Интегральный микромеханический гироскоп

Изобретение относится к области измерительной техники и интегральной электроники, а именно к интегральным измерительным элементам величины угловой скорости. Гироскоп содержит диэлектрическую подложку и две инерционные массы, которые связаны с внутренней рамой через упругие балки. Внутренняя рама закреплена в наружной раме, а наружная рама закреплена в основании торсионами. Основание гироскопа расположено на диэлектрической подложке. Электростатический вибропривод образован пластинами электродов, которые расположены на гребенчатых структурах внутренней рамы и инерционных масс соответственно. Изобретение направлено на обеспечение возможности измерения величины угловой скорости вокруг осей Х и Y, расположенных взаимно перпендикулярно в плоскости диэлектрической подложки гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и интегральной электронике и может быть использовано для одновременного измерения величин двух угловых скоростей.

Известен интегральный микромеханический гироскоп [S.E.Alper, T.Akin, A Planar Gyroscope Using a Standard Surface Micromachining Process, The 14 th European Conference on Solid-State Transducers (EUROSENSORS XIV), 2000, p.387, fig.1], содержащий подложку с расположенными на ней шестью электродами, инерционную массу, расположенную с зазором относительно подложки, образующую с парой расположенных на подложке электродов плоский конденсатор и связанную с внешним подвесом с помощью упругих балок, которые одними концами прикреплены к инерционной массе, а другими - к внешнему подвесу, образующему с двумя другими парами расположенных на подложке электродов плоские конденсаторы, используемые в качестве электростатических приводов, причем внешний подвес расположен с зазором относительно подложки с помощью системы упругих балок и опорных элементов.

Этот гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости при вращении его вокруг оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа.

Недостатком конструкции гироскопа является невозможность измерения величины угловой скорости вокруг оси X, расположенной в плоскости подложки.

Известен интегральный микромеханический гироскоп [В.П.Тимошенков, С.П.Тимошенков, А.А.Миндеева, Разработка конструкции микрогироскопа на основе КНИ-технологии. Известия вузов. Электроника, 1999, №6, стр.49, рис.2], содержащий диэлектрическую подложку с 1 напиленными на ней четырьмя электродами и инерционную массу, расположенную с зазором относительно диэлектрической подложки, выполненную в виде пластины, образующую с парой напыленных на подложку электродов плоский конденсатор и связанную с внутренней колебательной системой с помощью упругих балок, которые одними концами жестко прикреплены к инерционной массе, а другими - к внутренней колебательной системе, образующей с другой парой напыленных на подложку электродов плоский конденсатор, используемый в качестве электростатического привода, причем колебательная система соединена с внешней рамкой с помощью упругих балок, которые одними концами прикреплены к внутренней колебательной системе, а другими - к внешней рамке, расположенной непосредственно на диэлектрической подложке.

Данный гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости при вращении его вокруг оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа.

Недостатком конструкции гироскопа является невозможность измерения величины угловой скорости вокруг оси X, расположенной в плоскости подложки.

Известен интегральный микромеханический гироскоп [В.Я.Распопов. Микромеханические приборы. Учебное пособие, Тул. гос.университет, Тула, 2002, стр.32, рис.1.26], выбранный в качестве прототипа, содержащий диэлектрическую подложку на которой неподвижно закреплены гребенчатые структуры и внутренняя рама. На гребенчатых структурах расположены пластины электродов электростатического вибропривода. Внутренняя рама выполнена в виде прямоугольных пластин, расположенных с зазором относительно диэлектрической подложки. При этом внутренняя рама имеет точки жесткого крепления на подложке.

Две инерционные массы подвижны относительно подложки и выполнены в виде пластин с гребенчатыми структурами. На этих гребенчатых структурах расположены пластины электродов электростатического вибропривода. Гребенчатые структуры выполнены с возможностью электростатического взаимодействия с пластинами электродов, расположенных неподвижно на диэлектрической подложке, образуя при этом электростатический вибропривод.

На инерционных массах закреплены пластины электродов, образующие с пластинами электродов, закрепленными на диэлектрической подложке, плоские конденсаторы, которые являются датчиками угловых колебаний инерционных масс относительно диэлектрической подложки.

Инерционные массы связаны с внутренней рамой через упругие балки, которые одними концами жестко соединены с инерционными массами, а другими - с внутренней рамой. Упругие балки выполнены с возможностью совершения поступательных колебаний инерционных масс в плоскости диэлектрической подложки, за счет геометрических размеров упругих балок.

