according to the invention, the microcontroller 27 controls the frequency synthesizer 10, the converter 21 and the circuit 22 such that the excitation signals explained in more detail later in connection with FIGS. 2 to 3 are fed to the input 2 of the vibratory gyroscope 1. In this case, for example, by interrupting the clocks TiI and TqI the control circuit is interrupted (primary open-loop operation) and the vibratory gyroscope 1 excited by a corresponding excitation signal to a free vibration.
Die Berechnung der Frequenz des Anregungssignals kann in dem Microcontroller 27 durch einen entsprechenden Software- Algorithmus im Applikationsfall (Stand-Alone-Betrieb) erfol- gen. Es ist aber auch denkbar, dass zur Berechnung z. B. bei der Fertigung des Vibrationskreisels 1 bei einem Abgleich- Schritt von einem externen Rechner über ein integriertes Interface 20 Software-Function-Calls aufgerufen werden, die in einem Speicher des Microcontrollers 27 abgelegt sind. Das in¬ tegrierte Interface 20 kann beispielsweise als UART, SPI oder CAN-Bus realisiert sein.The calculation of the frequency of the excitation signal can be carried out in the microcontroller 27 by a corresponding software algorithm in the application case (stand-alone operation). It is also conceivable that z. B. in the manufacture of the vibratory gyroscope 1 at a matching step from an external computer via an integrated interface 20 software function calls are called, which are stored in a memory of the microcontroller 27. The tegrated in ¬ interface 20 may for example be realized as UART, SPI or CAN bus.
Nach dem Einschalten der den Vibrationskreisel 1 umfassenden Sensoranordnung wird der Vibrationskreisel 1 zur Bestimmung einer Resonanzfrequenz im Primary-Open-Loop-Betrieb betrieben und dem Eingang 2 über die Schaltung 22 in einem ersten Schritt ein Anregungssignal zugeführt. Die Frequenz des Anre¬ gungssignals kann z. B. der Mittenfrequenz eines vorgegebenen Frequenzbereiches entsprechen. Die Messung der Frequenz des Anregungssignals erfolgt über den Verstärker 24, Schmitt- Trigger 25, und den Zähler 26.After switching on the vibration gyro 1 comprehensive sensor arrangement of the vibratory gyro 1 is operated to determine a resonant frequency in the primary open-loop operation and the input 2 via the circuit 22 in a first step, an excitation signal supplied. The frequency of the Anre ¬ supply signal can, for. B. correspond to the center frequency of a predetermined frequency range. The measurement of the frequency of the excitation signal via the amplifier 24, Schmitt trigger 25, and the counter 26th
Nach der Zuführung des Anregungssignals wird anhand der binär angezeigten Phasenlage des Phasendiskriminators der Nachlauf¬ synchroneinrichtung festgestellt, ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 liegt. In Abhängigkeit dieses Ergebnis¬ ses wird die Frequenz des Anregungssignals in dem darauf fol- genden zweiten Schritt verändert und in diesem zweitenAfter the supply of the excitation signal is determined based on the binary phase position of the phase discriminator of the tracking ¬ synchronizing device, whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonant frequency of the vibratory gyroscope 1. Depending on this result ¬ ses the frequency of the excitation signal is changed in the fol- constricting it, the second step and second, in this
Schritt wiederum anhand der binär angezeigten Phasenlage des Phasendiskriminators der NachlaufSynchroneinrichtung festgestellt, ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder un¬ terhalb der Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 liegt.Step, in turn, determined based on the binary phase position of the phase discriminator of the tracking synchronizing device, whether the frequency of the excitation signal above or below the resonant frequency ¬ of the vibratory gyroscope 1 is located.
