NO842455L - RING LASER GYRO - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en ringlasergyro, ogThe present invention relates to a ring laser gyro, and

mer spesielt en meget nøyaktig og kompakt ringlasergyro for bruk i et borehull såsom en oljebrønn. more particularly a very accurate and compact ring laser gyro for use in a borehole such as an oil well.

På grunn av de små diametere av oljebrønn-borehull, er størrelsen av instrumenter som kan brukes i hullene kritisk. Kjente ringlasergyro-enheter er i alminnelighet ikke egnet for bruk i borehull, alene eller i instrumentgruppe, enten fordi gyroenhetene er for omfangsrike eller fordi gyroen ikke er tilstrekkelig nøyaktig. Because of the small diameters of oil well boreholes, the size of instruments that can be used in the holes is critical. Known ring laser gyro units are generally not suitable for use in boreholes, alone or in an instrument group, either because the gyro units are too bulky or because the gyro is not sufficiently accurate.

Typiske ringlasergyroer omfatter en kavitet som utformerTypical ring laser gyros include a cavity that shapes

en lukket sløyfe-bane gjennom hvilken to kontraroterende laserstråler beveger seg. I kjente forsøk på å redusere total-størrelsen av gyroen, er banelengden i kaviteten redusert til så lite som 6 cm. Man har imidlertid funnet, at jo større område som omfattes av kaviteten, og derfor jo lengre banelengden er, jo større er gyroens nøyaktighet. Å minimalisere banelengden for å minimalisere totalstørrelsen av gyroen, resulterer i en gyro, såsom 6 cm-gyroen, som ikke er tilstrekkelig nøyaktig for de fleste anvendelser, deriblant i borehull. a closed loop path through which two counter-rotating laser beams travel. In known attempts to reduce the overall size of the gyro, the path length in the cavity has been reduced to as little as 6 cm. However, it has been found that the larger the area covered by the cavity, and therefore the longer the path length, the greater the accuracy of the gyro. Minimizing the path length to minimize the overall size of the gyro results in a gyro, such as the 6 cm gyro, that is not sufficiently accurate for most applications, including boreholes.

Et av problemene som påvirker nøyaktigheten av en ringlaser-gyro er fenomenet med sammenlåsning av de to kontraroterende laserstrålene. For å hindre innlåsning, har man benyttet forskjellige skjelve-teknikker ved bruk av eksterne forspenningsapparater. Selv om kjente forspenningsapparater nok forbedrer gyroens nøyaktighet, medfører slike apparater en betydelig økning av gyroens totale dimensjoner. Gyroenheter som bruker slike apparater er derfor i alminnelighet for omfangsrike til å bli benyttet nede i borehull. One of the problems affecting the accuracy of a ring laser gyro is the phenomenon of interlocking of the two counter-rotating laser beams. In order to prevent lock-in, different shaking techniques have been used using external biasing devices. Although known biasing devices probably improve the gyro's accuracy, such devices lead to a significant increase in the gyro's overall dimensions. Gyro units that use such devices are therefore generally too bulky to be used down boreholes.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse har man overvunnet u-lempene med de tidligere ringlasergyroer som nevnt ovenfor. Ringlasergyro-enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse er både meget nøyaktig og meget kompakt, for å kunne brukes i et borehull, f.eks. i en oljebrønn. According to the present invention, the u-deficiencies with the previous ring laser gyros as mentioned above have been overcome. The ring laser gyro unit according to the present invention is both very accurate and very compact, in order to be used in a borehole, e.g. in an oil well.

Borehull-ringlasergyroen har en hoveddel inneholdende en flersidet kavitet som utformer en lukket sløyfe-bane gjennom hvilken et par kontraroterende stråler beveger seg, og et speil anbragt i hvert hjørne av kaviteten for å reflektere strålene rundt banen. Hoveddelen har en flersidet form med to motsatte sider som er betydelig lengre enn de øvrige sider, som er korte, slik at man utformer en lang, smal kropp for bruk i et borehull. Hvert av speilene er anbragt på en forskjellig en av de kortere sidene i gyrohuset, og antallet av kortere sider i gyrohuset er lik antallet av speil for å minimalisere bredden av hoveddelen. Kaviteten er anbragt inne i hoveddelen, med et slikt forhold til speilene at lengden av den lukkede bane som utformes av kaviteten blir maksimalisert for den smale gyro-hoveddelen. The borehole ring laser gyro has a main body containing a multi-sided cavity forming a closed loop path through which a pair of counter-rotating beams travel, and a mirror placed at each corner of the cavity to reflect the beams around the path. The main part has a multi-sided shape with two opposite sides that are significantly longer than the other sides, which are short, so that a long, narrow body is formed for use in a borehole. Each of the mirrors is placed on a different one of the shorter sides in the gyro housing, and the number of shorter sides in the gyro housing is equal to the number of mirrors to minimize the width of the main part. The cavity is placed inside the main body, with such a relationship to the mirrors that the length of the closed path formed by the cavity is maximized for the narrow gyro body.