Гребенчатые структуры электростатического вибропривода расположены на диэлектрической подложке.

Две инерционные массы, упругие балки, внутренняя рама расположены с зазором относительно диэлектрической подложки.

Этот гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости при вращении его вокруг оси X, расположенной в плоскости диэлектрической подложки.

Недостатком конструкции этого гироскопа является невозможность одновременного измерения двух угловых скоростей: вокруг осей Х и Y, расположенных в плоскости диэлектрической подложки гироскопа.

Задачей предлагаемого изобретения является создание интегрального микромеханического гироскопа, позволяющего проводить измерения угловых скоростей вокруг двух, взаимно перпендикулярных осей Х и Y, расположенных в плоскости подложки.

Интегральный микромеханический гироскоп, так же как в прототипе, содержит диэлектрическую подложку, два датчика угловых колебаний, две инерционные массы, подвижные относительно диэлектрической подложки, и выполненные в виде пластин с гребенчатыми структурами. На гребенчатых структурах расположены пластины электродов электростатического вибропривода. Инерционные массы связаны с внутренней рамой через упругие балки, которые одними концами соединены с инерционными массами, а другими с внутренней рамой. При этом инерционные массы с гребенчатыми структурами и упругие балки расположены с зазором относительно диэлектрической подложки.

Согласно изобретению на внутренней раме с двух противоположных сторон закреплены гребенчатые структуры, на которых расположены пластины электродов, выполненные с возможностью электростатического взаимодействия с пластинами электродов, расположенных на инерционных массах, образуя при этом электростатический вибропривод. Внутренняя рама закреплена в наружной раме с помощью двух торсионов, которые одними концами, прикреплены к внутренней раме, а другими к наружной раме. Наружная рама закреплена в основании с помощью двух торсионов, которые одними концами, прикреплены к наружной раме, а другими к основанию. Основание расположено на диэлектрической подложке и выполнено в виде прямоугольной рамы. Наружная рама, торсионы, внутренняя рама и закрепленные на ней гребенчатые структуры расположены с зазором относительно диэлектрической подложки, а упругие балки выполнены с возможностью совершения поступательных колебаний инерционных масс вдоль оси, перпендикулярной плоскости диэлектрической подложки. На внутренней раме с двух противоположных сторон закреплены пластины электродов, образующие с пластинами электродов, закрепленными на наружной раме, датчик угловых колебаний внутренней рамы относительно наружной рамы. На наружной раме с двух противоположных сторон, закреплены пластины электродов, образующие с пластинами электродов, закрепленными на основании, датчик угловых колебаний наружной рамы относительно основания.

Инерционные массы, внутренняя и наружная рамы, основание, торсионы, упругие балки и гребенчатые структуры выполнены из поликристаллического или монокристаллического кремния.

Таким образом, предложенное закрепление внутренней рамы в наружной раме, которая закреплена в основании, расположенном на диэлектрической подложке, позволяет изменить направление колебаний инерционных масс, а расположение электростатического вибропривода и датчиков угловых колебаний позволяет измерять величины угловых скоростей поворота основания вокруг осей Х и Y, расположенных взаимно перпендикулярно в плоскости подложки.

На фиг.1 приведена топология и сечение предлагаемого интегрального микромеханического гироскопа.

Интегральный микромеханический гироскоп содержит две инерционные массы 1, 2, выполненные в виде пластин. Инерционные массы 1, 2 подвижны относительно диэлектрической подложки 3.

Инерционная масса 1 закреплена во внутренней раме 4 с помощью четырех упругих балок 5, 6, 7, 8. Упругие балки 5,6, 7, 8 жестко прикреплены одними концами к внутренней раме 4, а другими - к инерционной массе 1. Упругие балки 5, 6, 7, 8, размещены в интегральном микромеханическом гироскопе с возможностью совершения поступательных колебаний инерционной массы 1 вдоль оси Z, перпендикулярной плоскости диэлектрической подложки 3 за счет геометрических размеров упругих балок.

Инерционная масса 2 закреплена во внутренней раме 4 с помощью четырех упругих балок 9, 10, 11, 12. Внутренняя рама 4 выполнена в виде прямоугольных пластин, расположенных с зазором относительно диэлектрической подложки 3. Упругие балки 9, 10, 11, 12 жестко прикреплены одними концами к внутренней раме 4, а другими - к инерционной массе 2. Упругие балки 9, 10, 11, 12, размешены в интегральном микромеханическом гироскопе с возможностью совершения поступательных колебаний инерционной массы 2 вдоль оси Z, перпендикулярной плоскости диэлектрической подложки 3.