In Abhängigkeit dieses Ergebnisses wird die Frequenz des An¬ regungssignals in dem darauf folgenden dritten Schritt verän¬ dert. Die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt werden in weiteren Schritten solange wiederholt bis eine vorbestimmte Anzahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird. Die Resonanzfrequenz wird anhand der Frequenz des Anregungssignals des letzten Schrittes er¬ mittelt. Die so ermittelte Resonanzfrequenz kann in dem nicht-flüchtigen Speicher 28 abgelegt werden und steht somit nach einem Power-On oder Reset des Vibrationskreisels 1 zur Verfügung .Depending on this result, the frequency of the excitation signal at ¬ is changed in the subsequent third step ¬ changed. The instructions according to the second step are repeated in further steps until a predetermined number of steps is reached, wherein the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive steps with increasing number of steps Steps is reduced. The resonant frequency is the last step he averages based on the frequency of the excitation signal ¬. The resonance frequency determined in this way can be stored in the non-volatile memory 28 and is therefore available after a power-on or reset of the vibration gyro 1.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zu Ermittlung der Reso¬ nanzfrequenz des Vibrationskreisel 1 nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation inklusive Prüfschritte zur Fest¬ stellung, ob ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskrimi- nators 18 vorliegt. In der Figur 2 sind zwei Diagramme einge¬ zeichnet, wobei jeweils die Frequenz, bzw. das Frequenzraster als Abzisse und die Schritte zur Ermittlung der Resonanzfre- quenz als Ordinate eingezeichnet sind.Figure 2 shows an exemplary embodiment to determine the Reso ¬ nanzfrequenz of the vibrating gyroscope 1 according to the principle of successive approximation, including checking steps to determine ¬ whether a clear switching point of the present Phasendiskrimi- nators 18th In the figure 2, two diagrams are ¬ recorded, each frequency or the frequency grid as abscissa and the steps for determining the resonant frequency are plotted as ordinate.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Ermittlung der Reso¬ nanzfrequenz nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation mit einem 8-Bit-Software-Zähler ausgeführt. Mit diesem Zähler sind 256 verschiedene Frequenzen darstellbar, die auf einen vorgegebenen Frequenzbereich abgebildet werden, so dass die minimale Frequenz einem Zählerwert von 0 und die maximale Frequenz einem Zählerwert von 256 entsprechen. In dem unteren Diagramm sind sechs Schritte SA-I bis SA-6 der sukzessiven Approximation, in dem oberen die beiden letzten Schritte SA-7 und SA-8 der sukzessiven Approximation sowie vier Prüfschritte C-Ia bis C-Ib, zur Feststellung eines eindeutigen Schalt¬ punktes des Phasendiskriminators 18, eingezeichnet. Das in dem oberen Diagramm dargestellte Frequenzraster des 8-Bit- Software-Zählers ist, gegenüber dem auf dem unteren Diagramm gezeigten, vergrößert dargestellt. Die zu ermittelnde Reso¬ nanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 ist in den Diagrammen als senkrechte Linie eingezeichnet und wird mit FO bezeich¬ net .In this embodiment, the determination is the Reso ¬ nanzfrequenz according to the principle of successive approximation with an 8-bit software counters executed. With this counter, 256 different frequencies can be represented, which are mapped to a predetermined frequency range, so that the minimum frequency corresponds to a counter value of 0 and the maximum frequency to a counter value of 256. In the lower diagram are six steps SA-I to SA-6 of the successive approximation, in the upper two last steps SA-7 and SA-8 of the successive approximation and four test steps C-Ia to C-Ib, to determine a unique Switch ¬ point of the phase discriminator 18, located. The frequency raster of the 8-bit software counter shown in the upper diagram is enlarged in relation to that shown on the lower diagram. The to be ascertained Reso ¬ nanzfrequenz of the vibration gyro 1 is shown as a vertical line in the diagrams and will be described with FO ¬ net.
