Микромеханический гироскоп

Авторы патента:

G01C19/56 - поворотно-чувствительные устройства с колеблющимися массами, например с камертоном

Владельцы патента RU 2535248:

Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение относится к области микромеханики, в частности к микромеханическим гироскопам (ММГ) вибрационного типа, в которых для повышения точности используется термокомпенсация. Устройство содержит чувствительный элемент (ЧЭ) с резонансным подвесом инерционной массы, электроды, расположенные по двум ортогональным осям вокруг инерционной массы, электронный блок, включающий в себя последовательно соединенные первый преобразователь емкость-напряжение, блок автоматического регулирования усиления (АРУ), усилитель, и последовательно включенные второй преобразователь емкость-напряжение, демодулятор, имеющий первый и второй входы и выход, блок температурной коррекции, первый вход блока температурной коррекции соединен с выходом демодулятора, второй вход блока температурной коррекции соединен с выходом блока АРУ. Достигаемый технический эффект - повышение точности ММГ за счет того, что для компенсации влияния изменений температуры на ММГ измеряется по существу температура именно ЧЭ. Это измерение производится косвенным методом путем определения добротности Q, которая имеет монотонную зависимость от температуры. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рабочий диапазон температур современных ММГ превосходит, как правило, 100°C. При изменении температуры окружающей среды могут изменяться как нулевой сигнал ММГ, так и его крутизна или масштабный коэффициент. Одним из способов повышения точности ММГ является его термостабилизация. Один из вариантов термостабилизации микромеханического датчика (ММД) описан в работе [1], в которой для поддержания температуры используется система с датчиком температуры и нагревателем.

Недостатком такого решения является повышенное потребление мощности ММД.

Другим решением является использование термокомпенсации, при которой используется датчик температуры и устройство коррекции сигнала ММД. Такое решение применяется в ряде ММГ, выпускаемых фирмой Analog Devices: например, в ММГ ADXRS150 (см. [2]) встроен датчик температуры, построенный по схеме РТАТ, описанной в работе [3].

Вариант процедуры подбора коэффициентов термокомпенсации описан в работе [4].

Другой вариант термокомпенсации с цифровым датчиком температуры, встроенным в заказную интегральную схему для ММГ, описан в работе [5]. На фиг.1 описания термокомпенсация осуществляется в цифровом процессоре 140 в блоке 145, в который поступают сигналы от демодулятора 143 и температурного датчика 185.

Варианты термокомпенсации и термостабилизации вибрационного ММГ описаны в статье [6]. В этой же работе отмечается, что температурно-зависимыми являются такие параметры резонансного подвеса подвижной массы ММГ, как добротность Q и резонансная частота f_p.

Сравнивая (см. фиг.5 и 6) процентные изменения Q и f_p при одном и том же диапазоне температур, можно увидеть, что изменения Q на два порядка выше, чем f_p. В этой статье также отмечается, что амплитуда первичных колебаний благодаря системе стабилизации изменяется незначительно (≈1%) во всем диапазоне температур (см. фиг.10, 11).

Эта зависимость добротности Q от температуры Т отмечалась и в более ранних работах для других типов ММГ [7, 8].

В работе [9] предложено определять температуру чувствительного элемента (ЧЭ) ММГ не с помощью внешнего датчика температуры, а за счет измерения температурного изменения f_p.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого ММГ является компенсационная система для ММГ, приведенная в работе [6].

Эта система содержит ММГ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого подключен к выходу ММГ, микропроцессор, к входу которого подключен выход АЦП, и термодатчик, выход которого подключен к микропроцессору. ММГ, при этом содержит систему возбуждения первичных колебаний на резонансной частоте подвеса инерционной массы (ИМ) и стабилизации амплитуды первичных колебаний, образованную последовательно включенными первым преобразователем емкость-напряжение, блок автоматического регулирования усиления (АРУ), усилитель. Эти последовательно включенные элементы соединены с электродами, расположенными по оси первичных колебаний. Кроме того, к электродам, расположенным по оси вторичных колебаний, подключен второй преобразователь емкость-напряжение, выход которого соединен с одним из входов демодулятора, а другой вход - с выходом первого преобразователя емкость-напряжение через фазовращатель.