En teknikk som blir brukt for å hindre innlåsning av de to kontraroterende laserstråler er en speil-skjelving i hvilken to av speilene blir vibrert 180° ut av fase i forhold til hverandre. De to skjelvende speilene kan være anbragt på tilstøtende kortere sider av hoveddelen, og kaviteten er slik anbragt inne i hoveddelen i forhold til speilene at den lengre siden av kaviteten er parallell med den lengre siden av hoveddelen. De to skjelvende speilene kan også være anbragt på motsatte kortere sider av gyroens hoveddel, og kaviteten avsatt i forhold til hoveddelen slik at kavitetens banelengde blir maksimalisert og bredden av gyro-hoveddelen minimalisert. A technique that is used to prevent the locking of the two counter-rotating laser beams is a mirror vibration in which two of the mirrors are vibrated 180° out of phase in relation to each other. The two vibrating mirrors can be placed on adjacent shorter sides of the main part, and the cavity is so placed inside the main part in relation to the mirrors that the longer side of the cavity is parallel to the longer side of the main part. The two vibrating mirrors can also be placed on opposite shorter sides of the gyro's main part, and the cavity set aside in relation to the main part so that the path length of the cavity is maximized and the width of the gyro main part minimized.

Ringlasergyroenheten for borehull omfatter videre et for-spenningsapparat for å overføre en skjelving til gyroens hoveddel for å hindre innlåsning av de to kontraroterende laserstrålene. Forspenningsapparatet omfatter første og andre fleks-enheter anbragt nær motsatte sider av gyro-hoveddelen, og hver enhet er koblet mellom hoveddelen og en støtte. Det er en anordning for å drive hver av fleks-enhetene 180° ut av fase i forhold til hverandre, for å skjelve gyroens hoveddel rundt en inngangsakse. Hver av fleks-enhetene er meget smal, for å gi en minimal økning av ringlasergyroens totalstørrelse. Disse og andre formål og fordeler med oppfinnelsen, såvel som detaljer av en illustrerende utførelse, vil bli bedre forstått fra den følgende forklaring, under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 er et perspektivriss av borehulls-ringlasergyro-enheten ifølge den foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er et tverrsnitt av hoveddelen av ringlasergyroen på figur 1; Figur 3 er et tverrsnitt av en annen utførelse av ringlasergyroens hoveddel; Figur 4 er ringlasergyro-enheten på figur 1 sett ovenfra, og illustrerer forspenningsapparatet for å overføre en skjelving til gyroens hoveddel; Figur 5 er et perspektivriss av et fleks-blad av forspenningsapparatet på figur 4; Figur 6 er et tverrgående snitt gjennom ringlasergyro-enheten i et hus; Figur 7 er et delvis enderiss av ringlasergyroen i huset. The downhole ring laser gyro unit further comprises a biasing device to impart a vibration to the main body of the gyro to prevent lock-in of the two counter-rotating laser beams. The biasing apparatus comprises first and second flex units placed near opposite sides of the gyro main part, and each unit is connected between the main part and a support. There is a device for driving each of the flex units 180° out of phase relative to each other, to vibrate the main body of the gyro around an input axis. Each of the flex units is very narrow, to give a minimal increase in the overall size of the ring laser gyro. These and other objects and advantages of the invention, as well as details of an illustrative embodiment, will be better understood from the following explanation, with reference to the drawings, in which: Figure 1 is a perspective view of the borehole ring laser gyro unit according to the present invention; Figure 2 is a cross section of the main part of the ring laser gyro of Figure 1; Figure 3 is a cross-section of another embodiment of the main part of the ring laser gyro; Figure 4 is a top view of the ring laser gyro assembly of Figure 1, illustrating the biasing apparatus for imparting a vibration to the main body of the gyro; Figure 5 is a perspective view of a flex blade of the biasing apparatus of Figure 4; Figure 6 is a transverse section through the ring laser gyro unit in a housing; Figure 7 is a partial end view of the ring laser gyro in the housing.

Borehulls-ringlasergyroen, som vist på figurene 1 og 2, omfatter en hoveddel 10 som kan være laget av kvarts, inneholdende en flersidet kavitet 12 som utformer en lukket sløyfe-bane. Kaviteten inneholder en gass eller gasser som passer for lageroperasjon, såsom en 90% helium og 10% neon ved et trykk på 3 torr. En gassutladning blir etablert mellom en katode 14 og et par anoder 16 og 18, hver av hvilke er i for-bindelse med kaviteten 12, for å generere to kontraroterende laserstråler. Strålene blir reflektert rundt den lukkede banen av speilene 20, 22, 24 og 26 plassert ved hjørnene av kaviteten. Når gyroen blir rotert rundt enhver inngangsakse parallell med Z-aksen, blir den effektive banelengde for én stråle øket, mens den effektive banelengde for den andre strålen blir minket på grunn av Doppler-skiftingen. En svevefrekvens som er propor-sjonal med rotasjonshastigheten blir generert som følge av hetrodyn-effekten av de to strålene, såsom ved hjelp av en prisme forbundet med speilet 24. Svevefrekvensen genererer et kant-mønster som blir detektert av en dobbelt fotodiode 28 og frem-bringer gyroens utgangssignal. The borehole ring laser gyro, as shown in Figures 1 and 2, comprises a main part 10 which may be made of quartz, containing a multi-sided cavity 12 which forms a closed loop path. The cavity contains a gas or gases suitable for storage operation, such as a 90% helium and 10% neon at a pressure of 3 torr. A gas discharge is established between a cathode 14 and a pair of anodes 16 and 18, each of which is in communication with the cavity 12, to generate two counter-rotating laser beams. The rays are reflected around the closed path by the mirrors 20, 22, 24 and 26 placed at the corners of the cavity. When the gyro is rotated about any input axis parallel to the Z axis, the effective path length of one beam is increased, while the effective path length of the other beam is decreased due to the Doppler shift. A hover frequency proportional to the rotational speed is generated as a result of the hetrodyne effect of the two beams, such as by means of a prism connected to the mirror 24. The hover frequency generates a fringe pattern which is detected by a dual photodiode 28 and forward brings the gyro output signal.