Nach dem Einschalten der Sensoranordnung mit dem Vibrationskreisel 1 wird die Resonanzfrequenz des Vibrationskreisels 1 nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation ermittelt, indem in einem ersten Schritt SA-I die Frequenz des Anregungssignals entsprechend der Mittenfrequenz des vorbestimmten Frequenzbereiches (F_min bis F_max) mit dem Frequenz-Synthe- sierer eingestellt wird. Die Mittenfrequenz entspricht in diesem Beispiel dem Wert 128 (entsprechend dem höchstwer¬ tigsten Bit) des 8-Bit-Software-Zählers . Das Anregungssignal wird dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 zugeführt und die binär angezeigte Phasenlage des Phasendiskriminators 18 der NachlaufSynchroneinrichtung ausgewertet, um festzustellen ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz FO liegt.After switching on the sensor arrangement with the vibrating gyro 1, the resonance frequency of the vibratory gyroscope becomes 1 determined according to the principle of successive approximation by the frequency of the excitation signal corresponding to the center frequency of the predetermined frequency range (F_min to F_max) is set with the frequency synthesizer in a first step SA-I. The center frequency in this example corresponds to the value 128 (corresponding to the höchstwer ¬ tigsten bit) of the 8-bit software counter. The excitation signal is fed to the input 2 of the vibratory gyroscope 1 and evaluated the binary indicated phase position of the phase discriminator 18 of the tracking synchronizer to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonant frequency FO.
In diesem Beispiel liegt sie oberhalb der Resonanzfrequenz FO, so dass in einem zweiten Schritt SA-2 die Frequenz des Anregungssignals gegenüber dem ersten Schritt SA-I um einen Betrag, welcher dem Wert 64 (entsprechend dem zweithöchstwertigsten Bit) des Software-Zählers entspricht, verringert wird. Das Anregungssignal wird wiederum dem Eingang 2 des Vibrationskreisels 1 zugeführt und die binär angezeigte Pha¬ senlage des Phasendiskriminators 18 der Nachlaufsynchronein- richtung ausgewertet, um festzustellen ob die Frequenz des Anregungssignals ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz FO liegt .In this example, it is above the resonance frequency FO, so that in a second step SA-2, the frequency of the excitation signal compared to the first step SA-I by an amount which corresponds to the value 64 (corresponding to the second most significant bit) of the software counter, is reduced. The excitation signal is in turn supplied to the input 2 of the vibratory gyroscope 1 and the binary indicated Pha ¬ senlage of the phase discriminator 18 of the tracking synchronizing device evaluated to determine whether the frequency of the excitation signal is above or below the resonant frequency FO.
In diesem Fall liegt sie unterhalb der Resonanzfrequenz FO, so dass die Frequenz des Anregungssignals des Schrittes SA-3 oberhalb der Frequenz des Schrittes SA-2 liegt. Die Schritt¬ weite (entspricht dem Betrag der Differenz zwischen den Fre- quenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgendenIn this case, it is below the resonance frequency FO such that the frequency of the excitation signal of step SA-3 is above the frequency of step SA-2. The step ¬ width (corresponds to the amount of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive
Schritte) zwischen der Frequenz des Schrittes SA-3 und SA-2 entspricht die Hälfte der Schrittweite zwischen den Frequen¬ zen der Schritte SA-2 und SA-I.Steps) between the frequency of the step SA-3 and SA-2, the half corresponding to the pitch between the Frequen ¬ zen of the steps SA-2 and SA-I.
Diese Verfahren wird in weiteren Schritten SA-3 bis SA-8 solange wiederholt, bis die höchste vorbestimmte Frequenzauflö¬ sung (entsprechend dem Wert des niederwertigsten Bits) er- reicht ist. In diesem Fall bis einschließlich des Schrittes SA-8. Die Schrittweite wird dabei sukzessive halbiert. Das Vorzeichen der Schrittweite resultiert für jeden Schritt aus dem Signal des Phasendiskriminators 18. SA-8 stellt den letz- ten Schritt zur Bestimmung der Resonanzfrequenz FO dar. Die ermittelte Resonanzfrequenz entspricht der Frequenz des Anre¬ gungssignals in dem Schritt SA-8. Da die Frequenzauflösung der sukzessiven Approximation von der Anzahl der Schritte abhängt, kann eine sehr genaue Bestimmung der Resonanzfrequenz FO erfolgen, indem die Anzahl der Schritte erhöht oder ausge¬ hend von der in dem letzten Schritt vorliegenden Frequenz des Anregungssignals andere Maßnahmen zur genauen Bestimmung der Resonanzfrequenz FO durchgeführt werden. Im Folgenden werden andere Maßnahmen zur genauen Bestimmung der Resonanzfrequenz FO beschrieben.This process is repeated in subsequent steps SA-3 SA-to 8 until the highest predetermined Frequenzauflö ¬ solution (corresponding to the value of the least significant bits) ER is enough. In this case up to and including step SA-8. The increment is successively halved. The sign of the step size results for each step from the signal of the phase discriminator 18, SA-8 illustrates the last few step for determining the resonance frequency FO. The resonant frequency determined corresponding to the frequency of the Anre ¬ supply signal at the step SA-8. Since the frequency resolution of the successive approximation depends on the number of steps, a very accurate determination of the resonance frequency FO can be done by increasing the number of steps or out ¬ from the present in the last step frequency of the excitation signal other means to accurately determine the resonant frequency FO be performed. In the following, other measures for the accurate determination of the resonance frequency FO are described.