На инерционных массах 1, 2 закреплены гребенчатые структуры, на которых расположены пластины 13, 14.

На внутренней раме 4 с двух противоположных сторон, закреплены гребенчатые структуры, на которых расположены пластины электродов 15, 16, выполненные с возможностью электростатического взаимодействия с пластинами электродов 13, 14, образуя при этом электростатический вибропривод.

Внутренняя рама 4 закреплена в наружной раме 17 с помощью двух торсионов 18, 19, которые жестко прикреплены одними концами к наружной раме 17, а другими - к внутренней раме 4.

На внутренней раме 4, с двух противоположных сторон, закреплены пластины электродов 20, 21, образующие с пластинами электродов 22, 23, закрепленными на наружной раме 17, плоские конденсаторы, которые являются датчиками угловых колебаний внутренней рамы 4 относительно прямоугольной наружной рамы 17.

Основание 24 гироскопа расположено непосредственно на диэлектрической подложке 3 и выполнено в виде прямоугольной рамы.

Наружная рама 17 закреплена в основании 24 гироскопа с помощью двух торсионов 25, 26, которые жестко прикреплены одними концами к наружной раме 17, а другими - к основанию 24.

На наружной раме 17, с двух противоположных сторон, закреплены пластины электродов 27, 28, образующие с пластинами электродов 29, 30, закрепленными на основании 24, плоские конденсаторы, которые являются датчиками угловых колебаний наружной рамы 17 относительно основания 24.

Инерционные массы 1, 2, восемь упругих балок 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, гребенчатые структуры, на которых расположены пластины 13, 14, гребенчатые структуры, на которых расположены пластины электродов 15, 16, внутренняя рама 4, наружная рама 17, торсионы 18, 19, 25, 26, основание выполнены из поликристаллического или монокристаллического кремния и расположены с зазором относительно диэлектрической подложки 3.

Диэлектрическая подложка 3 может быть изготовлена из боросиликатного стекла.

Работает устройство следующим образом.

При подаче на пластины электродов 14, 16 и 13, 15 электростатического вибропривода переменных напряжений, сдвинутых относительно друг друга на 180°, между пластинами электродов 14, 16 и 13, 15 возникает электростатическое взаимодействие, что приводит к возникновению колебаний инерционных масс 1, 2 в плоскости, перпендикулярной диэлектрической подложке 3 вдоль оси Z, за счет изгиба упругих балок 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, соединяющих инерционные массы 1,2 с внутренней рамой 4. Векторы скоростей колебания масс 1, 2 находятся в противофазе друг к другу. При этом угловых колебаний внутренней рамы 4 относительно наружной рамы 17, а так же угловых колебаний наружной рамы 17 относительно основания 24 не происходит. Напряжения, генерируемые на датчиках угловых колебаний, образованных пластинами электродов 20, 22 и 21, 23, а так же 27, 29 и 28, 30 соответственно одинаковы.

При возникновении вращения (угловой скорости) диэлектрической подложки 3 вокруг оси X, расположенной в плоскости диэлектрической подложки 3, возникают силы Кориолиса. Под действием сил Кориолиса приложенным к центрам инерционных масс 1, 2, внутренняя рама 4 и инерционные массы 1, 2 начинают совершать угловые колебания относительно наружной рамы 17 за счет кручения торсионов 18, 19. Разность напряжений, генерируемых на датчиках угловых колебаний, образованных пластинами электродов 20 и 22, а также 21 и 23, расположенными на внутренней раме 4 и наружной раме 17, соответственно, за счет изменения угла между ними, характеризует величину измеряемой угловой скорости. Амплитуда этих колебаний является мерой угловой скорости, а фаза говорит о направлении скорости. Напряжения, генерируемые в датчиках угловых колебаний, образованных электродами 27 и 29, а так же 28 и 30, не изменяются.