Ringlasergyroens hoveddel 10 er laget meget smal og kompakt for å brukes i et oljebrønn-borehull, enten alene eller i en instrumentgruppe. Bredden av hoveddelen, tatt langs X-aksen, The main part 10 of the ring laser gyro is made very narrow and compact to be used in an oil well borehole, either alone or in an instrument group. The width of the body, taken along the X-axis,

er ca. 25 mm. Hoveddelen er imidlertid betydelig lengre enn den er bred. Lengden, tatt langs Y-aksen, er omtrent 125 mm, slik at den gir plass for en kavitet med en banelengde på 25 cm. Selv om kaviteter med mindre banelengder er kjent, har man funnet at jo større område som dekkes av kaviteten, og derfor jo lengre banelengden er, jo mere nøyaktig er gyroen. For å minimalisere bredden av gyro-hoveddelen, men å maksimalisere lengden av den lukkede sløyfe-banen som utformes av kaviteten, is approx. 25 mm. However, the main body is considerably longer than it is wide. The length, taken along the Y-axis, is approximately 125 mm, allowing for a cavity with a path length of 25 cm. Although cavities with smaller path lengths are known, it has been found that the larger the area covered by the cavity, and therefore the longer the path length, the more accurate the gyro. To minimize the width of the gyro body but to maximize the length of the closed-loop path formed by the cavity,

er hoveddelen 10 av gyroen utformet med en flersidet form, hvor to ikke-tilstøtende eller motsatte sider 30 og 32 er vesentlig lengre enn de øvrige sider 34-40, på hvilke hver av speilene er the main part 10 of the gyro is designed with a multi-sided shape, where two non-adjacent or opposite sides 30 and 32 are substantially longer than the other sides 34-40, on which each of the mirrors is

montert. De øvrige sidene er korte for å utforme en lang,mounted. The other sides are short to form a long,

smal hoveddel. Videre er antallet av korte sider 34-40 i hoveddelen 10 lik antallet av speil som er nødvendige for å minimalisere den totale bredde av gyroen. narrow main body. Furthermore, the number of short sides 34-40 in the body 10 is equal to the number of mirrors necessary to minimize the overall width of the gyro.

Kaviteten 12 er utformet med en lang, smal flersidetThe cavity 12 is designed with a long, narrow multi-sided

form med to kanaler eller forsterkningsrør 42 og 44 som er lengre enn de øvrige forsterkningsrør 46 og 48. De lengre forsterkningsrør er anbragt nær de lengre sidene 30 og 32 av hoveddelen, og de kortere forsterkningsrør 46 og 48 krysser de lengre rørene 42, 44 ved speilene. Kaviteten 12 er plassert inne i hoveddelen av gyroen i forhold til speilene, slik at lengden av den lukkede sløyfe-bane utformet av kaviteten blir maksimalisert. Skjønt kaviteten, som vist, er rektangulær inne i en uregelmessig sekskantet hoveddel, kunne kaviteten ha vært forskjellige andre flersidede former. En kavitet som utformer en lang, smal trekant kunne f.eks. ha vært anbragt inne i en uregelmessig, femkantet hoveddel ifølge den foreliggende oppfinnelse. form with two channels or reinforcement tubes 42 and 44 which are longer than the other reinforcement tubes 46 and 48. The longer reinforcement tubes are placed near the longer sides 30 and 32 of the main part, and the shorter reinforcement tubes 46 and 48 cross the longer tubes 42, 44 at the mirrors. The cavity 12 is placed inside the main part of the gyro relative to the mirrors, so that the length of the closed loop path formed by the cavity is maximized. Although the cavity, as shown, is rectangular within an irregular hexagonal body, the cavity could have been various other multi-sided shapes. A cavity that forms a long, narrow triangle could e.g. have been placed inside an irregular, pentagonal main part according to the present invention.

For å hindre innlåsning av de to kontraroterende laserstrålene, benytter ringlasergyroen både en hoveddel-skjelving som beskrevet i detalj nedenfor, og en speil-skjelving i hvilken hver av speilene 20 og 22 blir vibrert periodisk i en retning i rett vinkel med frontoverflaten. Speilene 20 og 22 er membran-speil drevet 180° ut av fase, slik at man holder kavitetens banelengde konstant. Hver av speilene 20 og 22 har en kavitetslengde-kontrolldriver 45 og 47, som er følsomme for utgangen av en enkelt fotodiode 49 forbundet med speilet 26. Fotodioden 49 overvåker intensiteten av laserstrålene, og frem-bringer en likestrømsutgang til de skjelvende speilene slik at strålene blir holdt i modus-sentrum. Detaljer av de to skjelvende speilene og styringskretsen for å opprettholde 180° fase-forhold er beskrevet i en samtidig patentsøknad, serie nr. 462.548. To prevent lock-in of the two counter-rotating laser beams, the ring laser gyro uses both a main body vibration as described in detail below, and a mirror vibration in which each of the mirrors 20 and 22 is vibrated periodically in a direction at right angles to the front surface. Mirrors 20 and 22 are membrane mirrors driven 180° out of phase, so that the path length of the cavity is kept constant. Each of the mirrors 20 and 22 has a cavity length control driver 45 and 47, which is sensitive to the output of a single photodiode 49 connected to the mirror 26. The photodiode 49 monitors the intensity of the laser beams and produces a DC output to the vibrating mirrors so that the beams is kept in the mode center. Details of the two vibrating mirrors and the control circuitry to maintain the 180° phase relationship are described in a concurrent patent application, Serial No. 462,548.