Nachdem die höchste Frequenzauflösung der sukzessiven Approximation erreicht ist, wird in den Prüfschritten C-Ia bis C-Ib festgestellt, ob ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasen- diskriminators 18 vorliegt (siehe oberes Diagramm, Figur 1). Die Hysterese des Phasendiskriminators 18 ist in dem oberen Diagramm durch ein grau hinterlegtes, die Resonanzfrequenz FO umgebendes Rechteck 30 veranschaulicht, wobei die beiden ver¬ tikalen Seiten des Rechtecks 30 durch vertikale gestrichelte Linien verdeutlicht werden. Des Weiteren sind die Frequenzen eingezeichnet, bei denen Schaltpunkte des Phasendiskrimina¬ tors 18 vorliegen. Bei einer Annäherung an die Resonanzfrequenz FO ausgehend von Frequenzen, die unterhalb der Reso¬ nanzfrequenz FO liegen, schaltet der Phasendiskriminator 18 bei der Frequenz F0_high. Bei einer Annäherung an die Resonanzfrequenz FO ausgehend von Frequenzen, die oberhalb der Resonanzfrequenz FO liegen, schaltet der Phasendiskriminator 18 bei der Frequenz F0_low.After the highest frequency resolution of the successive approximation has been reached, it is determined in the test steps C-Ia to C-Ib whether there is a unique switching point of the phase discriminator 18 (see upper diagram, FIG. 1). The hysteresis of the phase discriminator 18 is illustrated in the upper diagram of a shaded by, the resonance frequency FO bounding rectangle 30, wherein the two ver tical ¬ sides of the rectangle are illustrated by vertical dashed lines thirtieth Furthermore, the frequencies are plotted, in which switching points of the Phasendiskrimina ¬ sector 18 are present. In one approach to the resonant frequency fo from frequencies which lie below the Reso ¬ nanzfrequenz FO, the phase discriminator 18 switches at the frequency F0_high. When approaching the resonance frequency FO from frequencies which are above the resonance frequency FO, the phase discriminator 18 switches at the frequency F0_low.
Da der Prüfschritt C-Ia innerhalb des Hysteresebereiches liegt und somit das Signal des Phasendiskriminators 18 unver¬ ändert bleibt, werden die Prüfschritte C-2a und C-2b einge- führt. Durch Einführung dieser beiden zusätzlichen Prüfschritte C-2a und C-2b kann die Feststellung getroffen werden, dass ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskrimina- tors 18 vorliegt. Für diese Feststellung können in anderen Fällen die Schritte C-Ia und C-Ib ausreichen, d. h. auf die Schritte C-2a und C-2b kann verzichtet werden. Nach dieser Feststellung kann eine sehr genaue Ermittlung der Resonanzfrequenz FO durch eine einseitige lineare Approximation erfolgen. Die Schrittweite der Prüfschritte C-Ia bis C-Ib ent- spricht der geringsten Schrittweite der Schritte Sa-I bis SA-8 der sukzessiven Approximation.Since the test step C-Ia is within the hysteresis range and remains thus the signal of the phase discriminator 18 changes without ¬, the test steps C-2a and C-2b are einge- leads. By introducing these two additional test steps C-2a and C-2b, the determination can be made that there is a clear switching point of the phase discriminator 18. For this determination, steps C-Ia and C-Ib may be sufficient in other cases, ie steps C-2a and C-2b may be dispensed with. After this determination, a very accurate determination of the resonance frequency FO can be made by a one-sided linear approximation. The step size of the test steps C-Ia to C-Ib corresponds to the smallest step size of the steps Sa-I to SA-8 of the successive approximation.
