Вибрационные гироскопы

Рис. 38. Структура гироскопа с двумя рамками и торсионным подвесом

Рамки образуют два плоских подвижных элемента - внешний (1) и внутренний (2), соединенных между собой и с основанием с помощью торсионов 3 и 4, оси которых перпендикулярны друг другу. Для увеличения кинетического момента на внутреннем элементе расположена дополнительная масса 5, снизу между основанием и рамками нанесено несколько пар электродов, образующих возбуждающие емкости и емкостные датчики перемещений.

Наружному элементу 1 электрическим возбуждением сообщаются угловые колебания относительно оси Y. Эти колебания в той же плоскости через торсионы 3 передаются и на внутренний элемент. При вращении прибора со скоростью Ω относительно оси Z возникают силы Кориолиса, которые заставляют внутренний элемент поворачиваться относительно оси X. Это отклонение измеряется емкостным датчиком перемещений и несет информацию об угловой скорости Ω.

Такие гироскопы обеспечивают по оценкам, точности порядка (102÷103)о/час и выше.

На рис. 39 приведена конструктивная схема микрогироскопа, имеющего сразу две оси чувствительности.

Чувствительная масса здесь имеет форму кольца (2), имеет сложный симметричный упругий подвес (элементы 3-8). Подвижная часть гироскопа через втулку (1) закрепляется на корпусе прибора (крепление «центральное»). Очевидно, что такой гироскоп сложен и конструктивно и в изготовлении.

Кольцо возбуждается по схеме «вибрационное вращение» с помощью электростатического привода гребенчатой структуры (11). Измеряется вращение относительно оси Z. Измерение перемещений чувствительного элемента осуществляется в двух плоскостях с помощью емкостных датчиков (9) и (10), расположенных на осях X и Y.

Рис. 39. Двухосевой микрогироскоп:

- центральная втулка; 2 - кольцо (инертная масса); 3-8 - элементы упругого подвеса; 9,10 - емкостные датчики перемещения; 11 - привод гребенчатой структуры.

Становится популярной схема очень простого по конструкции стержневого гироскопа (рис. 40).

Рис. 40. Структура стержневого вибрационного гироскопа

Правда, его можно выполнить только с использованием пьезоэлектрических материалов.

Он состоит из стержня (2), вытравленного в корпусе (1) и пьезоэлементов (3,4,5,6), нанесенных на грани стержня (стержень может иметь в сечении и треугольное сечение - так делают японцы). С обеих сторон и длине стержень имеет шейки, на которых он и подвешен к корпусу. Пьезоэлементы (3-5) возбуждают в стержне колебания в плоскости YZ, каждый элемент стержня при этом получает скорость Vy. Если теперь вращать стержень вокруг оси Z со скоростью Ω, возникающие силы Кориолиса вызывают колебания стержня в плоскости XZ с линейными скоростями Vx каждого элемента. Для измерения этих колебаний служат пары пьезоэлементов (4-6).

Интересное из раздела

Исследование и расчет цепей синусоидального тока
Синусоидальный ток представляет собой ток, изменяющийся во времени по синусоидальному закону: , где - максимальное значение или амплитуда ...

Цифровой показатель уровня топлива
Топливомер - прибор, измеряющий объемное или весовое количество топлива или масла в баках. Как правило, непосредственное измерение количества топлива крайне затруднено, п ...

Микроэлектроника. Новая быстро развивающаяся технология
Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось несколько поколений элементной базы: дискретная электроника электровакуумных прибор ...