I en utførelse av borehull-ringlasergyroen, som vist på figur 2, er membran-speilene 20 og 22 plassert på tilstøtende kortere sider 34 og 36 i gyro-hoveddelen 10. Kaviteten 12 er plassert inne i gyro-hoveddelen slik at de lengre rørene 42 og 44 er parallelle med de lengre sidene 30, 32 av hoveddelen. Denne utformingen resulterer i en gyroenhet som er tilstrekkelig In one embodiment of the borehole ring laser gyro, as shown in Figure 2, the membrane mirrors 20 and 22 are located on adjacent shorter sides 34 and 36 of the gyro body 10. The cavity 12 is located inside the gyro body so that the longer tubes 42 and 44 are parallel to the longer sides 30, 32 of the body. This design results in a gyro unit that is adequate

smal for de fleste anvendelser.narrow for most applications.

For videre å redusere bredden av gyroen mens man samtidig gir plass for membran-speilene 20 og 22, som er større enn de øvrige speilene, kan imidlertid ringlasergyroen modifiseres som vist på figur 3. I denne utformingen er membranspeiléne 20' og 22' plassert på motsatte kortere sider 34' og 38' av hoveddelen 10', og kaviteten 12' er satt av inne i hoveddelen slik at strålene krysser den sentrale del av speilene. Sidene 34' og 38' er lange nok til å gi plass for de store membran-speilene 20' og 22', og sidene 36' og 40' er kortere enn sidene 34' og 38" for å minimalisere bredden av gyroen. De mindre speilene, 24' og 26', er plassert på sidene 36' og 40', nærmere de respektive lengre sidene 32' og 30' av hoveddelen, However, in order to further reduce the width of the gyro while at the same time providing space for the membrane mirrors 20 and 22, which are larger than the other mirrors, the ring laser gyro can be modified as shown in figure 3. In this design, the membrane mirrors 20' and 22' are placed on opposite shorter sides 34' and 38' of the main part 10', and the cavity 12' is set off inside the main part so that the rays cross the central part of the mirrors. Sides 34' and 38' are long enough to accommodate the large diaphragm mirrors 20' and 22', and sides 36' and 40' are shorter than sides 34' and 38" to minimize the width of the gyro. The smaller the mirrors, 24' and 26', are located on the sides 36' and 40', closer to the respective longer sides 32' and 30' of the main body,

for å maksimalisere banelengden i kaviteten 12'. Den relative plassering av speilene og den avsatte kavitet er et videre trekk som gjør det mulig å minimalisere den totale bredde av ringlasergyroenheten mens man maksimaliserer lengden av den lukkede sløyfe-bane som utformes av kaviteten. to maximize the path length in the cavity 12'. The relative location of the mirrors and the recessed cavity is a further feature that makes it possible to minimize the overall width of the ring laser gyro unit while maximizing the length of the closed loop path formed by the cavity.

I tillegg til speil-vibreringen, blir hoveddelen 10 av ringlasergyroen også vibrert av forspenningsapparatet. Forspenningsapparatet vibrerer hoveddelen av gyroen på en roterende måte rundt en inngangsakse av hoveddelen, for å hindre innlåsning av laserstrålen. Forspenningsapparatet er vist i detalj i forhold til figurene 1 og 4-7. Forspennings-apparatet er meget smalt, og legger meget lite til totalbredden av gyro-enheten. Forspenningsapparatet omfatter et par fleks-enheter 50 og 52 plassert nær de lengre sider av gyro-hoveddelen, hen-holdsvis 30 og 32. De fleksible enhetene 50 og 52 er koblet til gyroens hoveddel gjennom et par monteringsblokker 62 og 64. Monteringsblokkene 62 og 64 er laget av kvarts og festet med epoxy til hoveddelen 10 på motsatte sider av en sentral inngangs-akse 65 til gyroen. Utformingen av katoden 14, anoden 16 og 18, gétter 19 og monteringsblokkene 62 og 64 på den samme overflaten 67 gjør det mulig å minimalisere ringlasergyroens høyde såvel som dens bredde, noe som resulterer i en meget kompakt struktur. In addition to the mirror vibration, the main part 10 of the ring laser gyro is also vibrated by the biasing device. The biasing device vibrates the main body of the gyro in a rotary manner around an input axis of the main body, to prevent lock-in of the laser beam. The biasing device is shown in detail in relation to figures 1 and 4-7. The biasing device is very narrow, and adds very little to the overall width of the gyro unit. The biasing apparatus comprises a pair of flex units 50 and 52 located near the longer sides of the gyro main part, 30 and 32 respectively. The flexible units 50 and 52 are connected to the gyro main part through a pair of mounting blocks 62 and 64. The mounting blocks 62 and 64 is made of quartz and attached with epoxy to the main part 10 on opposite sides of a central input axis 65 to the gyro. The design of the cathode 14, the anode 16 and 18, the gates 19 and the mounting blocks 62 and 64 on the same surface 67 makes it possible to minimize the height of the ring laser gyro as well as its width, resulting in a very compact structure.