In Figur 3 ist die sehr genaue Ermittlung der Resonanzfre¬ quenz FO durch eine einseitige lineare Approximation darge- stellt. Neben den Prüfschritten C-Ia bis C-Ib sind dieIn Figure 3, the highly accurate determination of the Resonanzfre acid sequence FO by a one-sided linear approximation is ones shown, provides. In addition to the test steps C-Ia to C-Ib are the
Schritte L-O bis L-10 der einseitigen linearen Approximation dargestellt. Des Weiteren ist neben dem groben Frequenzraster der sukzessiven Approximation (99 bis 102) ein höher auflösendes Frequenzraster (0 bis 15) der einseitigen linearen Ap- proximation eingezeichnet.Steps L-O to L-10 of the one-sided linear approximation shown. Furthermore, in addition to the coarse frequency grid of the successive approximation (99 to 102), a higher-resolution frequency grid (0 to 15) of the one-sided linear approximation is drawn.
In diesem Fall entspricht die Schrittweite der einseitigen linearen Approximation ein Fünftel der geringsten Schrittweite der sukzessiven Approximation. Für die Auswahl der Start- frequenz der einseitigen linearen Approximation existieren zwei Möglichkeiten, je nachdem ob die Startfrequenz ober- oder unterhalb der Resonanzfrequenz FO liegt. In diesem Fall liegt die Startfrequenz unterhalb der Resonanzfrequenz FO und entspricht somit der Frequenz des Anregungssignals des Prüf- Schrittes C-2a.In this case, the step size of the one-sided linear approximation corresponds to one fifth of the smallest step size of the successive approximation. There are two possibilities for selecting the start frequency of the one-sided linear approximation, depending on whether the starting frequency is above or below the resonance frequency FO. In this case, the starting frequency is below the resonance frequency FO and thus corresponds to the frequency of the excitation signal of the test step C-2a.
Ausgehend von dieser Startfrequenz werden so viele Schritte der einseitigen linearen Approximation durchgeführt, bis der Schaltpunkt des Phasendiskriminators 18 erreicht ist. In die- sem Fall in dem Schritt L-10. Die Resonanzfrequenz FO ist nun sehr genau ermittelt. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist bei der einseitigen linearen Approximation sowohl der Betrag als auch das Vorzeichen der Schrittweite zwischen verschiedenen Schritten konstant.Starting from this start frequency, so many steps of the one-sided linear approximation are performed until the switching point of the phase discriminator 18 is reached. In this case, in the step L-10. The resonance frequency FO is now determined very accurately. As can be seen from FIG. 3, in the case of the one-sided linear approximation, both the magnitude and also the sign of the step size between different steps constant.
