KR20140134324A - 진동 링 구조 - Google Patents

Abstract

진동 링 구조를 튜닝하는 방법으로서, 진동 링 구조(10)의 중립 축 상에 또는 가까이에 위치하는 실질적으로 동일한 사이즈의 한 쌍의 미세 튜닝 홀(16)에 대한 각도 스페이싱을 결정하는 단계, 및 그 결정된 각도 스페이싱으로 진동 링 구조(10)에 한 쌍의 미세 튜닝 홀(16)을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 개시되는데, 각도 오프셋은 목표 정규 모드와 목표 정규 모드에 상대적으로 각도 오프셋되는 추가적 정규 모드 간 주파수 스플릿을 허용가능한 레벨로 감축하도록 선택된다. 이러한 방식으로 튜닝 또는 밸런싱되는 링 구조 예를 들어 자이로스코프가 또한 개시된다.

Description

진동 링 구조{VIBRATORY RING STRUCTURE}

본 발명은 밸런스가 강화된 진동 링 구조, 및 그러한 진동 링 구조를 밸런싱하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 더욱 그러한 진동 링 구조를 포함하는 자이로스코프에 관한 것이다.

링이 일차 구동 수단에 의해 일차 굽힘 모드(flexural mode)에서 진동되는 진동하는 링 자이로스코프가 알려져 있다. 링 축 둘레로 자이로스코프의 회전은 이차 굽힘 모드로 일차 굽힘 모드의 코리올리 커플링(Coriolis coupling)의 결과를 초래한다. 이차 모드에서의 진동은 이차 픽오프 수단에 의해 검출되고 자이로스코프의 회전과 관련된다. 일차 모드의 특정 진폭을 유지도 하고 이차 모드를 무효화(null)도 하도록 폐루프 제어가 사용되는 배열이 알려져 있다.

cos2θ 평면-내 굽힘 모드는 전형적으로는 이차 모드가 일차 모드에 45°각도 오프셋되는 진동 링 자이로스코프에서 사용된다. 완전히 등방성 재료로 이루어진 기하학적으로 완전한 링은 주파수가 완전히 매칭되는 일차 및 이차 cos2θ 모드를 가질 것이고 따라서 cos2θ 모드는 자의적 오리엔테이션에서 여기될 수 있다. 그렇지만, 현실적으로, 링 구조는 기하학적으로 완전하지 않고, 그들 재료는 등방성이 아닐 수 있다.

자이로스코프는 예를 들어 [111] 결정 평면에 약간의 각도 오프셋으로 실리콘(여기서 평면 실리콘은 등방성)에 형성될 수 있고, 그로써 링 둘레에 영률(Young's Modulus)에서 cos4θ 변동의 결과를 초래한다. 그러한 실리콘 자이로스코프를 형성하는데 사용되는 에칭 프로세스는 디바이스에 걸쳐 변동을 받을 수 있어서, 달라질 수 있는 트렌치 폭, 측벽 프로파일 또는 노칭에 이르게 된다. 링 구조와 그것이 부착되는 다른 컴포넌트 간 차등 열 팽창은 링 구조에 가해지는 이방성 스트레스를 일으킬 수 있다. 이들 불완전성은 링의 곳곳에서 질량 및/또는 스티프니스의 분포에서의 변동을 일으킨다. 이들 불완전성은 특정 각도에서 고정되는 정규 평면-내 cos2θ 모드, 및 더욱 정규 모드에 45°각도로 그리고 더 높은 자연 주파수를 갖는 정규 평면-내 cos2θ 모드를 일으킬 것이다.

앞서 설명된 결점은 제어하기 어렵고, 따라서 링의 정규 cos2θ 모드가 일차 및 이차 구동 및 픽오프 수단의 정렬과 일치하는 것을 보장하기 힘들다. 일차 구동에 의한 링의 여기로부터 초래되는 진동이 링의 자연 모드 둘 다의 중첩된 응답이더라도, 결과적 진동은 정규 모드 중 하나의 가까운 근사가 되려는 경향이 있다.

일차 및 이차 응답 모드라는 언급은 이후로는 일차 또는 이차 구동 수단에 의한 링의 여기로부터 각자 유발되는 진동을 가리킨다.