Fleks-enheten 50 omfatter et par fleks-blader 54 og 56,The flex unit 50 comprises a pair of flex blades 54 and 56,

som kan være laget av INVAR eller beryllium-kobber; materialer som er meget sterke, og tilstrekkelig stive til at den eneste which may be made of INVAR or beryllium copper; materials that are very strong, and sufficiently rigid that the only

bevegelse som blir tilført gyroen er den ønskede skjelve-bevegelse. Fleks-bladene 54 og 56 er festet ved sine respektive ytre ender 58 og 60 til en støttedel 61, som vist på figurene 6 og 7 for gyroen, og er koblet ved sine indre ender til gyroens hoveddel gjennom de respektive monteringsblokker 62 og 64. På lignende måte omfatter fleks-enheten 52 et par fleksblader 66 og 68, laget av INVAR eller lignende. Bladene 66 og 68 er festet ved sine respektive ytre ender 70 og 72 til støtten 61, og koblet ved sine indre ender til de respektive monteringsblokker 62 og 64. Som forklart i detalj nedenfor, blir bladene 54 og 56 drevet 180° ut av fase i forhold til hverandre, og det samme blir bladene 66 og 68. Videre blir bladene 54 og 66 drevet 180° ut av fase i forhold til hverandre, ^og det saimme blir bladene 56 og 58. Dette drev resulterer i en mottakts-kraft (push-pull) tilført monteringsblokken 62, som er 180° ute av fase med den resulterende mottakts-kraft som påtrykkes monteringsblokken 64. De 180° fase-skiftede mottakts-krefter på monteringsblokkene 62 og 64 bringer hoveddelen av gyroen til å vibrere på en roterende måte rundt senter-inngangsaksen 65. motion imparted to the gyro is the desired shake motion. The flex blades 54 and 56 are attached at their respective outer ends 58 and 60 to a support member 61, as shown in Figures 6 and 7 for the gyro, and are connected at their inner ends to the main body of the gyro through the respective mounting blocks 62 and 64. similarly, the flex unit 52 comprises a pair of flex blades 66 and 68, made of INVAR or the like. The blades 66 and 68 are attached at their respective outer ends 70 and 72 to the support 61, and connected at their inner ends to the respective mounting blocks 62 and 64. As explained in detail below, the blades 54 and 56 are driven 180° out of phase in relative to each other, and so are the blades 66 and 68. Furthermore, the blades 54 and 66 are driven 180° out of phase in relation to each other, ^and so are the blades 56 and 58. This drive results in a counter-stroke force (push -pull) applied to the mounting block 62, which is 180° out of phase with the resulting counter-rotating force applied to the mounting block 64. The 180° phase-shifted counter-rotating forces on the mounting blocks 62 and 64 cause the main body of the gyro to vibrate in a rotary fashion around the center-entrance axis 65.

Fleksbladene 54, 56, 66 og 68 er av den samme konstruksjon, og derfor vil bare fleksbladet 56 bli beskrevet i detalj under henvisning til figur 5. Fleksbladet 56 omfatter en utadgående flens 74 ved sin ytre ende 60. Flensen har to hull 75 for skruer, såsom skruene 76 vist på figur 7, for å feste fleksbladet til støtten 61. En del 78 av fleksbladet, ved dets ytre kant, strekker seg innover mot gyro-hoveddelen, og begrenser den distansen gyro-hoveddelen kan bevege seg når den vibreres. En gummipute 80 er festet til delen 78 for å absorbere støt eller å utløse påkjenninger mellom gyro-hoveddelen og fleksbladet ved dets ytre ende, som kan forekomme når hoveddelen 10 blir vibrert. The flex blades 54, 56, 66 and 68 are of the same construction, and therefore only the flex blade 56 will be described in detail with reference to Figure 5. The flex blade 56 comprises an outwardly extending flange 74 at its outer end 60. The flange has two holes 75 for screws , such as the screws 76 shown in Figure 7, to attach the flex blade to the support 61. A portion 78 of the flex blade, at its outer edge, extends inwardly toward the gyro body, limiting the distance the gyro body can move when vibrated. A rubber pad 80 is attached to the part 78 to absorb shocks or to release stresses between the gyro main part and the flex blade at its outer end, which may occur when the main part 10 is vibrated.

Fleksbladet 56 omfatter ved sin indre ende 84 en flens 90 som strekker seg innover mot gyroens hoveddel, og gir kontakt med monteringsblokken 64. Den indre ende av fleksbladet 56 er festet til monteringsblokken 64 med tre skruer 96 som strekker seg gjennom de respektive hull 98 i flensen 90, og inn i respektive, gjengede hull 102 i monteringsblokken 64. Flens-bladet 68 har også en flens 104 ved sin indre ende, og flensen har den samme konstruksjon som flensen 90 på fleksbladet 56. Flensen 104 er festet til monteringsblokken 64 ved tre skruer 106 som strekker seg gjennom respektive hull 108 i flensen 104 og inn i gjengede hull 102 i monteringsblokken 64. Skruene 106 går inn i hullene 102 fra den motsatte ende av den hvor skruene 96 går inn. Det bemerkes at tre skruer som strekker seg gjennom de respektive hullene i flensen og monteringsblokken 64 og inn i respektive, gjengede hull i den andre flensen, og kan brukes til å erstatte de seks skruene 96 og 106. Slike enkelte skruer ville tillate at monterings-blokkene ble presset sammen for å opprettholde inngangsaksens stabilitet. The flexible blade 56 comprises at its inner end 84 a flange 90 which extends inwards towards the main part of the gyro, and makes contact with the mounting block 64. The inner end of the flexible blade 56 is attached to the mounting block 64 with three screws 96 which extend through the respective holes 98 in the flange 90, and into respective threaded holes 102 in the mounting block 64. The flange blade 68 also has a flange 104 at its inner end, and the flange has the same construction as the flange 90 on the flex blade 56. The flange 104 is attached to the mounting block 64 by three screws 106 which extend through respective holes 108 in the flange 104 and into threaded holes 102 in the mounting block 64. The screws 106 enter the holes 102 from the opposite end of that where the screws 96 enter. It is noted that three screws extending through the respective holes in the flange and mounting block 64 and into respective threaded holes in the other flange can be used to replace the six screws 96 and 106. Such single screws would allow the mounting- the blocks were pressed together to maintain input axis stability.