Недостатком данного прототипа является то, что компенсация температуры осуществляется с погрешностью, обусловленной тем, что датчик расположен на некотором расстоянии от ЧЭ (см. фиг.19). Поэтому температура ЧЭ будет определяться им с погрешностью из-за наличия разности температур между ними. Эта разность может изменяться при изменении температуры окружающей среды, потребляемой системой мощности.

Задачей изобретения является снижение зависимости выходного сигнала от температуры.

Поставленная задача решается тем, что в ММГ, содержащем чувствительный элемент с резонансным подвесом инерционной массы, электроды, расположенные по двум ортогональным осям вокруг инерционной массы, электронный блок, включающий в себя последовательно соединенные первый преобразователь емкость-напряжение, блок АРУ, усилитель, и последовательно включенные второй преобразователь емкость-напряжение, демодулятор, имеющий первый и второй входы и выход, блок температурной коррекции, первый вход блока температурной коррекции соединен с выходом демодулятора, второй вход блока температурной коррекции соединен с выходом блока АРУ.

Кроме того, поставленная задача решается тем, что выход блока АРУ соединен со входом блока температурной коррекции через фазовращатель, при этом блок температурной коррекции выполнен с амплитудным детектором на входе, подключаемом к блоку АРУ.

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве достигается повышение точности за счет того, что для компенсации влияния изменений температуры на ММГ измеряется по существу температура именно ЧЭ, а не температура в месте установки датчика температуры. Это измерение производится косвенным методом путем определения добротности Q, которая зависит от температуры Т. Как показывает проведенный теоретический анализ и экспериментальная проверка, выполненная на ЧЭ для ММГ различного типа, зависимость Q(T) носит монотонный характер.

По сравнению с аналогом [9], в котором самокомпенсация влияния температуры осуществлена за счет измерения изменений резонансной частоты (f_p) подвеса ИМ, в предложенном устройстве может быть достигнута более высокая точность за счет большего относительного изменения температурно-зависимого параметра (изменения Q на два порядка выше, чем f_p).

Заявляемое устройство поясняется чертежами.

На фиг.1 показана блок-схема предложенного устройства.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - инерционная масса,

2, 3 - электроды, расположенные по оси первичных колебаний,

4, 5 - электроды, расположенные по оси вторичных колебаний,

6, 7 - соответственно первый и второй преобразователи емкость-напряжение,

8 - блок АРУ,

9 - первый усилитель,

10 - демодулятор (ДМ),

11 - блок температурной коррекции (ТК),

12 - электронный блок, включающий устройства 6-11,

V_E - сигнал управления,

U_apy - выходной сигнал блока АРУ.

На фиг.2 приведен вариант выполнения предложенного устройства.

На фиг.2 приняты следующие обозначения:

6 - первый преобразователь емкость-напряжение,

8 - блок АРУ,

11 - блок температурной коррекции,

13 - второй усилитель,

14 - устройство умножения,

15 - блок управления амплитудой первичных колебаний,

16 - АЦП,

17 - резонансное звено,

18 - фазовращатель,

19 - третий усилитель, работающий в ключевом режиме,

АМП - сигнал управления амплитудой первичных колебаний.

На фиг.3 приведена экспериментально полученная зависимость амплитуды сигнала управления от температуры.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Инерционная масса 1 в ЧЭ подвешена с помощью торсионов к опоре (на фиг.1 не показаны) и находится между электродами 2, 3, расположенными по оси первичных колебаний, и электродами 4, 5, расположенными по оси вторичных колебаний. С электродами 2, 3, расположенными по оси первичных колебаний, соединен вход первого преобразователя емкость-напряжение 6, с электродами 4, 5, расположенными по оси вторичных колебаний, соединен вход второго преобразователя емкость-напряжение 7.

Отметим, что количество электродов, расположенных по оси первичных колебаний, может быть больше, и они имеют, как правило, гребенчатую структуру; преобразователь 6 может выполняться как устройство с дифференциальным входом. Однако эти варианты выполнения не влияют на существо предложенного решения.

Выход преобразователя 6 соединен со входом блока АРУ 8, выход которого через усилитель 9 соединен с электродом 2.

Демодулятор 10 входами соединен с выходами преобразователей 6, 7.

Входы блока температурной коррекции 11 соединены с выходом блока АРУ 8 и выходом демодулятора 10.