일차 및 이차 구동 수단과 일차 및 이차 응답 모드 간 어긋남은 쿼드러처 바이어스 에러(quadrature bias error)를 일으키고, 차례로 레이트 바이어스 에러(rate bias error)를 일으킬 수 있다. 그러한 바이어스 에러는 자이로스코프 성능에 있어서 핵심적인 성능 제약이다. 바이어스 에러가 온도에 따라 달라지기는 하지만, 바이어스 에러를 결정하는 지배적 인자는 정규 모드의 초기 주파수 매칭 및 정렬이다. 더더욱, 일차와 이차 모드 간 코리올리 커플링은 그들 간 주파수 스플릿이 작을 때 개선된다. 따라서, 일차와 이차 모드 주파수를 매칭시키고 그리고 정규 모드를 일차 및 이차 구동 및 감지 수단과 정렬시키도록 진동 링 구조를 튜닝하는 방법이 바람직하다.

진동 링 구조를 튜닝하기 위한 다수의 방법이 제안되어 왔다. EP1775551에는 용량성 트랜스듀서가 링의 모드를 튜닝하는데 사용되는 진동 링 자이로스코프가 설명되어 있다. US5739410 및 GB2460935는 링의 중립 축에 재료를 부가 또는 제거함으로써 유효 질량만을 수정하는 것에 의해 진동 링 구조를 튜닝하는 방법을 설명하고 있다. 유사하게, 문헌["Multimodal Tuning of a Vibrating Ring using Laser Ablation"; Proceeding of the Institution of Mechanical Engineers Part C, Journal of Mechanical Engineering Science 2003-01-01, Gallacher et al]은 진동 링 구조의 튜닝에 사용하기 위한 레이저 애블레이션(laser ablation) 기술을 설명하고 있다.

구현하기에 직관적이고도 일차 및 이차 모드 주파수를 매칭함에 있어서 높은 정확도를 가능하게도 하는 진동 링 구조 튜닝의 실용적 방법이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 진동 링 구조를 튜닝하는 방법으로서, 진동 링 구조의 중립 축 상에 또는 가까이에 위치하는 실질적으로 동일한 사이즈의 한 쌍의 미세 튜닝 홀에 대한 각도 스페이싱(angular spacing)을 결정하는 단계, 및 그 결정된 각도 스페이싱으로 진동 링 구조에 한 쌍의 미세 튜닝 홀을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 제공되는데, 각도 오프셋은 목표 정규 모드와 상기 목표 정규 모드에 상대적으로 각도 오프셋되는 추가적 정규 모드 간 주파수 스플릿을 허용가능한 레벨로 감축하도록 선택된다.

그러한 배열은 그것이 단순하고 편리한 방식으로 강화된 정확도로 링 구조의 밸런싱을 허용한다는 점에서 이롭다.

한 쌍의 미세 튜닝 홀은 상기 목표 정규 모드의 방사상 안티-노드(radial anti-node)로부터 실질적으로 동등한 각도 오프셋으로 놓이는 것이 편리하다. 예를 들어, 그것들은 목표 정규 모드의 방사상 안티-노드 둘레에 실질적으로 대칭적으로 형성될 수 있다. 미세 튜닝 홀 간 상기 각도 오프셋은 45도 미만인 것이 바람직하다.

그 방법은 거친 튜닝 또는 밸런싱 절차와 함께 사용되는 것이 편리하다. 예를 들어, 그 방법은 적어도 하나의 거친 튜닝 홀의 형성을 더 포함할 수 있다. 거친 튜닝 홀은 상기 미세 튜닝 홀과 실질적으로 동일한 사이즈인 것이 바람직하다. 결과적으로, 동일한 장치가 거친 튜닝 홀도 미세 튜닝 홀도 형성하는데 사용될 수 있다. 튜닝 홀은 레이저 애블레이션에 의해 형성되는 것이 편리하다.

그 방법은 cos2θ 모드의 밸런싱을 달성하도록 사용되는 것이 편리하다.

