补偿科式陀螺正交偏差的方法和实现该方法的科式陀螺技术

本发明专利技术涉及一种补偿科式陀螺正交偏差的方法，该陀螺的谐振器（１）构造成包括第一和第二线性振荡器（３，４）的耦合系统的形式，该科式陀螺正交偏差得以确定。随后，改变两个振荡器（３，４）的相互定向的静电场被产生并且其定向／强度被控制以使得所确定的正交偏差尽可能地小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在科式陀螺中进行正交偏差补偿的方法，并且涉及一种适用于此目的的科式陀螺。
技术介绍
科式陀螺(也被称为振动陀螺)正在越来越多地用于导航的目的。科式陀螺具有可被导致振荡的质量系统。每个质量系统通常具有大量的振荡模式，这些振荡模式初始时是互相独立的。为了操作科氏陀螺，质量系统的特定振荡模式由人工激励进行振荡，下文中称之为“激励振荡”。当科式陀螺被旋转时，出现科式力，所述科式力吸收来自质量系统的激励振荡的能量，并且传送该质量系统的另一振荡模式，下文中称之为“读出振荡”(readoscillation)。为了确定科式陀螺的运动，读出振荡被分接(tap off)，相应的读出信号经检验以确定是否在读出振荡的振幅中出现任何变化，所述变化即表示对科式陀螺的旋转进行的测量。科式陀螺可采用开环系统和闭环系统的形式。在闭环系统中，读出振荡的振幅经由相应的控制回路被持续重设为固定值-优选为0，并且该重设力被测量。科式陀螺的质量系统(在下文中也被称为“谐振器”)在这种情况下可以采用很多不同的方式进行设计。例如，可使用整体质量系统。可选择地，可将质量系统分为两个振荡器，它们经由弹性系统相互耦合并且可实现相互的相对运动。例如，已知的一种包括所使用的两个线性振荡器的耦合系统，这也称为线性双振荡器系统。如果使用这种耦合系统，那么由于制造公差，两个振荡器相互之间的定向误差是不可避免的。两个振荡器相互之间的定向误差产生了测得转速信号中的零误差分量，即所谓的“正交偏差”(或者更精确地说正交偏差分量)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种方法和一种科式陀螺，借助该陀螺可补偿诸如此类的正交偏差分量。根据本专利技术，本专利技术的目的通过如权利要求1所述的对具有两个线性振荡器的谐振器进行正交偏差补偿的方法而实现。本专利技术也提供一种如权利要求6所述的适于此目的的科式陀螺的实施例。科式陀螺的其他适当实施例包含在权利要求12中。本专利技术的思想的有利改善和发展体现在从属权利要求中。为了帮助理解根据本专利技术的方法的技术背景，将在下文使用线性双振荡系统的实例再次简要说明科式陀螺的物理原理。科式力可表示如下F→=2mv→sxΩ→---(1)]]> 科式力m振荡器质量 振荡器速度 转速如果对科式力作出反作用的质量等于振荡质量，如果振荡器在固有频率ω下操作，那么2mv→sxΩ→=ma→c---(2)]]>振荡器速度由下式给出v→S=v→s0sinωt---(3)]]>其中 振荡器幅值ω振荡器的固有频率振荡器和科式加速度因此由下式给出a→S=v→s0ωcosωt]]>a→c=2v→s0sinωt×Ω→---(4)]]>因此，两个加速度矢量在空间上相互成直角并且在时间函数中相互偏移90°(空间和时间正交性)。使用这两种标准从而将振荡器加速度 与科式加速度 分离开。上述加速度幅值ac和as的比率为 acas=2Ωω---(5)]]>如果转速为Ω＝5°/h并且振荡器的固有频率为fs＝10KHz，那么acas=7.7·10-10---(6)]]>对于5°/h的精度，第一振荡器与第二振荡器的不理想的耦合不能超过7.7·10-10，或者必须保持恒定为该值。如果使用包括两个线性振荡器的质量系统，所述振荡器经由弹性件相互连接，那么空间正交性的精度将被限制，因为在振荡模式与测量模式之间的弹性元件存在定向误差。