При возникновении вращения (угловой скорости) диэлектрической подложки 3 вокруг оси Y, расположенной в плоскости диэлектрической подложки 3, возникают силы Кориолиса. Под действием сил Кориолиса приложенным к центрам инерционных масс 1, 2, наружная рама 17 начинает совершать угловые колебания относительно основания 24 за счет изгиба торсионов 25, 26. Разность напряжений, генерируемых на датчиках угловых колебаний образованных пластинами электродов 27 и 29, а так же 28 и 30, расположенными на наружной раме 17 и основании 24, соответственно, за счет изменения величины угла между ними, характеризует величину измеряемой угловой скорости. Амплитуда этих колебаний является мерой угловой скорости, а фаза говорит о направлении скорости. Напряжения, генерируемые в датчиках угловых колебаний, образованных пластинами электродов 20 и 22, а также 21 и 23, не изменяются.

Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой интегральный микромеханический гироскоп, позволяющий одновременно измерять величины угловых скоростей вокруг осей Х и Y, расположенных взаимно перпендикулярно в плоскости диэлектрической подложки 3.

1. Интегральный микромеханический гироскоп, содержащий диэлектрическую подложку, два датчика угловых колебаний, две инерционные массы, подвижные относительно диэлектрической подложки и выполненные в виде пластин с гребенчатыми структурами, на которых расположены пластины электродов электростатического вибропривода, инерционные массы связаны с внутренней рамой через упругие балки, которые одними концами соединены с инерционными массами, а другими с внутренней рамой, причем инерционные массы с гребенчатыми структурами и упругие балки расположены с зазором относительно диэлектрической подложки, отличающийся тем, что на внутренней раме с двух противоположных сторон закреплены гребенчатые структуры, на которых расположены пластины электродов, выполненные с возможностью электростатического взаимодействия с пластинами электродов, расположенных на инерционных массах, образуя при этом электростатический вибропривод, при этом внутренняя рама закреплена в наружной раме с помощью двух торсионов, которые одними концами прикреплены к внутренней раме, а другими к наружной раме, которая закреплена в основании с помощью двух торсионов, которые одними концами прикреплены к наружной раме, а другими к основанию, расположенному на диэлектрической подложке и выполненному в виде прямоугольной рамы, причем наружная рама, торсионы, внутренняя рама и закрепленные на ней гребенчатые структуры расположены с зазором относительно диэлектрической подложки, а упругие балки выполнены с возможностью совершения поступательных колебаний инерционных масс вдоль оси, перпендикулярной плоскости диэлектрической подложки, при этом на внутренней раме с двух противоположных сторон закреплены пластины электродов, образующие с пластинами электродов, закрепленными на наружной раме, датчик угловых колебаний внутренней рамы относительно наружной рамы, а на наружной раме с двух противоположных сторон, закреплены пластины электродов, образующие с пластинами электродов, закрепленными на основании, датчик угловых колебаний наружной рамы относительно основания.

2. Интегральный микромеханический гироскоп по п.1, отличающийся тем, что инерционные массы, внутренняя и наружная рамы, основание, торсионы, упругие балки и гребенчатые структуры выполнены из поликристаллического или монокристаллического кремния.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в навигационно-пилотажных системах летательных аппаратов. .

Изобретение относится к области микромеханики, в частности к микромеханическим гироскопам вибрационного типа. .

Изобретение относится к инерциальному датчику угловой скорости с компенсацией отклонения. .

Изобретение относится к области точного приборостроения, преимущественно гироскопического, и может быть использовано при создании твердотельных волновых гироскопов и систем ориентации и навигации на их основе.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения подвижных объектов и может найти применение во всех районах Мирового океана, включая высокие и приполюсные широты.

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при разработке устройства, предназначенного для задания углов поворота изделия, например, датчика, закрепленного на его платформе, относительно двух горизонтальных осей.

Изобретение относится к горному делу - к технике контроля направленного горизонтального бурения, используется для определения горизонтального положения и поворота инструмента для формирования наклонных и горизонтальных скважин вокруг оси для последующего управления траекторией его движения.

Изобретение относится к автоматическому определению положения бурильной колонны при подземных горных работах, в которых скважины бурят буровыми станками с перфоратором.

Изобретение относится к определению параметров траекторий нефтяных, газовых, геотермальных, железорудных и др. .