본 발명은 더욱 앞서 정의된 방법을 사용하여 튜닝된 진동 링 구조에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 링 바디(ring body)를 포함하는 진동 링 구조로서, 링 바디는 링 바디의 중립 축 상에 또는 가까이에 위치하는 실질적으로 동일한 사이즈의 한 쌍의 미세 튜닝 홀의 형성에 의해 튜닝되고, 미세 튜닝 홀은 링 바디의 목표 정규 모드와 추가적 정규 모드 간 주파수 스플릿을 허용가능한 레벨로 감축하도록 선택되는 서로에 상대적인 각도 오프셋으로 위치결정되고, 추가적 정규 모드는 목표 정규 모드에 상대적으로 각도 오프셋되는 것인 진동 링 구조가 제공된다.

진동 링 구조는 자이로스코프의 일부분을 형성할 수 있다.

본 발명은, 예의 방식으로, 수반 도면을 참조하여 더 설명될 것이다.

도 1은 기지의 밸런싱 기술이 적용된 링 구조의 예시도;
도 2는 일 샘플의 디바이스에 대해 온도 범위에 걸쳐 쿼드러처 바이어스에서의 변동을 나타내는 그래프;
도 3은 도 1의 링 구조에 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 기술을 적용한 예시도;
도 4a 및 도 4b는 링 구조 상의 서로 다른 위치로부터의 재료 제거 예시도; 및
도 5는 서로 다른 위치로부터의 재료 제거의 효과를 예시하는 그래프.

진동하는 링 구조의 cos2θ 모드 간 주파수 스플릿을 매칭 또는 감축하는데 사용되는 현존 레이저 튜닝 또는 밸런싱 프로세스는 더 낮은 주파수를 갖는 정규 모드의 방사상 안티-노드에서 또는 그 가까이에서 링의 중립 축으로부터 재료를 제거 또는 애블레이팅하는 단계를 포함한다. 링 구조는 90도의 각도 간격(angular interval)으로 4개의 그러한 방사상 안티-노드를 포함한다. 일차 및 이차 응답 모드의 오리엔테이션 및 자연 주파수는 링 구조의 정규 모드에 근사하므로, 2개의 정규 모드의 오리엔테이션 및 주파수는 각자 일차 및 이차 구동 수단을 사용하여 링 구조를 여기시킴으로써 결정될 수 있다.

각각의 레이저 '샷' 또는 그 인가에 대해 특정, 고정된 양의 재료를 제거하는 펄스형 레이저가 사용될 수 있다. 상수 레이저 조건을 사용하는 것은, 그것이 일치된 홀 프로파일을 보장하고 그런 이유로 각각의 '샷'에서 제거되는 재료의 양자가 안정하고 반복가능한 것임을 보장하므로, 생산에 이롭다. 예로써, 레이저는 각각의 '샷'이 대략 0.4㎐만큼 주파수 스플릿을 변화시키는 그러한 방식으로 셋 업될 수 있다.

중립 축 상의 또는 그 가까이의 재료는 어느 정규 모드의 유효 스티프니스에도 기여하지 않음을 인식할 것이다. 따라서, 목표 모드의 방사상 안티-노드에서 질량을 제거하는 것은 유효 질량을 감축하여, (이 위치에서 방사상 노드를 갖는) 다른 모드에 실질적으로 영향을 미침이 없이 목표 모드의 자연 주파수를 증가시킬 것이다. 이러한 식으로 제거된 재료의 각각의 양자는 특정 양만큼 링의 정규 모드 간 스플릿을 조절하고, 그들 연관된 구동 및 픽오프 수단으로 일차와 이차 응답 모드의 정렬을 개선하려는 경향이 있다. 이러한 튜닝 프로세스의 양자화되는 본질은 모드가 주파수 스플릿이 조절되는 양자의 반의 최악의 경우의 주파수 스플릿에 매칭될 수 있는 정도를 제한한다. 예를 들어, 각각의 튜닝 홀이 주파수 스플릿을 대략 0.4㎐만큼 감축하면, 튜닝 후 최악의 경우의 주파수 스플릿은 0.2㎐가 될 것이다.

