Резонатор коріолісового вібраційного гіроскопа

Реферат: Винахід належить до конструкції резонаторів коріолісових вібраційних гіроскопів, які застосовуються в точному приладобудуванні при створенні датчиків кутової швидкості, зокрема в навігаційній техніці, в приладах систем керування рухомими об'єктами. Резонатор коріолісового вібраційного гіроскопа містить циліндричне кільце, нижню панель, яка з'єднується з кільцем за допомогою перетинок, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи. Для зменшення похибки коріолісового вібраційного гіроскопа площини п'єзоелектричних елементів, якими вони закріплюються на перетинках, паралельні осі симетрії циліндричної поверхні кільця. Це дає змогу подовжити розмір перетинок вздовж осі симетрії резонатора та відповідно підвищити їх жорсткість вздовж цієї осі. UA 106173 C2 (12) UA 106173 C2 UA 106173 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до конструкції резонаторів коріолісових вібраційних гіроскопів, які застосовуються в точному приладобудуванні при створенні датчиків кутової швидкості, зокрема в навігаційній техніці, в приладах систем керування рухомим об'єктами. Відомо резонатори напівсферичної та циліндричної форми, що використовуються в коріолісових вібраційних гіроскопах, в яких для збудження коливань та виміру переміщення поверхні резонатора, що коливається, використовуються як конденсаторні, так і п'єзоелектричні датчики, на які для збудження коливань подасться електрична напруга або знімається електричний сигнал, по якому визначається переміщення поверхні. Відомо резонатор коріолісового вібраційного гіроскопа, який має нижню платформу, що закріплена на основі, циліндричне кільце резонатора, на якому закріплені п'єзоелектричні датчики (В.Л. Матвеев, В.И. Липатников, А.В. Алехин Проектирование волнового твердотельного гироскопа: Учеб. пособие для ВТУЗОВ.- М.: Издательство MГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. - 168с, стор. 11). Внаслідок внутрішнього тертя в місцях поклеєння п'єзоелектричних датчиків, розташованих на кільці резонатора, та в самих датчиках в кільці резонатора має місце підвищене затухання коливань, які необхідно збуджувати та підтримувати їх амплітуду стабільною для виміру кутової швидкості. Внаслідок цього підвищується похибка приладу. Відомо резонатор коріолісового вібраційного гіроскопа, що містить циліндричне кільце, нижню панель, яка з'єднується з кільцем за допомогою перетинок, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи (патент США № 7,281,425 В2, G01Р 9/04, 16 жовтня 2007 р.). В зазначеному резонаторі при дії прискорення вздовж осі симетрії резонатора сила інерції кільця згинає перетинки, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи. Внаслідок цього виникає деформація п'єзоелектричних елементів і за рахунок прямого п'єзоефекту - перешкода в сигналі, який знімається з цих елементів та який визначає кутову швидкість, що вимірюється. Внаслідок цього підвищується похибка приладу. В основу винаходу поставлена задача зменшення похибки коріолісового вібраційного гіроскопа та підвищення його чутливості. Для вирішення поставленої задачі в резонаторі коріолісового вібраційного гіроскопа, що містить циліндричне кільце, нижню панель, яка з'єднується з кільцем за допомогою перетинок, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи, відповідно до винаходу, площини п'єзоелектричних елементів, якими вони закріплюються на перетинках, паралельні осі симетрії циліндричної поверхні кільця. Таке розташування п'єзоелектричних елементів дає змогу оптимізувати їх деформації шляхом виконання розмірів перетинок вздовж вісі, паралельної вісі симетрії циліндричній поверхні кільця, більшими не менше, ніж в три рази, розміру перетинок вздовж перпендикуляра до плоскостей перетинок, які паралельні зазначеній осі симетрії та на яких розташовані п'єзоелектричні елементи. При цьому за рахунок подовження розміру перетинок вздовж осі симетрії циліндричній поверхні кільця підвищується їх жорсткість вздовж цієї осі та відповідно зменшується їх перегін внаслідок дії сили інерції кільця при дії прискорення та відповідно зменшуються деформація п'єзоелектричних елементів та перешкода в вихідному сигналі п'єзоелектричних елементів, які розташовані на цих перетинках. Крім того, за рахунок зменшення жорсткості перетинок вздовж перпендикуляра до плоскостей перетинок, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи, підвищується деформація цих елементів від дії сили Коріоліса, яка прямо пропорційна кутової швидкості, то вимірюється та відповідно підвищується чутливість п'єзоелектричних елементів. При цьому зменшується похибка та підвищується чутливість коріолісового вібраційного гіроскопа. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 наведено розріз А-А резонатора, на фіг. 2 - вид резонатора зверху. Резонатор коріолісового вібраційного гіроскопа складається з циліндричного кільця 1, перетинок 2, нижньої панелі 3, яка з'єднується з кільцем 1 за допомогою перетинок 2. Між отворами 4, які розташовані від нижньої панелі 3 до кільця 1, знаходяться перетинки 2, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи 5. Коливання, збудження в п'єзоелектричних елементах 5, передаються через перетинки 2 на кільце 1. Коливання, що виникли в кільці 1, при наявності кутової швидкості резонатора навколо осі циліндра, взаємодіють з цією кутовою швидкістю, викликаючи силу Коріоліса, яка прямо пропорційна кутовій швидкості. Ця сила впливає на кут розвороту пучностей та вузлів коливань відносно перетинок 2 і відповідно п'єзоелектричних елементів 5. При цьому за рахунок зменшення жорсткості перетинок 2 вздовж перпендикуляра до плоскостей перетинок, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи, підвищується деформація цих елементів та відповідно 1 UA 106173 C2 їх чутливість до кута розвороту пучностей та вузлів. За допомогою цього кута визначається кутова швидкість повороту резонатора. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Резонатор коріолісового вібраційного гіроскопа, що містить циліндричне кільце, нижню панель, яка з'єднується з кільцем за допомогою перетинок, на яких розташовані п'єзоелектричні елементи, який відрізняється тим, що площини п'єзоелектричних елементів, якими вони закріплюються на перетинках, паралельні осі симетрії циліндричної поверхні кільця. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2