РЕЗОНАТОР ДЛЯ ДАТЧИКА УГЛОВОГО ПАРАМЕТРА Российский патент 2012 года по МПК G01C19/56 

Изобретение относится к резонатору вибрационного датчика углового параметра, такого как гироскоп или гиродатчик угловой скорости.

Уровень техники

Как правило, резонатор гироскопа или гиродатчика угловой скорости содержит полусферический колокол с центральной ножкой, закрепленной на опорной детали. Колокол выполняют из электроизоляционного материала и равномерно покрывают электропроводящим слоем для формирования на периферическом крае колокола электродов, находящихся напротив электродов опорной детали. На электроды подают питание, чтобы вызвать деформацию колокола в виде эллипса и определить ориентацию этого эллипса. Материалом, используемым для колокола, как правило, является двуокись кремния, которая за счет очень низкого уровня собственного затухания обеспечивает точность датчика. Проводящий слой колокола обычно выполняют из металла, но его недостатком является добавление как механического затухания, так и электрического затухания (обусловленного резистивными потерями, возникающими во время протекания тока обнаружения в проводящем слое вблизи экваториальной линии). Таким образом, на качество резонатора в значительной степени влияет проводящий слой. Кроме того, затухание вибраций требует повышения энергии, необходимой для их обработки, что в первую очередь сказывается на эффективности резонатора, поскольку увеличивает уход гироскопа, если резонатор имеет дефект по геометрической гармонике четвертого порядка.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в создании средства, повышающего качество вышеуказанных резонаторов.

Поставленная задача решена в резонаторе датчика углового параметра, содержащем колокол из электроизоляционного материала, снабженный центральной ножкой, и электропроводящий слой, который содержит ветви, проходящие от центрального участка колокола до его периферического края, число которых является простым числом не меньше семи.

Таким образом, проводящий слой покрывает не весь участок колокола вблизи периферического края, где деформации являются наибольшими и их затухание создает наибольшие затруднения, несмотря на то, что для передачи тока до электродов, сформированных на периферическом крае, необходимо обеспечить лишь электрическую непрерывность. Использование минимального числа ветвей, равного семи, обеспечивает достаточную проводимость электрического тока и одновременно позволяет ограничить влияние проводящего слоя на механическое поведение колокола. В частности, такое число ограничивает возможность появления в проводящем слое субгармоник первого, второго, третьего и четвертого геометрических порядков. Это позволяет также в большей степени допускать возможные производственные дефекты, в частности смещение центра проводящего слоя относительно колокола.

Предпочтительно проводящий слой содержит семь ветвей.

Влияние проводящего слоя на механическое поведение колокола сводится к минимуму, а изготовление проводящего слоя остается относительно легким, в частности, в отношении подготовки трафарета для нанесения проводящего слоя.

Предпочтительно ветви имеют такую ширину, чтобы их площадь, измеренная вблизи периферического края колокола, была по существу равна одной десятой площади колокола, тоже измеренной вблизи периферического края.

Этот вариант осуществления изобретения представляет собой хороший компромисс между достижением слабого механического и электрического затухания и сохранением возможности относительно легкого изготовления резонатора. Вблизи полюса колокола проводящий слой покрывает почти всю поверхность, что не отрицательно сказывается на характеристиках резонатора, поскольку затухание на полюсе резонатора на них не влияет.

Предпочтительно проводящий слой содержит участок, перекрывающий, по меньшей мере, продольный участок ножки.

Это упрощает подачу электрического питания на резонатор.

Предпочтительно ветви проходят по существу вдоль меридианов колокола.

Предпочтительно ветви имеют продольные края, параллельные или сходящиеся к периферическому краю колокола.

Проводящий слой выполняют из металла, предпочтительно из платины.

Другие особенности и преимущества изобретения будут более понятны из дальнейшего описания не ограничивающего варианта его осуществления со ссылками на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан резонатор согласно изобретению, вид в разрезе.

На фиг.2 детально показана зона II, обозначенная на фиг.1.

На фиг.3 - то же, что на фиг.2, в другом варианте выполнения.

Осуществление изобретения

Показанный на фиг.1 и 2 резонатор в соответствии с настоящим изобретением предназначен для использования известным образом в датчике углового параметра, таком как гироскоп или гиродатчик угловой скорости, которые сами по себе являются известными устройствами, поэтому подробное описание их конструкции и работы опущено.

Резонатор в соответствии с настоящим изобретением содержит колокол 1 полусферической формы, в центре которого расположена ножка 2, выступающая из внутренней поверхности 3 колокола 1. Колокол 1 и ножка 2 выполнены из двуокиси кремния путем механической обработки.

Резонатор содержит проводящий слой, обозначенный общей позицией 4, который содержит участок 4.1 перекрывания ножки, центральный кольцевой участок 4.2, продолжающий участок 4.1, охватывая основание ножки 2, и семь ветвей 4.3, отходящих от участка 4.2 до периферического края 5 колокола 1. Ветви 4.3 проходят по существу вдоль меридианов колокола 1 и в данном случае имеют параллельные продольные края. Ветви имеют такую ширину, что их общая площадь вблизи периферического края колокола по существу равна одной десятой площади колокола вблизи периферического края. Ширина каждой ветви в данном случае равна примерно 1 мм. Проводящий слой 4 имеет толщину примерно 40 нм.

Проводящий слой 4 образует также электроды на периферическом крае 5 и при необходимости может заходить на наружную поверхность 6 колокола 1 вблизи периферического края.

В варианте выполнения, показанном на фиг.3, ветви 4.3 могут иметь продольные края, сходящиеся друг к другу в направлении к периферическому краю 5 (на фиг.3 схождение показано в преувеличенном виде).

Разумеется, изобретение не ограничивается описанным вариантом его осуществления и охватывает любую версию, не выходящую за рамки изобретения, определенные его формулой.

В частности, число ветвей является простым числом не менее семи и может быть равно, в частности, одиннадцати или тринадцати.

Проводящий слой может не содержать кольцевого центрального участка.

Изобретение относится к резонатору датчика углового параметра, содержащему колокол из электроизоляционного материала, снабженный центральной ножкой, и электропроводящий слой, который содержит ветви, проходящие от центрального участка колокола до его периферического края, число которых является простым числом не меньше семи, что обеспечивает достаточную проводимость электрического тока и одновременно позволяет ограничить влияние проводящего слоя на механическое поведение колокола. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Резонатор датчика углового параметра, содержащий колокол из электроизоляционного материала, снабженный центральной ножкой, и электропроводящий слой, отличающийся тем, что электропроводящий слой содержит ветви, проходящие от центрального участка колокола до его периферического края, число которых является простым числом не меньше семи.

2. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий слой содержит семь ветвей.

3. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что ширина ветвей такова, что их площадь вблизи периферического края колокола по существу равна одной десятой площади колокола вблизи периферического края.

4. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий слой содержит участок, перекрывающий, по меньшей мере, продольный участок ножки.

5. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий слой содержит центральный кольцевой участок.

6. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что ветви проходят по существу вдоль меридианов колокола.

7. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что ветви имеют параллельные продольные края.

8. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что ветви имеют продольные края, сходящиеся к периферическому краю колокола.

9. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий слой выполнен из металла.

10. Резонатор по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий слой выполнен из платины.