Monteringsblokkene 62 og 64 er laget av kvarts, og begge har sekskantet tverrsnitt. Hver av de to flensene på fleks-bladene, såsom flensen 90, har en V-formet utsparing for å passe sammen med den respektive utadgående V-formede side av monteringsblokken. På grunn av den V-formede utforming av monteringsblokkenes sider, som går sammen med flensene på fleksenhetene, minimaliserer blokkene 62, 64 alle krefter, forårsaket ved montering av fleks-enhetene, som kan overføres til gyroens hoveddel 10. Kvarts-blokkene 62 og 64 tillater derfor at fleks-enhetene blir montert til gyroens hoveddel, uten å deformere gyroen eller å forårsake påkjenninger for denne. The mounting blocks 62 and 64 are made of quartz, and both have a hexagonal cross-section. Each of the two flanges on the flex blades, such as flange 90, has a V-shaped recess to mate with the respective outward V-shaped side of the mounting block. Due to the V-shaped design of the sides of the mounting blocks, which mate with the flanges of the flex units, the blocks 62, 64 minimize any forces, caused by mounting the flex units, that can be transmitted to the main body of the gyro 10. The quartz blocks 62 and 64 therefore allowing the flex units to be fitted to the main body of the gyro, without deforming the gyro or causing stress to it.

Fleksbladene er ved sine indre ender 84 forsynt med hakk i en generelt U-formet del 114 som vist for bladet 56 på figur 5. Den U-formede delen 114 av fleksbladene 54 og 56 går mellom et par gummi-skiver 116 og 118 og inn i spor formet i motsatte sider av en demperinnretning 120. Demperinnretningen 120 er sentralt plassert nær siden 30 av gyro-hoveddelen 10. På lignende måte går de U-formede delene 114 av fleksbladene 66 The flex blades are provided at their inner ends 84 with notches in a generally U-shaped part 114 as shown for the blade 56 in Figure 5. The U-shaped part 114 of the flex blades 54 and 56 goes between a pair of rubber washers 116 and 118 and into in grooves formed on opposite sides of a damper device 120. The damper device 120 is centrally located near the side 30 of the gyro main part 10. In a similar manner, the U-shaped parts 114 of the flex blades 66

og 68 mellom et par gummi-skiver 122 og 124 inn i spor på motsatte sider av en demperinnretning 126. Demperinnretningen 126 er sentralt plassert nær side 32 av gyro-hoveddelen, direkte motsatt demperinnretningen 120. En gummipute 128 er plassert mellom demperinnretningen 120 og gyroens kvarts-hoveddel 10 for å utløse eventuell påkjenning mellom disse. En gummipute 130 er på lignende måte anbragt mellom demperinnretningen 126 og gyro-hoveddelen 10. En belastning er påtrykt gummiputene 128, 130 og gyro-hoveddelen 10, ved skruene 134 og 135 som går gjennom sentralt plasserte, gjengede hull i demperinnretningene 120 og and 68 between a pair of rubber washers 122 and 124 into grooves on opposite sides of a damper device 126. The damper device 126 is centrally located near side 32 of the gyro main body, directly opposite the damper device 120. A rubber pad 128 is located between the damper device 120 and the gyro's quartz main part 10 to trigger any stress between them. A rubber pad 130 is similarly placed between the damper device 126 and the gyro main part 10. A load is applied to the rubber pads 128, 130 and the gyro main part 10, by the screws 134 and 135 which pass through centrally located, threaded holes in the damper devices 120 and

126. Demperinnretningene 120 og 126 eliminerer vesentlig bevegelse i X-retningen, forårsaket ved sjokk som kan være i størrelsesorden 1000 g. 126. The damper devices 120 and 126 substantially eliminate movement in the X direction, caused by shocks which may be of the order of 1000 g.

Demperinnretningene 120, 126 er festet til støtten 61 for ringlasergyroen som vist på figur 6. Demperinnretningene 120 The damper devices 120, 126 are attached to the support 61 for the ring laser gyro as shown in Figure 6. The damper devices 120

og 126 omfatter respektive utadvendte flenser 140 og 142 med et par gjengede hull 146 og 148 gjennom hvilke går respektive par skruer 147, 149. Skruene går videre inn i gjengede hull plassert i støttedelen 61. Selv om demperinnretningene er fast montert på støtteinnretningen 61, vil de indre ender 84 and 126 comprise respective outward facing flanges 140 and 142 with a pair of threaded holes 146 and 148 through which respective pairs of screws 147, 149 pass. the inner ends 84

av bladene, når bladene blir drevet, bragt til å bevege seg i dempersporene mot og bort fra gyroens hoveddel, og vil dermed overføre vibrasjonsbevegelsen til denne. of the blades, when the blades are driven, are caused to move in the damper grooves towards and away from the main body of the gyro, and will thus transfer the vibrational motion to it.