Falls eine Ermittlung der Hysterese des Phasendiskriminators 18 von Interesse ist, kann diese durch eine zweite lineareIf a determination of the hysteresis of the phase discriminator 18 is of interest, this can be determined by a second linear
Approximation erfolgen. Bei der zweiten linearen Approximation wird die Startfrequenz entgegengesetzt zur ersten linearen Approximation gewählt, d. h. wenn bei der ersten die Startfrequenz unterhalb der Resonanzfrequenz FO liegt, liegt die Startfrequenz der zweiten oberhalb der Resonanzfrequenz FO. Approximation done. In the second linear approximation, the start frequency is chosen to be opposite to the first linear approximation, i. H. if at the first the starting frequency is below the resonance frequency FO, the starting frequency of the second is above the resonance frequency FO.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betrieb eines Vibrationskreisels (1), der einen Resonator darstellt und Teil mindestens eines Re- gelkreises (6) ist, der den Vibrationskreisel (1) durch Zuführung eines Erregersignals mit einer Resonanzfre¬ quenz (FO) des Vibrationskreisels (1) erregt, wobei dem Vibrationskreisel (1) ein Ausgangssignal entnommen wird, aus dem durch Filterung und Verstärkung das Erregersig- nal abgeleitet wird, wobei nach dem Einschalten einer1. A method of operating a vibration gyro (1), which represents a resonator and is part of at least one re- gelkreises (6) of the vibration gyro (1) by supplying an excitation signal having a Resonanzfre acid sequence (FO) of the vibration gyro (1) is excited, wherein the vibrating gyroscope (1) an output signal is taken, from which the excitation signal is derived by filtering and amplification, wherein after switching on a
Sensoranordnung mit dem Vibrationskreisel (1) vor Zuführung des Erregersignals die Resonanzfrequenz (FO) ermit¬ telt wird, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Ermittlung der Resonanzfrequenz der Vibrationskreisel (1) in einem ersten Schritt durch ein Anregungssignal zu einer freien Schwingung angeregt und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfasst wird, in einem zweiten Schritt die Frequenz des Anregungssig- nals in Abhängigkeit des Messsignals des Sensoranordnung des vorherigen Schrittes verändert wird, der Vibrations¬ kreisel (1) durch das Anregungssignal zu einer freien Schwingung angeregt und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfasst wird, in weiteren Schritten die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt solange wiederholt werden, bis eine vorbestimmte Anzahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird, die Resonanzfrequenz (FO) anhand der Frequenz des Anregungssignals eines letzten Schrittes ermittelt wird.Sensor arrangement with the vibration gyroscope (1) before supplying the excitation signal, the resonant frequency (FO) ermit ¬ telt, since you rchgekennzeichnet that excited to determine the resonant frequency of the vibratory gyroscope (1) in a first step by an excitation signal to a free oscillation and a the frequency of the excitation signal dependent measurement signal of the sensor assembly is detected, the frequency of the excitation signal in dependence of the measuring signal of the sensor assembly of the previous step is changed in a second step, the vibration ¬ gyro (1) excited by the excitation signal to a free oscillation and a is detected by the frequency of the excitation signal dependent measurement signal of the sensor arrangement, in further steps, the instructions are repeated according to the second step until a predetermined number of steps is reached, wherein the amount of difference between the frequencies of the excitation signals of two aufeinan of the following steps is reduced as the number of steps increases, the resonant frequency (FO) is determined from the frequency of the excitation signal of a final step.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Frequenz des Anregungssignals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegt. 2. The method of claim 1, since you rchgekennzeichnet that the frequency of the excitation signal is within a predetermined frequency range.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die Frequenz des Anregungssignals in dem ersten Schritt der Mittenfrequenz des vorbestimm¬ ten Frequenzbereiches entspricht.3. The method according to claim 2, dadurchgekenn ¬ characterized in that the frequency of the excitation signal in the first step corresponds to the center frequency of the vorbestimm ¬ th frequency range.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Reso¬ nanzfrequenz (FO) nach dem Prinzip der sukzessiven Ap¬ proximation ermittelt wird, wobei die Frequenz des Anre- gungssignals in Abhängigkeit des Messsignals der Sensor¬ anordnung sukzessive verändert wird.4. The method according to any one of the preceding claims, ¬ by in that the Reso ¬ nanzfrequenz (FO) is determined ¬ proximation to the principle of successive Ap, wherein the frequency of the excitation signal arrangement in dependence of the measuring signal of the sensor ¬ is successively changed ,