도 1을 참조하면, 실제로, 이 기술을 채용하는 링 구조(10)를 밸런싱하는데 사용되는 방법은 일차 및 이차 응답 모드의 자연 주파수 및 오리엔테이션을 각자 측정하도록 일차 및 이차 구동 수단(도시하지 않음)을 사용하여 링 구조(10)를 여기시키는 단계, 목표 모드의 방사상 안티-노드(12)의 위치를 결정하는 단계, 레이저 밸런스 홀(14)의 요구되는 수를 계산하는 단계, 계산된 수의 밸런싱 홀(14)을 형성함으로써 목표 모드의 방사상 안티-노드에서(또는 가까이에서) 징량을 제거하도록 레이저를 사용하는 단계, 밸런싱 정확성을 검증하도록 응답 모드 주파수 및 오리엔테이션을 재측정하는 단계, 및 주파수 스플릿이 여전히 소정 임계값 위에 있으면 그 프로세스를 반복하는 단계를 포함한다.

레이저 밸런싱 프로세스는 완전히 자동화된 장비를 사용하여 웨이퍼 레벨에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 제조 프로세스는 ±5㎐ 내로 매칭되는 모드들을 갖는 그리고 따라서 정규 모드를 튜닝 또는 밸런싱하도록 0.4㎐만큼 스플릿을 각각 조절하는 12개까지의 홀(14)을 요구하는 디바이스를 생산할 수 있다.

레이저 머신잉 프로세스에 있어서 일치성을 달성하기 위해, 홀(14)의 오버랩을 회피하는 것이 중요하고, 따라서 그것들은 미리 결정된 최소 각도 분리를 가질 수 있다. 예를 들면, 인접하는 홀(14) 간 최소 각도 분리는 1°일 수 있다.

목표 모드의 방사상 안티-노드(12)가 4개만 있으므로, 1.6㎐보다 더 큰 주파수 스플릿으로 디바이스를 튜닝하기 위해, 다수의 튜닝 홀(14)은 안티-노드(12) 중 적어도 하나 가까이에 놓여야 한다. 따라서, 홀(14) 중 적어도 일부는 목표 모드의 방사상 안티-노드와 정확히 정렬되지는 않고 그보다는 그로부터 작은 각도만큼 이격된다. 그러한 홀(14)의 튜닝 효과는 미리 결정된 튜닝 양자 미만일 것인데 방사상 안티-노드(12)에서 정밀하게 튜닝 홀(14)의 제공으로부터 초래된다. 이것은 감축된 모드의 방사상 변위 크기를 갖는 위치에서 질량의 제거에 의해 목표 모드의 유효 질량이 덜 변화되기 때문이고, 그리고 목표 방사상 안티-노드(12)와 정렬되어 있지 않은 홀(14)에 의해 비-목표 모드의 유효 질량이 감축되기 때문이다. 튜닝 프로세스가 이것을 고려하지 않는 한, 이러한 변화량은 튜닝에서의 에러에 이를 수 있다.

도 2는 앞서 설명된 방법을 사용하여 튜닝된 진동 링 구조(10)의 샘플에 대해 -40 내지 +85℃ 범위의 온도에 걸쳐 쿼드러처 바이어스에서의 변동을 나타낸다. 이 온도 범위에 걸쳐 쿼드러처 바이어스에서의 변동은 전형적으로는 대략 20°/s이다. 대조적으로, 초기 쿼드러처 바이어스에서의 변동은, 튜닝 후에, 80°/s까지인데, 전형적 디바이스에 대한 쿼드러처 바이어스는 초기 쿼드러처 바이어스를 설정하는 모드 튜닝의 정밀도 및 정확도(또는 그 부족)에 의해 지배됨을 예시하고 있다.

