一种借助包含轴对称谐振器的传感器的角测量方法，该轴对称谐振器与用于将谐振器设置成振动的装置以及用于检测振动相对于传感器的坐标系的方向的装置相关联，该方法包括下列步骤：施加进动控制以使振动方向从属于角度设定点值；以及在进动控制的基础上确定角测量。该方法包括这样一个阶段，该阶段以这样一种方式调制角设定点值，即令所述设定点值均匀地扫过π弧度的角范围，并且设定点的时间导数是在角度测量确定之前从进动控制中推导出的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及借助振动陀螺仪式传感器的角测量方法。这种传感器包括轴对称谐振器，该轴对称谐振器与用于将谐振器设置成振动的装置以及与用于检测振动相对于传感器的坐标系的方向的装置相关联。这些装置分别包括固定于传感器的壳体和/或谐振器的至少两组驱动器(或施力器)以及同样固定于壳体和/或谐振器的至少两组检测器。理想地，两个检测器的组构成正交的坐标系，该坐标系与谐振器运作所采用的振动模式的模态基础相一致。同样，在理想情况下，两个驱动器的组构成一正交坐标系，该坐标系与谐振器运作所采用的振动模式的模态基础相一致。在由检测器形成的基础中观察到的信号(代表通过将谐振器设置成振动而造成的谐振器的变形轮廓)表现为一椭圆轨迹，其具有长度为P的长轴和长度为q的短轴的特征。· ρ * . 卜cos沴 + 分··sin^ [sinL cos0 Jφ-ω0 = 2- π' F0电角度θ表征模态基础中的振动的方向，相位Φ是相对于谐振角频率Otl的时间的积分。为了实现这种传感器，应当补偿阻尼力的影响以保持振动常数的幅度，这种作用是通过保持控制或幅度控制(Ca)完成的。此外，必须消除造成被称为转象差的椭圆离心率的频率各向异性，从而避免与所述转象差关联的漂移项的出现，这种作用是通过转象差控制(Cq)完成的。所谓的进动控制(Cp)和刚性控制(Cr)分别作用于振动的电角度和相位。这种类型的传感器可根据两种模式工作，即陀螺仪模式(或全角模式)和陀螺测试仪模式(或速率陀螺仪模式)。在陀螺仪模式下，电角度通过沿其响应轴施加于装置的壳体的旋转运动自由地传递。在陀螺测试仪模式下，被称为进动控制(Cp)的力被施加至驱动器以保持电角度为常数。与沿传感器的响应轴施加的速率成比例的这种力构成所述速率的测量。在制造缺陷的影响下，这种传感器的漂移依赖于振动相对于装置壳体的位置，并因此依赖于角度Θ。在时间原点内，当用θ+π取代Θ时，椭圆是不变的，从中推导出在陀螺仪模式下的角编码的漂移、误差以及陀螺测试仪模式中的比例因数是以Θ为周期的π函数。这些函数因此分解成傅立叶级数，该傅立叶级数由项COS (2η Θ)和sin(2n Θ)构成，其中η表示自然整数集。在谐振频率附近，驱动器和检测器的传递函数通过2X2复数增益矩阵被建模。陀螺测试仪的比例因数成比例于沿与振动正交的方向投影的增益的积，并且陀螺仪的角编码的误差与检测增益各向异性成比例。这种传感器的漂移可能是下列各项之和-阻尼各向异性的影响-检测增益各向异性和保持控制的影响之积；-控制增益各向异性和保持控制的影响之积；-相移和转象差控制的影响之积。当可替代地使用相同的电极作为检测器并随后作为驱动器时，检测器增益和电动机矩阵彼此调换。从中得出，漂移的平均分量(傅立叶级数中O θ的项)自然接近于零。这种漂移中作为主要误差项的c0S(2 Θ )和Sin(2 Θ )分量是随着温度变化的。有可能确定所述分量以在校正每个传感器的过程中在工厂中建立误差模型，由此在传感器工作过程中使所述误差的补偿随使用温度而变化。 在另一方面，不可能将传感器的老化考虑在内。因此，老化仍然是不稳定性的一个重要来源。本专利技术的目的是提供改善这种类型传感器的性能的装置。为了这个目的，根据本专利技术提供一种借助包含轴对称谐振器的传感器的角测量方法，该轴对称谐振器与用于将谐振器设置成振动的装置以及用于检测振动相对于与传感器的壳体和/或谐振器联系的坐标系的方向的装置相关联，该方法包括下列步骤施加进动控制以使振动方向从属于角设定点值；以及在进动控制的基础上确定角测量。