Элементы 6-11 представляют собой электронные узлы, которые, как правило, выполняются в современных ММГ совместно, в виде заказной интегральной схемы (ИС). Эта электронная часть ММГ показана на фиг.1 как электронный блок 12.

Блоки 6, 8, 9 совместно с резонансным подвесом ИМ 1 образуют систему возбуждения первичных колебаний, в которой за счет блока АРУ 8 амплитуда этих колебаний сохраняется постоянной. Даже при изменении температуры (Т) окружающей среды на 100-120°C, при которой добротность резонансного подвеса Q изменялась более чем в два раза (как описано в работе [6] см. фиг.6), изменения амплитуды не превышали 1% (фиг.10, 11 данной работы). При сохранении амплитуды первичных колебаний практически постоянной, амплитуда сигнала на выходе преобразователя 6 также постоянна, а сигнал на выходе блока АРУ 8 изменяется обратно пропорционально добротности подвеса Q^-1.

Поскольку зависимость Q(T) изменяется монотонно, зависимость Q^-1(T) также будет монотонной, что позволяет по величине Q^-1 однозначно определить Т. Таким образом сигнал на выходе блока АРУ 8 оказывается зависимым от величины Т.

Это позволяет вызванные изменениями температуры изменение смещения нуля и крутизны сигнала на выходе демодулятора 10 корректировать не сигналом от датчика температуры, как это имеет место в прототипе, а сигналом с выхода блока АРУ 8.

Вариант предложенного устройства с типичным цифровым каналом первичных колебаний приведен на фиг.2анного описания. Пример цифрового канала описан в работе [5] (фиг.2а описания к данной заявке), в которой описаны состав электронных узлов, входящих в заказную ИС, и их работа.

На фиг.2 выход преобразователя 6 соединен со входом АЦП 16, блок АРУ 8 образован усилителем 13, устройством умножения 14 и блоком управления амплитудой первичных колебаний 15. Эти блоки соединены следующим образом: входы устройства умножения 14 соединены с выходами элементов 13, 15, к одному из входов элемента 15 поступает сигнал, пропорциональный задаваемой амплитуде первичных колебаний, второй вход блока 15 и вход блока 13 соединены с выходом АЦП 16.

Выход элемента 14 через фазовращатель 18 и устройство 19 соединен с электродами ЧЭ, которые могут рассматриваться в качестве входа резонансного звена 17 с передаточной функцией вида (k/(T₁p²+T₁Q^-1p+1), где k - коэффициент передачи этого звена, а его резонансная частота равна (2πT₁)^-1. Один вход блока температурной коррекции 11 соединен со входом демодулятора 10, а другой вход соединен с выходом блока автоматического регулирования усиления (АРУ) 8 через фазовращатель 18.

В устройстве на фиг.2 элементы 13-15, 19 реализованы как цифровые и выполняют в совокупности ту же функцию, как и элементы 8, 9 на фиг.1, т.е. они обеспечивают возникновение и стабилизацию первичных колебаний в ММГ. Отметим, что в устройстве на фиг.1 функции фазовращателя могут выполнять либо блок АРУ 8, либо первый усилитель 9, без изменения существа работы устройства. В первом случае второй усилитель 13, входящий в блок АРУ 8, а во втором - первый усилитель 9 должны иметь на резонансной частоте сдвиг фазы, равный 90°.

Сигнал на выходе элемента 15 пропорционален амплитудам сигналов на выходе элементов 18 и 19. Коэффициенты пропорциональности между этими величинами сохраняются постоянными в процессе работы, если фазовращатель имеет постоянный коэффициент передачи в области изменения резонансной частоты резонатора. Такие фазовращатели известны, они могут быть построены по схеме, реализующей передаточную функцию вида

(1-τр)/(1+τр) или е^-τр.

В этом случае вход блока температурной коррекции 11 может быть соединен с одним из выходов, обозначенных на фиг.2 буквами А, Б, В. В случае подключения к выходам Б и В входа блока температурной коррекции 11 последний должен быть выполнен с амплитудным детектором на подключаемом к этим выходам входе.

При изменении температуры резонансная частота резонатора может изменяться. Если фазовращатель 18 выполнен по схеме интегратора или дифференциатора, то в этом случае коэффициент пропорциональности между сигналом на выходе блока АРУ (выход А) и амплитудой на выходе фазовращателя 18 может изменяться, что приводит к погрешности определения добротности Q и, соответственно, к погрешности термокомпенсации.

Эти погрешности могут быть исключены, если блок температурной коррекции 11 соединить с выходом фазовращателя 18, поскольку амплитуда выходного сигнала этого элемента будет пропорционально величине Q^-1. При этом в блоке температурной коррекции 11 осуществляется преобразование сигналов как функции от амплитудного значения сигнала с выхода элемента 18. Это возможно, если блок температурной коррекции 11 выполнен с амплитудным детектором на входе, реализованном программным путем или в виде отдельного устройства.

Третий усилитель 19 может быть реализован как сигма-дельта модулятор, в котором выходной каскад представляет собой ключи, подключающие к электродам (электрод 2 на фиг.1) на определенные промежутки времени источники постоянного напряжения. Длительность этих промежутков времени определяется входным сигналом усилителя 19.

Экспериментально полученная зависимость амплитуды сигнала управления от температуры при изменении температуры в обоих направлениях (нагрев, охлаждение и аппроксимация этой зависимости) представлена на фиг.3. Эта зависимость получена при исследовании ММГ, описание которого приведено в работе [10].

При использовании полиноминальной функции второго порядка от сигнала управления при коррекции смещения нуля было достигнуто уменьшение смещения в шесть раз (по сравнению со смещением нуля без коррекции).

Обобщенный вид блока температурной коррекции 11 приведен на фиг.1 работы [9]). Блок 11 может содержать звенья умножения и суммирования для реализации полиноминальной коррекции сигнала с выхода демодулятора 10 как по крутизне, так и по смещению нуля.

Возможны и другие виды коррекции сигнала, например, с использованием разного вида функций для разных диапазонов температур.

Таким образом, уменьшение температурной зависимости выходного сигнала ММГ в предложенном устройстве достигается не за счет использования специального датчика температуры, а за счет выделения сигнала управления первичными колебаниями ИМ, который вследствие зависимости добротности резонансного подвеса от температуры позволяет фактически определять фактическую температуру ЧЭ ММГ.

Эффект повышения точности температурной компенсации ММГ в предложенном устройстве может проявиться в тех случаях, когда по условиям применения может иметь место значительная скорость изменения температуры окружающей среды. В этом случае разница между текущей температурой ЧЭ и внешним термодатчиком может быть значительной и соответственно компенсация по сигналу термодатчика неэффективна в отличие от термокомпенсации в предложенном устройстве.

Достигаемый технический эффект - повышение точности ММГ.

Список литературы

1. Патент РФ №2244936.

2. http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADXRS150.pdf.

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Bandgap_voltage_reference.

4. http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-1049.pdf.

5. Международная заявка WO 2012/035439 A2.

6. Dunzhu Xia, Shilling Chen, Shourong Wang and Hongsheng Li. Microgyroscope Temperature Effects and Compensation-Control Methods // Sensors, 2009, №9, p.8349-8376.

7. Shcheglov К., Evans С., Gutierrez R., Tang Т.К. Temperature dependent characteristics of the JPL silicon MEMS gyroscope // Aerospace Conference Proceedings, 2000 IEEE, Volume: 11, 18-25 March 2000, p.403-411, vol.1.

8. Ferguson M.I., Keymeulen D., Peay C., Yee K. Effect of temperature on MEMS vibratory rate gyroscope // IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Montana, 2005, p.1-6.

9. I.P. Prikhodko et al. Compensation of drifts in high-Q MEMS gyroscopes using temperature self-sensing, Sens.Actuators A: Phys. (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.sna2012.12.024.

10. Пешехонов В.Г. и др. Результаты испытаний установочной партии микромеханических гироскопов RR-типа // Гироскопия и навигация, 2011, №1, с.37-48.

1. Микромеханический гироскоп, содержащий чувствительный элемент с резонансным подвесом инерционной массы, электроды, расположенные по двум ортогональным осям вокруг инерционной массы, электронный блок, включающий в себя последовательно включенные первый преобразователь емкость-напряжение, блок автоматического регулирования усиления (АРУ), усилитель, и последовательно включенные второй преобразователь емкость-напряжение, демодулятор, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго преобразователей емкость-напряжение, а выход - со входом блока температурной коррекции, отличающийся тем, что второй вход блока температурной коррекции соединен с выходом блока АРУ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход блока АРУ соединен со входом блока температурной коррекции через фазовращатель, при этом блок температурной коррекции выполнен с амплитудным детектором на входе, подключаемым к блоку АРУ.

Изобретение относится к вибрационным гироскопам. Гироскопическая система производит измерения при помощи вибрационного гироскопа, который вибрирует в первом положении вибрации и передает сигнал измерений.

Резонатор с защитным слоем, вибрационный датчик, включающий в себя такой резонатор, и способ изготовления резонатора // 2527319

Изобретение относится к вибрационным датчикам гироскопического типа. Резонатор (3)датчика содержит корпус из материала на основе кремния с по меньшей мере одной резонансной частью (Z), имеющей по меньшей мере один участок, покрытый электропроводящим слоем, и по меньшей мере один участок, не покрытый проводящим слоем.

Способ балансировки металлического зубчатого резонатора волнового твердотельного гироскопа // 2526217

Изобретение может быть использовано при производстве навигационных приборов. Способ балансировки металлического зубчатого резонатора волнового твердотельного гироскопа заключается в том, что измеряют параметры неуравновешенной массы, рассчитывают массу, подлежащую удалению с каждого балансировочного зубца, и удаляют неуравновешенную массу с поверхности балансировочных зубцов путем электрохимического растворения, при этом каждый зубец погружают в отдельную ванну с электролитом и через поверхность каждого зубца пропускают заранее рассчитанный электрический заряд, величину которого регулируют временем пропускания постоянного тока.

Система и способ сбора сейсмических данных // 2523734

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Предложен способ сейсмических исследований, а также устройство и система для его осуществления.

Чувствительный элемент твердотельного волнового гироскопа (варианты) // 2521783

Изобретение относится к твердотельным волновым гироскопам (ТВГ), которые используются для определения угловых перемещений в составе блоков навигационных устройств наземной и авиационно-космической техники.

Способ возбуждения колебаний в чувствительном элементе твердотельного волнового гироскопа и устройство для его осуществления // 2518632

Изобретение относится к твердотельным волновым гироскопам (ТВГ), которые используются для определения угловых перемещений в составе блоков навигационных устройств наземной, морской, авиационной и космической техники.

Вибрационный вакуумный микрогироскоп // 2518379

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопии и может быть использовано в приборостроении, авиакосмической отрасли и машиностроении.

Адаптивный датчик на основе чувствительного полевого прибора // 2511203

Изобретение относится к сенсорам физико-химических или биохимических воздействий, в частности к области инфракрасной техники, а именно к преобразователям теплового излучения в электрический сигнал.

Калибровка гироскопических систем с вибрационными гироскопами // 2509981

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.

Калибровка вибрационного гироскопа // 2509980

Изобретение относится к вибрационным гироскопам. Гироскопическая система содержит по меньшей мере четыре вибрационных гироскопа, выполненных с возможностью изменения положения вибрации.

Гироскопический датчик // 2540249

Изобретение относится к гироскопическому датчику (2), содержащему: чувствительный элемент (4), выполненный с возможностью вибрирования; электрододержатель (8), способный поддерживать электроды (20) возбуждения/обнаружения для возбуждения чувствительного элемента (4) и обнаружения вибрации чувствительного элемента (4); и элементы (10, 16) для установки электрододержателя (8); характеризующийся тем, что поддерживающие элементы (10, 16) содержат основание (10), выполненное из материала, имеющего плотность менее чем 5 кг/дм3, и квадратный корень отношения модуля Юнга, деленного на указанную выше плотность больше чем 9 ГПа1/2дм3/2/кг-1/2. Техническим результатом является повышение точности измерений и снижение влияния паразитного вибрационного режима за счет оптимизации технических параметров. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Твердотельный волновой гироскоп // 2541711

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой твердотельный волновой гироскоп. Гироскоп имеет вакуумируемый корпус в виде полусферической оболочки с равномерной толщиной, на внешней стороне которого размещены три установочно-закрепительных элемента, разнесенных относительно друг друга на 120°, а на внутренней - три конусных сегментных элемента, смещенных на 60° относительно установочно-закрепительных элементов, для установки комбинированной информационно-возбудительной платы с использованием кольцевой разрезной пружины. Резонатор гироскопа имеет переменную толщину стенки полусферической оболочки. В сферической части комбинированной платы сформированы электроды съема информации и электроды управления. В полости платы расположен геттерный насос. Электроды съема соединяются в пары на монтажной плате, имеющей коаксиальные разъемы для электрической связи с предварительными усилителями, между монтажной платой и платой с предварительными усилителями расположен теплозащитный экран. Для электрической связи электродов съема и электродов управления с внешней электроникой гироскоп имеет два разъема. Цифровая внешняя электронная система управляет вибрационным состоянием резонатора. Техническим результатом является улучшение технико-эксплуатационных качеств гироскопа. 9 ил.

Микроакустомеханический гироскоп // 2543706

Изобретение относится к акустоэлектронным приборам, предназначенным для преобразования угловой скорости вращения основания в электрический сигнал. Микроакустомеханический гироскоп содержит основание, структуру инерционных масс, размещенных в шахматном порядке, пьезоэлектрические преобразователи и измерительные ВШП суммарного поля ПАВ от регулярной структуры инерционных масс. На внешней поверхности несущего основания нанесена тонкая пленка из пьезоэлектрика с установленными на ней регулярной структурой инерционных масс и измерительными ВШП для каждого из направлений вращения. При этом измерительные ВШП размещены симметрично относительно положения регулярной структуры инерционных масс и перпендикулярно осям вращения несущего основания. На внутренней поверхности несущего основания выполнен трапецеидальный выступ, большее основание которого обращено в сторону внешней поверхности несущего основания, активные пьезоэлектрические преобразователи установлены симметрично друг другу на боковых поверхностях трапецеидального выступа. Технический результат заключается в обеспечении преобразования угловых скоростей вращения несущего основания в электрические сигналы одновременно относительно двух осей вращения. 2 ил.

Способ определения параметров волнового твердотельного гироскопа // 2544308

Предлагаемый способ может быть использован при изготовлении и подготовке к работе волновых твердотельных гироскопов (ВТГ). Определение параметров ВТГ заключается в том, что измеряют амплитуды колебаний резонатора на частотах вблизи резонанса в стационарных режимах, по измеренным значениям амплитуд колебаний и частот формируют вектор и матрицу с линейными относительно амплитуд элементами. При этом увеличивают в два-три раза амплитуды колебаний, формируют матрицу с нелинейными относительно амплитуд элементами и вычисляют коэффициенты нелинейности колебаний резонатора одновременно с параметрами волнового твердотельного гироскопа. Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения параметров ВТГ в несколько раз. 1 ил.

Твердотельный волновой гироскоп // 2544870

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах средней точности инерциального управления объектами бескарданного типа. Твердотельный волновой гироскоп содержит цилиндрический резонатор, смонтированный в корпусе, и расположенные на нижней пластине восемь пьезоэлементов, закрепленных с помощью клея. Причем нижняя пластина выполнена сплошной и прикреплена к резонатору через буртик. Технический результат - повышение точности при несущественном изменении частоты резонатора. 4 ил.

Способ установки кольцевого зазора при сборке волнового твердотельного гироскопа // 2546987

Изобретение относится к технологии сборки волновых твердотельных гироскопов (ВТГ) и может быть использовано при производстве навигационных приборов и систем для самолетов, катеров, космических аппаратов, бурильных установок. Задачей изобретения является повышение равномерности кольцевого зазора между проводящей поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора ВТГ и внешними электродами при сборке. Поставленная задача решается за счет повышения точности измерения переменного тока, протекающего через внешний электрод, что достигается уменьшением влияния паразитных емкостей на результат измерения. Предложенный способ установки кольцевого зазора между поверхностью цилиндрического или полусферического резонатора волнового твердотельного гироскопа и внешними электродами включает формирование переменного напряжения между внешними электродами и проводящей поверхностью резонатора, поочередное измерение величины тока, протекающего через каждый внешний электрод, и установку резонатора в положение, при котором эти токи равны между собой, отличающийся тем, что при измерении тока выбранный внешний электрод подключают к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом инвертирующий вход операционного усилителя соединяют с его выходом через резистор, величину которого выбирают исходя из необходимой величины выходного напряжения и величины тока инвертирующего входа операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя и другие внешние электроды соединяют с общим проводом. Согласно сделанной оценке неравномерность кольцевого зазора при установке его предложенным способом составляет около 1%. 1 ил.

Вибрационный гироскоп и способ его изготовления // 2547661

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано, например, в системах ориентации и навигации летательных аппаратов. Технический результат - повышение надежности. Для этого гироскоп (1) содержит основание (2), резонатор (3), имеющий корпус (4), по существу, цилиндрической формы, заканчивающийся со стороны, противоположной основанию (2), дистальным торцом (5), в котором выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие (13), множество пьезоэлектрических элементов (10), контактирующих с резонатором (3), модули (18) управления/обработки установленные, по меньшей мере частично, в основании (2), и по меньшей мере один соединительный проводник (15), проходящий через указанное отверстие (13) в корпусе (4) резонатора (3) и электрически соединяющий указанные модули (18) и пьезоэлектрические элементы (10) для управления вибрацией резонатора (3) и измерения вибрационных сигналов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Кориолисов гироскоп, содержащий корректировочные модули, и способ уменьшения квадратурного искажения // 2554312

Кориолисов гироскоп (1) включает в себя систему масс, в которой могут возбуждаться колебания параллельно первой оси, при этом может регистрироваться отклонение системы масс вследствие кориолисовой силы вдоль второй оси, которая проходит перпендикулярно первой оси, и по меньшей мере один первый корректировочный модуль (30) и по меньшей мере один второй корректировочный модуль (40), которые соответственно содержат множество неподвижных корректировочных электродов (31, 32, 41, 42) и подвижных корректировочных электродов (24, 25, 26, 27), при этом неподвижные корректировочные электроды (31, 32, 41, 42) проходят в направлении первой оси и жестко соединены с подложкой посредством соответствующих анкерных структур (33, 43), а подвижные корректировочные электроды (24, 25, 26, 27) образуют часть системы масс. Способ уменьшения квадратурного искажения такого кориолисова гироскопа (1) включает в себя подачу на корректировочные модули (30, 40) по меньшей мере в течение промежутка времени постоянных корректирующих напряжений. Технический результат заключается в снижении искажений сигнала в кориолисовом гироскопе или системе кориолисовых гироскопов за счет уменьшения вклада неправильной ориентации элементов в квадратурные искажения. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Гиродатчик и способ его изготовления // 2555201

Настоящее изобретение раскрывает устройство и способ изготовления гиродатчика (2), содержащего: чувствительный элемент (4), предназначенный для вибрирования; держатель (8) электродов, на котором могут быть размещены электроды (20) для возбуждения чувствительного элемента (4) и электроды (20) для обнаружения вибрации чувствительного элемента (4); и опорные стержни (16), предназначенные для поддержки держателя (8) электродов; отличающегося тем, что опорные стержни (16) имеют по меньшей мере один выступающий конец (17). Техническим результатом является улучшение механических и эксплуатационных характеристик гиродатчика, а также усовершенствование технологии изготовления и повышение выхода годной продукции. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Чувствительный элемент микросистемного гироскопа // 2556334

Изобретение относится к измерительной технике. Чувствительный элемент микросистемного гироскопа содержит корпусную кремниевую пластину, симметрично расположенные внутри друг друга и разделенные равномерными зазорами внешнюю и внутреннюю подвижные рамки, при этом внешняя рамка соединена с корпусной кремниевой пластиной и с внутренней рамкой посредством упругих торсионов, продольные оси каждой пары торсионов взаимно перпендикулярны, между корпусной кремниевой пластиной и подвижными рамками образован посредством сквозного анизотропного травления зазор, на одну сторону корпусной кремниевой пластины жестко присоединена изоляционная обкладка с нанесенными на нее неподвижными проводящими электродами электростатического силового преобразователя, задающего принудительные колебания внутренней рамки, при этом на обе стороны корпусной кремниевой пластины присоединены изоляционные обкладки, на которые нанесены электроды электростатического силового преобразователя, задающего принудительные колебания внутренней рамки, электроды емкостного преобразователя перемещений и электроды силового электростатического преобразователя обратной связи, внешняя подвижная рамка является подвижным проводящим электродом электростатического силового преобразователя обратной связи, компенсирующего момент от действия кориолисовой силы, и подвижным проводящим электродом емкостного преобразователя перемещений. Технический результат - повышение точности измерений. 2 ил.