For å drive fleksbladene, er et piezoelektrisk transduserelement montert på motsatte sider av hvert blad. Elementene er følsomme for en driverspenning som kan ta form av en sinusbølge eller lignende, for å overføre den ønskede skjelve-bevegelse til gyro-hoveddelen. Hvor alle de piezo-elektriske transduserelementene skal drives med en spenning av samme polaritet, er elementene montert på blad med forskjellig krystallografisk orientering. Transduserelementet 150, montert på den ytre overflate av fleksbladet 54, kan f.eks. ha en første orientering slik at elementet utvider seg ved påtrykking av en positiv spenning. Transduserelementet 152, montert på den indre overflate av fleksbladet 54 har en annen orientering slik at transduserelementet 152 også vil utvide seg ved påtrykking av positiv spenning. En slik orientering vil resultere i at fleksbladet 54 presser mot monteringsblokken 62 ved påtrykking av en positiv spenning, og at bladet trekkes bort fra blokken ved påtrykking av en negativ spenning. To drive the flex blades, a piezoelectric transducer element is mounted on opposite sides of each blade. The elements are sensitive to a driver voltage which may take the form of a sine wave or the like, to transmit the desired shaking motion to the gyro main body. Where all the piezoelectric transducer elements are to be operated with a voltage of the same polarity, the elements are mounted on blades with different crystallographic orientations. The transducer element 150, mounted on the outer surface of the flex blade 54, can e.g. have a first orientation so that the element expands when a positive voltage is applied. The transducer element 152, mounted on the inner surface of the flex blade 54 has a different orientation so that the transducer element 152 will also expand when positive voltage is applied. Such an orientation will result in the flexible blade 54 pressing against the mounting block 62 when a positive voltage is applied, and the blade being pulled away from the block when a negative voltage is applied.

Med den ovennevnte orientering av de piezoelektriske transduserelementene forbundet med fleksbladet 54, vil de øvrige transduserelementene ha de følgende orienteringer. De ytre transduserelementene 154 og 156 forbundet med de respektive fleksbladene 56 og 66 har den andre orienteringen, mens transduserelementene 158 og 160 montert på den indre overflate av de respektive fleksbladene 56 og 66 har den første orienteringen. Det ytre transduserelement 162 på fleksbladet 68 har den første orientering, mens transduserelementet 164 montert på den indre overflate av fleksbladet 68 har den andre orienteringen. I alminnelighet vil de indre og ytre piezoelektriske transduserelementer forbundet med et fleksblad av den samme orienteringen som de respektive indre og ytre transduserelementer forbundet med det fleksblad som er diagonalt overfor det første fleksblad, og ha den motsatte orientering av det indre og det ytre element forbundet med fleksblad som er direkte overfor gyroen fra det første fleksblad. Det bemerkes, at istedenfor å veksle orienteringen av transduserelementene på hver side av fleksbladet, kan transduserelementene ha den samme orientering men kan være drevet av spenninger av motsatt polaritet for å overføre den ønskede skjelve-bevegelse. With the above-mentioned orientation of the piezoelectric transducer elements connected to the flex blade 54, the other transducer elements will have the following orientations. The outer transducer elements 154 and 156 connected to the respective flex blades 56 and 66 have the second orientation, while the transducer elements 158 and 160 mounted on the inner surface of the respective flex blades 56 and 66 have the first orientation. The outer transducer element 162 on the flex blade 68 has the first orientation, while the transducer element 164 mounted on the inner surface of the flex blade 68 has the second orientation. Generally, the inner and outer piezoelectric transducer elements associated with a flex blade will be of the same orientation as the respective inner and outer transducer elements associated with the flex blade diagonally opposite the first flex blade, and will have the opposite orientation of the inner and outer elements associated with flex blade that is directly opposite the gyro from the first flex blade. It is noted that instead of alternating the orientation of the transducer elements on each side of the flex blade, the transducer elements may have the same orientation but may be driven by voltages of opposite polarity to transmit the desired shaking motion.

Ringlaser-gyro-enheten er innkapslet i et hus, omfattende et deksel 170 og støtte-delen 61 som utformer basen av dette. Dekselet 170 er festet til støttedelen ved hjelp av boltene 172 eller skruer. Støttedelen 61 har en flat bunn 174 som letter montering av gyro-enheten i en instrumentgruppe e.l. The ring laser gyro unit is enclosed in a housing, comprising a cover 170 and the support part 61 forming the base thereof. The cover 170 is attached to the support part by means of the bolts 172 or screws. The support part 61 has a flat bottom 174 which facilitates mounting of the gyro unit in an instrument cluster or the like.

Claims (11)