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Messsig- nal der Sensoranordnung eine binär angezeigte Phasenlage eines Phasendiskriminators (18) einer NachlaufSynchroni¬ sationseinrichtung verwendet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, ¬ characterized in that as the measured signal of the sensor arrangement, a binary-indicated phase position of a phase discriminator (18) of a tracking synchronization ¬ sationseinrichtung is used.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , dass nach der Ermittlung der Resonanz¬ frequenz (FO) Prüfschritte (C-Ia bis C-Ib) durchgeführt werden, um festzustellen ob ein eindeutiger Schaltpunkt des Phasendiskriminators (18) vorliegt.6. The method according to claim 5, dadurchgekenn - characterized in that after the determination of the resonance ¬ frequency (FO) test steps (C-Ia to C-Ib) are performed to determine whether an unambiguous switching point of the phase discriminator (18) is present.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach der Er¬ mittlung der Resonanzfrequenz (FO) eine zusätzliche ge¬ nauere Bestimmung der Resonanzfrequenz (FO) in weiteren Schritten durch eine erste einseitige lineare Approxima- tion erfolgt, wobei der Betrag und das Vorzeichen der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden linearen Schritte konstant ist .7. The method according to any one of the preceding claims, ¬ characterized in that after the determination ¬ tion of the resonant frequency (FO) an additional ge ¬ more accurate determination of the resonance frequency (FO) in further steps by a first one-sided linear approximation tion, wherein the Amount and the sign of the difference between the frequencies of the excitation signals of two successive linear steps is constant.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass eine Bestimmung der Hysterese des Phasendiskriminators (18) durch eine zweite lineare Ap¬ proximation erfolgt.8. The method according to claim 7, dadurchgekenn ¬ records that a determination of the hysteresis of Phase discriminator (18) by a second linear Ap ¬ proximation takes place.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a - du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ermit¬ telte Resonanzfrequenz (FO) in einem Speicher (28) abgelegt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, - du rchgekennzeichnet that is ermit ¬ Telte resonant frequency (FO) in a memory (28) stored.
10. Sensoranordnung mit einem Vibrationskreisels (1), der einen Resonator darstellt und Teil mindestens eines Re¬ gelkreises (6) ist, der den Vibrationskreisel (1) durch Zuführung eines Erregersignals mit einer Resonanzfre¬ quenz (FO) des Vibrationskreisels (1) erregt, wobei dem Vibrationskreisel (1) ein Ausgangssignal entnehmbar ist, aus dem durch Filterung und Verstärkung das Erregersignal abgeleitet wird, wobei nach dem Einschalten einer Sensoranordnung mit dem Vibrationskreisel (1) vor Zuführung des Erregersignals die Resonanzfrequenz (FO) ermit¬ telt wird g e k e n n z e i c h n e t du r c h Mittel, die den Vibrationskreisel (1) in einem ersten Schritt durch ein Anregungssignal zu einer freien Schwingung anregen und ein von der Frequenz des Anregungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfassen, in einem zweiten Schritt die Frequenz des Anregungssig¬ nals in Abhängigkeit des Messsignals des Sensoranordnung des vorherigen Schrittes verändern, den Vibrationskrei¬ sel (1) durch das Anregungssignal zu einer freien Schwingung anregen und ein von der Frequenz des Anre- gungssignals abhängiges Messsignal der Sensoranordnung erfassen, in weiteren Schritten die Anweisungen gemäß dem zweiten Schritt solange wiederholen, bis eine vorbestimmte An¬ zahl von Schritten erreicht ist, wobei der Betrag der Differenz zwischen den Frequenzen der Anregungssignale zweier aufeinander folgenden Schritte mit zunehmender Anzahl der Schritte verringert wird, die Resonanzfrequenz (FO) anhand der Frequenz des Anre¬ gungssignals eines letzten Schrittes ermitteln.10. A sensor assembly having a vibration gyro (1), which represents a resonator and is part of at least one Re ¬ gelkreises (6) which excites the vibration gyro (1) by supplying an excitation signal having a Resonanzfre acid sequence (FO) of the vibration gyro (1) , wherein the vibrating gyroscope (1) an output signal is removed, from which the excitation signal is derived by filtering and amplification, wherein after switching on a sensor arrangement with the vibrating gyroscope (1) before supplying the exciter signal, the resonance frequency (FO) is determined ermit ¬ characterized rch agents that stimulate the vibration gyro (1) in a first step by an excitation signal to a free oscillation and dependent on the frequency of the excitation signal measuring signal of the sensor arrangement detect, in a second step the frequency of the Anregungssig ¬ Nals in dependence of the measurement signal of the sensor arrangement change the previous step, the Vibrationskrei ¬ sel ( 1) stimulated by the excitation signal to a free oscillation and detecting a supply signal dependent on the frequency of the excitation measurement signal of the sensor assembly instructions according to repeat in subsequent steps the second step so long until a predetermined An ¬ number reached by steps, the The amount of difference between the frequencies of the excitation signals of two successive steps is reduced with increasing number of steps, the resonant frequency (FO) based on the frequency of the supply signal Anre ¬ determine a last step.