可获得的精度(受制造公差限制)为10-3至10-4。时间正交性的精度由电子元件的相位精度限制为例如10KHz，其精度同样地仅符合至多10-3至10-4。这意味着上述加速度比值无法被满足。实际上，测得加速度比值 为 空间误差导致所谓的正交偏差BQ，该偏置又与时间相位误差Δ共同导致偏置BBQ＝6.5·106°/h至6.5·105°/hΔ＝10-3至10-4B＝BQ·Δ＝6,500°/h至65°/h因此，正交偏差造成对测量精度的主要限制。在这种情况下，应该注意，上述误差分析仅考虑振荡模式对读出模式的直接耦合。其他正交偏差分量也例如由于与其他振荡模式的耦合而存在和发生。根据本专利技术的用于正交偏差补偿的方法可应用于，尤其应用于，其谐振器为采用包括至少一个第一和一个第二线性振荡器的耦合系统的形式的科式陀螺，并具有下述步骤-确定振荡器系统的正交偏差，-产生静电场，从而改变两个振荡器相互之间的定向，静电场的定向/强度被调节从而使得所确定的正交偏差尽可能地小。在这种情况下，振荡器系统的总正交偏差被优选地确定。优选地，这通过使用0°和适当的重设来解调借助读出电极产生的读出信号而实现。可替代地，可考虑只确定一部分正交偏差，该部分偏差即由两个线性振荡器相互的定向误差产生。术语“正交误差”覆盖了两种情况。正交偏差因此在其本身起始点处被消除，也就是说，两个振荡器相互之间的机械定向误差借助作用在一个或两个振荡器上并且由静电场产生的静电力进行补偿。在一项优选实施例中，该科式陀螺具有第一和第二弹性元件，第一振荡器借助第一弹性元件连接于科式陀螺的陀螺框架，第二振荡器借助第二弹性元件连接于第一振荡器。在这种情况下，静电场致使第一弹性元件的定向发生变化和/或第二弹性元件的定向发生变化。第二弹性元件的定向优选地借助静电场通过改变第二振荡器的位置/定向而发生变化。与此类似，第一弹性元件的定向优选地借助静电场通过改变第一振荡器的位置/定向而发生变化。在这种情况下，振荡器的位置/定向发生的变化会导致连接于振荡器的弹性元件发生弯曲，因此可校正第一弹性元件相对于第二弹性元件的对应定向角。在一项特定优选实施例中，电场用于改变第一和第二弹性元件的定向角，从而使第一和第二弹性元件以相互正交的方式定向。一旦它们已经采用这种方式形成正交，那么这将对由这种方式产生的正交偏差(分量)进行补偿。如果存在对于正交偏差的任何其他作用，那么可调节相对于正交性的角度误差，从而使整个正交偏差消失。第二弹性元件相对于第一振荡器的定向角优选地借助静电场进行改变，第一弹性元件相对于科式陀螺的陀螺框架的定向角没有发生变化。不过，也可使用静电场从而只改变第一弹性元件的定向角，或者改变第一和第二弹性元件二者的定向角。根据本专利技术的方法还提供一种科式陀螺，其谐振器采用包括至少一个第一和一个第二线性振荡器的耦合系统，并且具有-一种用于产生静电场的装置，借助该装置，能够改变所述两个振荡器相互之间的定向，-一种确定任何正交偏差的装置，该偏差由两个振荡器相互之间和其他耦合机构的定向误差造成，和-控制回路，该回路将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在科式陀螺中进行正交偏差补偿的方法，该陀螺的谐振器（１）采用包括第一和第二线性振荡器（３，４）的耦合系统的形式，该方法具有下述步骤：－确定所述科式陀螺的正交偏差，－产生静电场，从而改变所述两个振荡器（３，４）相互之间的定 向，所述静电场的定向／强度被调节从而使所确定的正交偏差尽可能地小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃伯哈德汉德里赫，沃尔弗拉姆盖格，
申请(专利权)人：利特夫有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]