1. Anordning ved ringlasergyro for å måle rotasjon rundt en inngangsakse, hvor gyroen har en hoveddel inneholdende en flersidet kavitet som utformer en lukket sløyfe-bane gjennom hvilken et par kontraroterende stråler beveger seg, og har et speil anbragt ved hvert hjørne av kaviteten for å reflektere strålene rundt banen, karakterisert ved at gyro-hoveddelen har en flersidet utforming hvor to motsatte sider er vesentlig lengre enn de øvrige sider, som er korte, for å utforme en lang, smal hoveddel, at hvert av speilene er anbragt på en forskjellig kortere side av hoveddelen, og at kaviteten er anbragt inne i hoveddelen i forhold til speilene, slik at lengden av den lukkede sløyfe-banen utformet ved kaviteten blir maksimalisert for den smale gyro-hoveddelen.1. Ring laser gyro device for measuring rotation about an input axis, the gyro having a main body containing a multi-sided cavity forming a closed loop path through which a pair of counter-rotating beams travel, and having a mirror located at each corner of the cavity to reflect the rays around the path, characterized in that the gyro main part has a multi-sided design where two opposite sides are significantly longer than the other sides, which are short, to design a long, narrow main part, that each of the mirrors is placed on a different shorter side of the main part, and that the cavity is placed inside the main part in relation to the mirrors, so that the length of the closed loop path formed by the cavity is maximized for the narrow gyro body. 2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at antallet av kortere sider på hoveddelen er lik antallet speil.2. Device according to claim 1, characterized in that the number of shorter sides on the main part is equal to the number of mirrors. 3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bredden av gyroen er mindre enn 5 cm, og at lengden av den lukkede sløyfebanen er minst 25 cm.3. Device according to claim 1, characterized in that the width of the gyro is less than 5 cm, and that the length of the closed loop path is at least 25 cm. 4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved en innretning for å vibrere to av de nevnte speilene 180° ut av fase i forhold til hverandre.4. Device according to claim 1, characterized by a device for vibrating two of the aforementioned mirrors 180° out of phase in relation to each other. 5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved en innretning anbragt nær hver av de lengre sidene av gyro-hoveddelen for å overføre en skjelve-bevegelse rundt gyroens inngangs-akse.5. Device according to claim 1, characterized by a device placed near each of the longer sides of the gyro main part to transmit a shaking movement around the input axis of the gyro. 6. Anordning ved ringlasergyro for å måle rotasjonshastigheten rundt en inngangsakse, hvor gyroen har en flersidet hoveddel inneholdende en kavitet som utformer en lukket sløyfe-bane gjennom hvilken et par kontraroterende stråler beveger seg, og hvor anordningen omfatter en innretning for å understøtte gyroens hoveddel, karakterisert ved et apparat for å hindre innlåsning av strålene, omfattende: første og andre fleksenheter anbragt nær motsatte sider av gyro-hoveddelen, hvor hver fleksenhet omfatter et par fleksblåder, hvert med en ytre ende festet til gyro-støttedelen, og en indre ende koblet til gyro-hoveddelen; og en innretning for å drive fleksbladene i den første og den andre anheten med den samme frekvens, med fleksbladene i hvert par drevet 180° ut av fase i forhold til hverandre, og fleksblad-paret i den første enhet blir drevet 180° ut av fase i forhold til fleksblad-paret i den andre enheten for å overføre en skjelving til gyro-hoveddelen.6. Ring laser gyro device for measuring the rate of rotation about an input axis, where the gyro has a multi-sided main part containing a cavity that forms a closed loop path through which a pair of counter-rotating beams move, and where the device comprises a device for supporting the gyro main part, characterized by an apparatus for preventing lock-in of the beams, comprising: first and second flex units located near opposite sides of the gyro body, wherein each flex unit comprises a pair of flex blades, each with an outer end attached to the gyro support member, and an inner end connected to the gyro main member; and means for driving the flex blades in the first and second units at the same frequency, with the flex blades in each pair being driven 180° out of phase relative to each other, and the flex blade pair in the first unit being driven 180° out of phase relative to the flex blade pair in the second unit to transmit a vibration to the gyro main body. 7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved en første og en annen monteringsblokk festet til overflaten av gyro-hoveddelen på motsatte sider av en inngangsakse for gyroen, for å koble de indre ender av fleksbladene til gyro-hoveddelen.7. Device according to claim 6, characterized by a first and a second mounting block attached to the surface of the gyro main part on opposite sides of an input axis for the gyro, to connect the inner ends of the flex blades to the gyro main part. 8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at fleksbladene i den første og den andre fleksenhet påtrykker en mottakts-kraft på hver av monteringsblokkene, og at den kraften som påtrykkes den første blokken er 180° ut av fase i forhold til den kraften som påtrykkes den andre blokken, for å vibrere gyroens hoveddel på en roterende måte rundt den nevnte inngangsakse for gyroen.8. Device according to claim 7, characterized in that the flex blades in the first and second flex unit apply a counter-tact force to each of the mounting blocks, and that the force applied to the first block is 180° out of phase in relation to the force applied the second block, to vibrate the main body of the gyro in a rotary manner about said input axis of the gyro. 9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at fleksbladene i hver av den nevnte første og andre fleksenhet er i kontakt med motsatte sider av den nevnte første monteringsblokk, og de øvrige fleksblåder i den nevnte første og andre fleksenhet er i kontakt med motsatte sider av den andre monteringsblokken .9. Device according to claim 7, characterized in that the flex blades in each of said first and second flex units are in contact with opposite sides of said first mounting block, and the other flex blades in said first and second flex units are in contact with opposite sides of the second mounting block. 10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at monteringsblokken er utformet for å bli under sammenpresning når de er i kontakt med fleksbladene, slik at de opprettholder inngangsaksens stabilitet.10. Device according to claim 9, characterized in that the mounting block is designed to be compressed when in contact with the flex blades, so that they maintain the stability of the input axis. 11. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at sidene av monteringsblokkene som er i kontakt med fleksbladene er utformet i form av en utadgående V, og at fleksbladene ved sine indre ender omfatter en del med en V-formet utsparing for å passe sammen med de V-formede sidene av monteringsblokkene.11. Device according to claim 9, characterized in that the sides of the mounting blocks that are in contact with the flex blades are designed in the form of an outward V, and that the flex blades at their inner ends comprise a part with a V-shaped recess to fit together with the V-shaped sides of the mounting blocks.