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации инерциальных систем на электростатических гироскопах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гиродатчиках

Изобретения относятся к управлению угловым движением космических аппаратов (КА) и, в частности, к гироскопическим системам ориентации КА, снабженным аппаратурой наблюдения (АН) наземных объектов, на околокруговой орбите. При работе таких КА требуется исключение бокового сдвига изображения наземных объектов, например, в фокальной плоскости АН, вызванного суточным вращением Земли. Для этого КА разворачивают на путевой курсовой угол по закону косинуса с круговой частотой, равной орбитальной угловой скорости. Согласно предлагаемому способу одновременно с поворотом КА по курсу поворачивают КА на путевой угол крена по закону синуса с той же частотой. В результате приборная путевая плоскость, образованная осями крена и курса, оказывается повернутой относительно линии узлов орбиты на постоянный угол, равный амплитуде путевого угла. Поэтому в установившемся режиме энергия затрачивается не на повороты по курсу и крену, а лишь на угловую стабилизацию КА для противодействия внешним возмущающим воздействиям. Поворот визирной оси АН по крену относительно орбитальной системы координат в сторону наблюдаемых наземных объектов выполняют с учетом текущего программного угла поворота по крену. Предлагаемое устройство включает в себя приборное обеспечение для реализации описанного выше способа. Техническим результатом изобретений является исключение колебательного движения КА по курсу относительно плоскости орбитальной системы координат, а также запаздывания отработки программного угла курса и снижение тем самым расхода энергии, потребного для работы КА на орбите. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области космической техники и может быть использовано при создании гирокомпасной системы ориентации искусственного спутника Земли для околокруговой орбиты. Предложенное изобретение направлено на устранение влияния постоянной погрешности построителя местной вертикали (ПМВ) по крену и других погрешностей, действие которых эквивалентно погрешности ПМВ, на погрешности системы ориентации по крену и курсу без ухудшения динамики контуров коррекции системы. Заявленная гирокомпасная система ориентации искусственного спутника Земли содержит построитель местной вертикали по каналу крена, пять сумматоров, три усилительно-преобразующих устройства, блок датчиков угловых скоростей, три интегратора, три задатчика программной угловой скорости, блок формирования поправок по курсу и крену (БФП) и программно-временной задатчик режимов. Причем БФП выполнен в виде последовательно соединенных нормально разомкнутых контактов первого коммутатора, фильтра шумовых сигналов, например апериодического звена, цифрового арифметического устройства, масштабирующего устройства и нормально разомкнутых контактов второго коммутатора. 2 ил.