11. Sensoranordnung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass die Mittel eine Frequenz¬ messeinrichtung (24, 25, 26), einen Microcontroller (27) mit einem Speicher (28) und einen Frequenz-Synthesierer (10) umfassen.11. Sensor arrangement according to claim 10, dadurchge - indicates that the means comprise a frequency ¬ measuring device (24, 25, 26), a microcontroller (27) with a memory (28) and a frequency synthesizer (10).
12. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Mittel, die die Re¬ sonanzfrequenz (FO) nach dem Prinzip der sukzessiven Ap¬ proximation ermitteln, wobei die Mittel die Frequenz des Anregungssignals in Abhängigkeit des Messsignals der Sensoranordnung sukzessive verändern.12. Sensor arrangement according to one of claims 10 or 11, characterized by means which determine the Re ¬ sonanzfrequenz (FO) according to the principle of successive Ap ¬ proximation, wherein the means change the frequency of the excitation signal in response to the measurement signal of the sensor array successively.
13. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Mittel, die einen Phasendiskriminator (18) umfassen und die als Messsignal der Sensoranordnung eine binär angezeigte Phasenlage des Phasendiskriminators (18) verwenden.13. Sensor arrangement according to claim 10, wherein the sensor comprises a phase discriminator and which uses a binary-indicated phase position of the phase discriminator as a measurement signal of the sensor arrangement.
14. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Mittel, die nach der Ermittlung der Resonanzfrequenz (FO) eine zusätzli¬ che genauere Bestimmung der Resonanzfrequenz (FO) in weiteren Schritten durch eine erste einseitige lineare Approximation durchführen.14. Perform sensor arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized by means which che after determination of the resonant frequency (FO) a zusätzli ¬ more accurate determination of the resonant frequency (FO) in further steps by a first single-sided linear approximation.
15. Sensoranordnung nach einem Anspruch 14, g e k e n n ¬ z e i c h n e t d u r c h Mittel, die eine Bestimmung der Hysterese des Phasendiskriminators (18) durch eine zweite lineare Approximation durchführen. 15. Sensor arrangement according to claim 14, characterized ¬ characterized by means which perform a determination of the hysteresis of the phase discriminator (18) by a second linear approximation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118032015B (en) * 2024-04-12 2024-06-11 四川图林科技有限责任公司 Method for improving quality factor of hemispherical resonator gyroscope

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0663724A2 (en) * 1993-06-28 1995-07-19 Texas Instruments Deutschland Gmbh Automatic antenna tuning method
US5918280A (en) * 1996-07-29 1999-06-29 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Angular rate sensing device
WO2004020948A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-11 Austriamicrosystems Ag Vibrating gyroscope

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2620528B1 (en) * 1987-09-11 1991-05-17 Sagem PIEZOELECTRIC GYROMETRIC DEVICE
ES2056580T3 (en) * 1990-05-18 1994-10-01 British Aerospace INERTIAL SENSORS.
DE102004056669A1 (en) * 2004-10-13 2006-04-20 Robert Bosch Gmbh Device for the calibration of an image sensor system in a motor vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0663724A2 (en) * 1993-06-28 1995-07-19 Texas Instruments Deutschland Gmbh Automatic antenna tuning method
US5918280A (en) * 1996-07-29 1999-06-29 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Angular rate sensing device
WO2004020948A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-11 Austriamicrosystems Ag Vibrating gyroscope

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