개선된 성능을 갖는 이러한 유형의 자이로스코프에 대한 필요성은 튜닝 프로세스에서의 개선을 위해 대응하는 요건을 몰아간다. 하나의 접근법은 가변 사이즈의 마지막 튜닝 홀을 사용하여 그로써 정규 튜닝 양자 미만의 튜닝 분해능을 달성하는 것일 것이다. 이것은 다음의 소정 수의 이유로 실용적이지 못한 레이저 전력 조절을 필수로 할 것이다:

기존 장비가 레이저 전력을 동적으로 조절할 수 없을 수 있다;

레이저 스폿 사이즈가 기존 장비에서는 조절가능하지 않을 수 있다;

레이저가 주어진 동작 조건으로 안정화할 시간을 필요로 할 수 있다;

질량 제거가 레이저 전력에 따라 선형으로 달라지지 않을 수 있다; 그리고

주파수 스플릿에 대한 작은 조절(예를 들어, ＜0.1㎐)이 정확성 있게 달성하기 어려울 수 있다.

기존 장비를 사용하여 높은 정확도의 튜닝을 달성할 수 있는 프로세스가 매우 바람직하다.

본 발명에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 방사상 안티-노드(12)에 또는 가까이에 위치하고 이하 거친 튜닝 홀(14)이라고 지칭되는 튜닝 홀(14)이 주파수 스플릿을 비교적 낮은 레벨로 감축하도록 앞서 설명된 바와 같이 사용될 수 있고, 부가적으로, 한 쌍의 미세 튜닝 홀(16)이 목표 모드의 방사상 안티-노드(12)로부터 미리 결정된 각도 오프셋으로 놓이고, 각도 오프셋은 자연 모드의 주파수 스플릿을 최소화하도록 선택된다. 한 쌍의 미세 튜닝 홀(16)은 연관된 방사상 안티-노드(12)로부터 실질적으로 동등하게 이격되는 것이 편리하다. 둘 다의 홀(16)이 동일한 방사상 안티-노드(12)와 연관되는 경우, 홀(16)은 그 안티-노드(12) 둘레에 실질적으로 대칭적으로 배열되는 것이 편리함을 인식할 것이다. 그렇지만, 홀(16)은, 소망된다면, 서로 다른 안티-노드(12)와 연관될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 튜닝 홀이 방사상 안티-노드(12) 위치에 정확히 위치하지는 않는 경우 그러한 홀의 튜닝 효과는 감축된다. 도 4a에 도해로 도시된 바와 같이, 한 쌍의 홀(20a, 20b)이 둘 다 각자의 안티-노드(12)에 형성되고, 둘 다의 홀이 주파수 스플릿에 대해 0.4㎐ 효과를 가지면, 그때 홀의 넷 효과는 주파수 스플릿에 있어서 0.8㎐ 변화일 것이다. 다른 한편, 도 4b에 도해로 도시된 바와 같이, 하나의 홀(20a)이 안티-노드(12)에 형성되고 제2 홀(20b)이 안티-노드(12)로부터 45°만큼 시프트된 위치에 형성되면, 2개의 홀의 존재로부터 유발되는 주파수 스플릿 변화는 같지만 반대일 것이고, 그리하여 홀(20a, 20b)은 주파수 스플릿에 대해 어떠한 넷 효과도 가지지 않을 것이다. 따라서, 적합하게 선택된 각도 스페이싱으로 한 쌍의 미세 튜닝 홀(16)의 제공은 양호한 정확도로 링 구조의 밸런싱에 도움을 주도록 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 도 5는 소정 범위의 각도 스페이싱으로 한 쌍의 미세 튜닝 홀의 제공에 의해 달성되는 주파수 스플릿에서의 시프트를 도시하고 있다.

다시 도 3을 참조하면, 따라서, 일련의 거친 튜닝 홀(14)은 안티-노드(12)에 또는 가까이에 형성됨을 알 수 있을 것이다. 거친 튜닝 홀(14)은 주파수 스플릿을 0.8㎐ 이하의 값으로 감축하도록 사용된다. 도 3에 도시된 예에 있어서는, 링 구조(10)의 초기 주파수 스플릿이 1.65㎐라고 가정된다. 이 예에서는 주파수 스플릿을 대략 0.45㎐로 감축하도록 3개의 거친 튜닝 홀(14)이 제공된다. 그렇지만, 이것은 단지 일례이며 제공된 홀(14)의 수는 밸런싱 프로세스의 개시 이전 링 구조의 주파수 스플릿에 의존할 것임을 인식할 것이다. 이 예에서는 3개의 거친 튜닝 홀(14)만이 요구되므로, 그것들은 각각 각자의 안티-노드 위치(12)에 정확히 위치할 수 있다. 그러한 홀(14)이 4개보다 많이 요구된다면, 그때는 앞서 설명된 방법에서와 같이 홀(14)의 일부는 각자의 안티-노드 위치(12)로부터 조금 이격되어야 할 것이다.