Изобретение относится к полусферическому резонатору, являющемуся элементом вибродачика угловой скорости. Полусферический резонатор (7) содержит колоколообразный элемент (4), закрепленный на основе (3), которая несет основные электроды (2), обращенные к кольцевому ободу (6.2) колоколообразного элемента, и, по меньшей мере, один охранный электрод (1), располагаемый рядом с основными электродами (2). По меньшей мере, часть внутренней поверхности (6.1) колоколообразного элемента и указанный кольцевой обод (6.2) покрыты электропроводящим слоем (6), который к тому же покрывает участок (6.3) наружной поверхности колоколообразного элемента, примыкающий к его кольцевому ободу. Изобретение обеспечивает минимизацию ошибок измерения угловой скорости и ограничивает демпфирование колебаний колоколообразного элемента, что повышает точность и надежность. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к навигации и может быть использовано, например, в качестве компаса и для определения севера. Способ определения курса осуществляется с помощью инерциального устройства (1), содержащего, как минимум, один вибрационный угловой датчик (3) с резонатором, связанным с детекторным устройством и устройством для ввода данного резонатора в состояние вибрации, соединенными с управляющим устройством, служащим для обеспечения первого режима работы, при котором вибрация может свободно изменяться в угловой системе координат резонатора, и второго режима работы, при котором поддерживается определенный угол колебаний вибратора в системе координат резонатора. Способ включает в себя управление указанным датчиком во втором режиме работы для сохранения заданного электрического угла поворота, соответствующего наименьшей величине погрешности датчика, и управление указанным датчиком в первом режиме работы для измерения курса и управления указанным датчиком во втором режиме работы после измерения курса и до следующего измерения с целью сохранения заданного электрического угла поворота. Изобретение позволяет ограничить нежелательное влияние режима прецессионного гироскопа на точность измерений. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и интегральной электроники, а именно к интегральным измерительным элементам величины угловой скорости. Гироскоп содержит две инерционные массы, выполненные в виде пластин с гребенчатыми структурами, на которых расположены пластины электродов, образующие с пластинами электродов, закрепленных на гребенчатых структурах диэлектрической подложки, плоские конденсаторы, являющиеся датчиками колебаний инерционных масс относительно диэлектрической подложки. Каждая инерционная масса закреплена в раме с помощью упругих элементов, которые размещены с возможностью совершения поступательных колебаний инерционных масс вдоль двух взаимно перпендикулярных осей, расположенных в плоскости диэлектрической подложки. Рама закреплена на диэлектрической подложке через торсионы, которые одними концами жестко соединены с рамой, а другими - с диэлектрической подложкой. Инерционные массы, рама, упругие элементы и гребенчатые структуры, закрепленные на раме и двух инерционных массах, расположены с зазором относительно диэлектрической подложки. Изобретение обеспечивает возможность измерения величины угловой скорости вокруг осей X и Y, расположенных взаимно перпендикулярно в плоскости диэлектрической подложки гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ). Сущность изобретения заключается в том, что магнитная система содержит кольцевой магнитопровод с П-образным сечением из магнитомягкого материала, на внутреннем выступе которого закреплен магнит с радиальной намагниченностью, образующий с внешним выступом магнитопровода рабочий зазор, при этом кромки полюсного наконечника и магнита закруглены. Закругление кромок приводит к снижению энергии магнитного поля у кромок полюса. Техническим результатом является снижение потерь энергии магнитной системы ДНГ, вызванной концентрацией поля у кромок магнита в пользу энергии поля рабочего зазора. 2 н.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гироскопическим системам, которые основаны на использовании вибрационных гироскопов. В гироскопической системе, содержащей по меньшей мере четыре вибрационных гироскопа, первое измерение обеспечивается вибрационным гироскопом, подлежащим калибровке, и второе измерение обеспечивается комбинацией измерений из других вибрационных гироскопов системы. На уровне вибрационного гироскопа, подлежащего калибровке, применяют начальную команду для предписания изменения позиции из первой вибрационной позиции во вторую вибрационную позицию. Калиброванное значение масштабного коэффициента вибрационного гироскопа, подлежащего калибровке, определяют на основании вычисленного значения в отношении изменения позиции, на основании периода времени, в течение которого применяется начальная команда, начальной команды, разности углов между первой и второй вибрационными позициями, измеренной согласно первому измерению, и разности углов, измеренной согласно второму измерению. Изобретение обеспечивает повышение точности калибровки в отношении значения масштабного коэффициента. 2 н. и 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к твердотельным волновым гироскопам (ТВГ), которые используются для определения угловых перемещений в составе блоков навигационных устройств наземной, морской, авиационной и космической техники. Способ возбуждения колебаний в чувствительном элементе ТВГ заключается в том, что для первоначального возбуждения и/или корректировки колебаний на рабочей и/или околорабочей частоте чувствительного элемента используются электромагниты (электромагнитные преобразователи), а для поддержания и/или корректировки колебаний на рабочей частоте используют электроды конденсаторов (электростатические преобразователи). Изобретение позволяет повысить точность измерений угла поворота и угловой скорости объектов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в различных устройствах ориентации подвижных объектов, в частности при производстве надежных малогабаритных гироскопов-акселерометров для приборов подземной навигации - инклинометров. Гироскоп содержит сферический ротор в корпусе с тремя парами ортогонально расположенных поддерживающих элементов, электронный блок управления подвесом ротора и блок определения положения вектора кинетического момента ротора. Каждый поддерживающий элемент выполнен в виде двухфазного статора вращения с основной и управляющей обмотками на зубцовом магнитопроводе. Магнитопроводы изолированы от корпуса и применены в качестве измерительных и (или) поддерживающих емкостных электродов, а магнитопроводы с основными обмотками использованы как поддерживающие и (или) измерительные электромагниты. Динамически несбалансированный ротор выполнен с вытянутым эллипсоидом инерции. Выходы блока определения положения вектора кинетического момента ротора (по сигналам биения несбалансированного ротора) соединены через усилительно-преобразовательные устройства с управляющими обмотками статоров вращения, что позволило придать предложенному гироскопу свойства свободного гироскопа при ограниченном времени выбега ротора, обусловленном, например, трением ротора об остатки газа в вакуумированном кожухе. Предложенный универсальный гироскоп может использоваться также в режиме датчика угловой скорости (ДУС) и как трехкомпонентный акселерометр. Гироскоп отличается простотой конструкции, его предполагается выполнять малогабаритным, с диаметром ротора менее 10 мм, для использования, например, в подземной навигации, в частности при определении траекторий буровых скважин. При этом малый размер ротора (особенно при полой конструкции) обусловливает высокую перегрузочную способность гироскопа (до 100g), необходимую при работе в забойном инклинометре. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх