ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ВИБРАЦИОННОГО ГИРОСКОПА
DETECTING ELEMENT OF VIBRATION GYROSCOPE

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к преобразователям угловой скорости в электрический сигнал.
Известен чувствительный элемент вибрационного гироскопа [1], содержащий внешнюю неподвижную часть и внутреннюю подвижную часть, соединенные между собой системой подвеса с упругими элементами.
Наиболее близким по технической сущности является чувствительный элемент вибрационного гироскопа [2], содержащий выполненные с внешними образующими в форме окружностей внешнюю подвижную часть и внутреннюю неподвижную часть, соединенные между собой системой подвеса, в которой выполнены n упругих элементов, каждый из которых содержит первый, второй и третий сегменты, причем первый сегмент направлен по радиусу из центра неподвижной части в сторону подвижной части и одним концом соединен с неподвижной частью, своим вторым концом соединен с одним концом второго сегмента, который соединен вторым концом с первым концом третьего сегмента и направлен по дуге окружности, концентричной с внешними образующими подвижной и неподвижной частей, третий сегмент направлен по радиусу из центра неподвижной части в сторону подвижной части и соединен своим вторым концом с подвижной частью.
Недостатком такого чувствительного элемента вибрационного гироскопа являются угловые перемещения подвижной части относительно неподвижной части, возникающие при возбуждении радиальных угловых колебаний подвижной части при работе в составе вибрационного гироскопа.
Техническим результатом изобретения является устранение угловых перемещений в чувствительном элементе вибрационного гироскопа при возбуждении радиальных колебаний подвижной части.
Данный технический результат достигается в чувствительном элементе вибрационного гироскопа, содержащем выполненные с внешними образующими в форме окружностей внешнюю подвижную часть и внутреннюю неподвижную часть, соединенные между собой системой подвеса, в которой выполнены n упругих элементов, каждый из которых содержит первый, второй и третий сегменты, причем первый сегмент направлен по радиусу из центра неподвижной части в сторону подвижной части и одним концом соединен с неподвижной частью, своим вторым концом соединен с одним концом второго сегмента, который соединен вторым концом первым концом третьего сегмента и направлен по дуге окружности, концентричной с внешними образующими подвижной и неподвижной частей, третий сегмент направлен по радиусу из центра неподвижной части в сторону подвижной части и соединен своим вторым концом с подвижной частью, тем, что в каждом упругом элементе выполнены четвертый, пятый и шестой сегменты, четвертый сегмент соединен одним концом с неподвижной частью в зоне соединения первого сегмента с неподвижной частью, другим концом соединен с одним концом пятого сегмента и направлен в сторону подвижной части по радиусу из центра неподвижной части, пятый сегмент соединен своим вторым концом с одним концом шестого сегмента и направлен по дуге той же окружности, что и второй сегмент, в сторону, противоположную направлению расположения второго сегмента, шестой сегмент соединен своим вторым концом с подвижной частью и направлен по радиусу из центра неподвижной части, длина четвертого сегмента равна длине первого сегмента, длина пятого сегмента равна длине второго сегмента, длина шестого сегмента равна длине третьего сегмента.
Путем выполнения четвертого, пятого и шестого сегментов в каждом из упругих элементов достигается устранение угловых перемещений подвижной части, так как наличие четвертого, пятого и шестого сегментов препятствует перемещению, вызванному деформацией первого, второго и третьего сегментов при радиальных колебаниях подвижной части.
На фиг.1 представлен общий вид чувствительного элемента вибрационного гироскопа, на фиг.2 - вид упругого элемента.
(i)
(n)
(i)
(n)
Чувствительный элемент вибрационного гироскопа (фиг.1) содержит внутреннюю неподвижную часть 1 с внешней образующей 2 в виде окружности, внешнюю подвижную часть 3 с внутренней образующей 4 в виде окружности и внешней образующей 5 в виде окружности. Подвижная часть 3 соединена с неподвижной частью 1 упругими элементами 6', 6"…6,…6. Неподвижная часть 1, подвижная часть 3 и упругие элементы 6', 6"…6,…6 выполнены единым элементом в пластине из монокристаллического кремния.
1
Упругий элемент 6' (фиг.2) содержит первый сегмент 7, второй сегмент 8, третий сегмент 9, четвертый сегмент 10, пятый сегмент 11, шестой сегмент 12. Первый сегмент 7 длиной L соединен одним своим концом с неподвижной частью 1 по внешней образующей 2, другим своим концом соединен со вторым сегментом 8 и направлен в сторону подвижной части 3 по радиусу, проведенному из центра О неподвижной части 1.
2
Второй сегмент 8 соединен другим своим концом с одним концом третьего сегмента 9, направлен по дуге окружности, концентричной с окружностью внешней образующей 2 неподвижной части 1, и выполнен длиной L.
3
Третий сегмент 9 длиной L направлен по радиусу из центра О неподвижной части 1 в сторону подвижной части 3 и соединен другим своим концом с подвижной частью 3 по внутренней образующей 4 подвижной части 3.
4
Четвертый сегмент 10 длиной L соединен своим одним концом с неподвижной частью 1 по внешней образующей 2 неподвижной части 1 в зоне, где с неподвижной частью 1 соединен первый сегмент 7. Четвертый сегмент 10 направлен по радиусу из центра О неподвижной части 1 в сторону подвижной части 3 и соединен другим своим концом с пятым сегментом 11.
5
Пятый сегмент 11 направлен по дуге окружности, концентричной с окружностью внешней образующей 2 неподвижной части 1, соединен с одним концом шестого сегмента 12 и выполнен длиной L. При этом пятый сегмент 11 направлен в противоположную сторону по сравнению с направлением расположения второго сегмента 8.
6
Шестой сегмент 12 длиной L соединен своим вторым концом с подвижной частью 3 по ее внутренней образующей 4 и направлен в сторону подвижной части 3 по радиусу из центра О неподвижной части 1.
7
1
5
6
6
3
Упругий элемент 6' выполнен так, что длина L четвертого сегмента 10 равна длине L первого сегмента 7, длина L пятого сегмента 11 равна длине L второго сегмента 8, длина L шестого сегмента 12 равна длине L третьего сегмента 9.
(i)
(n)
Аналогичным образом выполнены упругие элементы 6"…6,…6.
При возбуждении в вибрационном гироскопе радиальных колебаний подвижной части 3 изменяется расстояние между внешней образующей 2 неподвижной части 1 и внутренней образующей 4 подвижной части 3.
Если бы упругий подвес 6' состоял только из первого 7, второго 8 и третьего 9 сегментов, то при изменении расстояния между началом первого сегмента 7 и концом третьего сегмента 9 происходило бы изменение положения начала второго сегмента 8 относительно его конца, что должно было привести к угловому перемещению подвижной части 3 относительно неподвижной части 1 в одну какую либо сторону. Но так как упругий элемент 6' имеет еще четвертый 10, пятый 11 и шестой 12 сегменты, то изменение положения начала и конца пятого сегмента 11 приводит к угловому перемещению подвижной части 3 в противоположную сторону.
Таким образом, угловое перемещение в одну сторону компенсируется угловым перемещением в другую сторону.
Следовательно, исключаются угловые перемещения подвижной части 3 относительно неподвижной части 1 при возбуждении радиальных колебаний подвижной части 3.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент США №5226321, НКИ 73/505, 75/517 А, МПК G01P 9/04. Вибрационный планарный гироскоп. 1993 г.
2. Патент РФ №2331845, Кл. G01С 19/56, G01P 9/04. Вибрационный гироскоп. 2008 г.