주파수 스플릿이 거친 튜닝 홀(14)의 형성에 의해 이러한 비교적 낮은 레벨로 감축되고 나면, 한 쌍의 미세 튜닝 홀(16)이 링 구조(10)의 최종 밸런싱을 달성하도록 형성된다.

ε₂의 각도 분리를 갖는 한 쌍의 미세 튜닝 홀(16)의 형성으로부터 초래되는 주파수 스플릿에서의 변화(ΔF_스플릿)는 다음에 의해 주어진다:

여기서 ΔF_홀은 안티-노드(12)에서 홀 중 하나의 형성에 의해 달성될 주파수 스플릿에서의 공칭 변화이다.

다시 도 3을 참조하면, 3개의 거친 튜닝 홀(14)이 형성되고 나면, 응답 모드 주파수 및 오리엔테이션은 나머지 주파수 스플릿을 결정하도록 재측정된다. 식(1)을 사용하여, 주파수 스플릿을 실질적으로 제거하거나 그것을 허용가능한 레벨로 감축하도록 그 쌍의 미세 튜닝 홀(16)의 요구되는 각도 분리가 결정될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 0.45㎐의 주파수 스플릿 보정이 링 구조의 밸런싱을 달성하는데 필요로 된다. 0.45㎐의 주파수 스플릿 시프트를 달성하기 위해, 미세 튜닝 홀(16)이, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 대략 28°의 각도 분리로 형성될 필요가 있고, 그래서 안티-노드(12) 중 하나의 둘레에 대칭적으로, 그로부터 대략 14°의 오프셋으로, 미세 튜닝 홀이 요구된다. 요구되는 각도 스페이싱이 결정되고 나면, 그 쌍의 미세 튜닝 홀(16)은 링 구조(10)를 밸런싱하도록 그 요구되는 위치에 형성된다.

비대칭 튜닝으로부터 유발되는 이차 효과에 대한 포텐셜을 방지하기 위해, 미세 튜닝 홀(16)은 목표 모드의 안티-노드(12) 중 하나의 둘레로 대칭적인 것이 바람직하다. 그렇지만, 이러한 필요는 반드시 항상 그런 것은 아니고, 그것들은 서로 다른 안티-노드(12)와 연관될 수 있다.

튜닝 홀이 링 상에 놓이는 각도 분해능은 제한될 수 있다. 예를 들어, 홀을 형성하는데 사용되는 장비는 홀이 1°각도로 형성되게 할 수 있을 뿐일 수 있다. 그러한 장비가 사용되는 경우, 그때는 정확한 밸런싱이 항상 가능하지는 않을 수 있음을 인식할 것이다. 그렇지만, 링 구조(10)가 밸런싱될 수 있는 정도는 도 1을 참조하여 앞서 설명된 바로 그 기술의 사용에 비해 상당히 강화될 것이다. 밸런싱이 달성되는 정확도를 더 강화하기 위해, 목표 모드 방사상 안티-노드(12) 둘레 미세 튜닝 홀(16)의 정밀한 대칭성에 대한 요건은, 예를 들어, 안티-노드(12)의 일측으로의 미세 튜닝 홀(16)이 안티-노드(12)의 반대측으로의 미세 튜닝 홀(16)의 위치 결정에 대해 1°변화량의 각도로 놓이게 하여, 예를 들어, 미세 튜닝 홀이 각자 +21°및 -22°에(또는 그 역으로) 놓일 수 있게 하도록 완화될 수 있다.