该方法包括一阶段，该阶段以这样一种方式调制角设定点值，即令所述设定点值沿一个方向并随后沿相反的方向均匀地扫过k^i (k是整数)弧度的角跨度，并且设定点的时间导数是在确定角度测量之前从进动控制中导出的。在传感器传统地作为陀螺测试仪工作的情形下，施加进动控制以使振动方向(或电角度)从属于恒定的设定点值。进动控制随后用比例因数误差来补偿漂移与沿传感器的响应轴施加的角速度之和，该比例因数误差依赖于设置成振动的装置和检测装置的增益。本专利技术在于，在隔开kJi弧度的两个值之间均匀地调制角设定点，其中k是一整数。对于“传统的”陀螺测试仪，进动控制随后加上受比例因数进动误差损害的角设定点的时间导数。术语“均匀扫过”应理解为表示一角轨迹，以使从角跨度来看具有基本相等(例如误差在10%以内)宽度的角区间上平均花费的时间是相同的。随后在进动控制的基础上执行角测量的确定，从中推导出角从属设定点的时间导数。该角测量是如此计算出值的手段。强加该电角度，时间平均值与角度平均值一致。根据具体的特性，该方法包括使误差模型适合于传感器的步骤，优选地，该方法还包括施加转象差控制、幅度控制和刚度控制的步骤，所述适合是通过在扫描过程中调制所述控制中的至少一个并通过响应于该调制观察振动的趋势而实现的。因此，由振动扫过角跨度在使用期间被利用以使陀螺仪的误差模型合适，这是通过对陀螺仪控制叠加适当的干扰并观察它们对振动的影响来实现的。这使得识别和补偿下列所有或部分参数变得可能。-检测器和电动机的增益误差和相位误差；-设置成振动的装置和检测装置之间的耦合性；-阻尼和刚性的各向异性。在阅读下面对本专利技术实现方式的具体非限定模式的描述后，本专利技术的其它特征和优点将浮现出。本专利技术的方法是借助具有传统类型的振动谐振器的传感器来实现的。振动陀螺仪类型的这种传感器包括壳体，在壳体内安装有振动轴对称谐振器，该振动轴对称谐振器与将谐振器设置成振动的装置以及检测传感器坐标系中的振动方向的装置相关联。设置成振动的装置和检测装置可以是压电或静电类型的。这些装置包括与处理电路相联的电极，以便在这里替代地用来将谐振器设置成振动的，并用来检测振动相对于传感器的坐标系的方向。传感器的结构是传统结构，在这里不再予以更具体的说明。借助这种传感器进行角测量的一般工作原理在于，通过使谐振器的挠曲轮廓呈展现一长轴的椭圆形状来将谐振器设置成振动的，并检测该长轴在传感器的坐标系中的方向。 设置成振动是通过将电信号施加于电极而获得的。这些电信号由控制的叠加构成。确定幅度控制(Ca)以补偿阻尼力的影响，由此使振动的幅度保持恒定。确定转象差控制(Cq)以消除由频率各向异性造成的被称为转象差的椭圆离心率，如此避免关联于所述转象差的漂移项的出现。进动控制(Cp)作用于电角度，也就是振动的长轴的方向。刚性控制(Cr)作用于振动的相位。对于根据本专利技术的方法的实现，传感器被用于陀螺测试仪模式。在陀螺测试仪模式下，被施加于驱动器的进动控制(Cp)形成一力，该力将振动方向或电角度保持在预定的值。与沿传感器的响应轴施加的角速率成比例的这种力构成所述速率的测量。在这种工作模式下，角测量的方法因此包括步骤施加进动控制以使振动方向从属于角设定点值；以及在进动控制基础上确定角测量。在本专利技术的方法中，设定点值不是常数，而是被调制以使其沿一个方向并随后沿相反的方向均匀地扫过kJi弧度的角跨度，其中k是一整数。优选地，角跨度等于π弧度。角速率测量是通过从进动控制中推导出角设定点的时间导数来确定的。本专利技术的方法进一步包括使误差模型适合于传感器的步骤，该适合步骤是在使用传感器的过程中周期性地执行的，例如在预编程的时间间隔内。误差模型包括参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：V·拉戈，
申请(专利权)人：萨甘安全防护公司，
类型：发明
国别省市：
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