마지막 홀이 미세 튜닝 홀인 프로세스가 설명되었지만, 중요한 것은 튜닝 홀의 넷 효과이고, 그것들이 형성되는 순서가 아니며, 일부 실시예에서는 미세 튜닝 홀이 다른 홀 전에 형성될 수도 있음을 인식할 것이다. 더욱, 링 구조(10)의 초기 밸런스에 따라, 어떠한 거친 튜닝 홀(14)도 형성할 필요가 없을 수 있고, 그래서 미세 튜닝 홀(16)의 쌍만이 존재할 수 있다.

앞서 설명된 홀은 반드시 스루 홀(through hole)인 것은 아니며, 비교적 얕은 애블레이션 크레이터(ablation crater)일 수도 있다.

방법이 cos2θ 진동 모드에 관하여 설명되었지만, 그 방법은 또한 cos3θ 모드와 같은 다른 링 굽힘 모드에 적용될 수 있음을 인식할 것이다. 광범위한 수정 및 개조가 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 앞서 설명된 배열에 이루어질 수 있다.

Claims (16)

1. 진동 링 구조를 튜닝하는 방법으로서, 상기 진동 링 구조의 중립 축 상에 또는 상기 중립 축 가까이에 위치하는 실질적으로 동일한 사이즈의 한 쌍의 미세 튜닝 홀에 대한 각도 스페이싱(angular spacing)을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 각도 스페이싱으로 상기 진동 링 구조에 상기 한 쌍의 미세 튜닝 홀을 형성하는 단계를 포함하되, 각도 오프셋은 목표 정규 모드와 상기 목표 정규 모드에 상대적으로 각도 오프셋되는 추가적 정규 모드 간 주파수 스플릿을 허용가능한 레벨로 감축하도록 선택되는 것인, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 미세 튜닝 홀은 상기 목표 정규 모드의 방사상 안티-노드(radial anti-node)로부터 실질적으로 동등한 각도 오프셋으로 놓이는 것인, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 미세 튜닝 홀은 상기 목표 정규 모드의 방사상 안티-노드 둘레에 실질적으로 대칭적으로 형성되는 것인, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 튜닝 홀 간 상기 각도 오프셋은 45도 미만인 것인, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 거친 튜닝 홀의 형성을 더 포함하는, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 거친 튜닝 홀은 상기 미세 튜닝 홀과 실질적으로 동일한 사이즈인 것인, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜닝 홀은 레이저 애블레이션(laser ablation)에 의해 형성되는 것인, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 튜닝 홀은 cos2θ 모드의 밸런싱을 달성하도록 위치결정되는 것인, 진동 링 구조의 튜닝 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 튜닝된 진동 링 구조.
10. 링 바디(ring body)를 포함하는 진동 링 구조로서, 상기 링 바디는 상기 링 바디의 중립 축 상에 또는 상기 중립 축 가까이에 위치하는 실질적으로 동일한 사이즈의 한 쌍의 미세 튜닝 홀의 형성에 의해 튜닝되고, 상기 미세 튜닝 홀은 상기 링 바디의 목표 정규 모드와 추가적 정규 모드 간 주파수 스플릿을 허용가능한 레벨로 감축하도록 선택되는 서로에 상대적인 각도 오프셋으로 위치결정되며, 상기 추가적 정규 모드는 상기 목표 정규 모드에 상대적으로 각도 오프셋되는 것인 진동 링 구조.
11. 제10항에 있어서, 상기 한 쌍의 미세 튜닝 홀은 상기 목표 정규 모드의 방사상 안티-노드로부터 실질적으로 동등한 각도 오프셋으로 놓이는 것인 진동 링 구조.
12. 제11항에 있어서, 상기 한 쌍의 미세 튜닝 홀은 상기 목표 정규 모드의 방사상 안티-노드 둘레에 실질적으로 대칭적으로 형성되는 것인 진동 링 구조.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 거친 튜닝 홀을 더 포함하는 진동 링 구조.
14. 제13항에 있어서, 상기 거친 튜닝 홀은 상기 미세 튜닝 홀과 실질적으로 동일한 사이즈인 것인 진동 링 구조.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 튜닝 홀은 cos2θ 모드의 밸런싱을 달성하도록 위치결정되는 것인 진동 링 구조.
16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 바디는 자이로스코프의 일부분을 형성하는 것인 진동 링 구조.

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