NO844439L - MULTI SENSOR - Google Patents

MULTI SENSOR

Info

Publication number
NO844439L
NO844439L NO844439A NO844439A NO844439L NO 844439 L NO844439 L NO 844439L NO 844439 A NO844439 A NO 844439A NO 844439 A NO844439 A NO 844439A NO 844439 L NO844439 L NO 844439L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
acceleration
accelerometer
axis
devices
multisensor
Prior art date
Application number
NO844439A
Other languages
Norwegian (no)
Inventor
Robert E Stewart
Original Assignee
Litton Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Litton Systems Inc filed Critical Litton Systems Inc
Publication of NO844439L publication Critical patent/NO844439L/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5733Structural details or topology
    • G01C19/574Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår treghetsinstrumentering for styring. Nærmere bestemt angår foreliggende oppfinnelse multisensorer for måling av både lineær akselerasjon og rotasjonshastigheten til et seg bevegende legeme. The present invention relates to inertial instrumentation for steering. More specifically, the present invention relates to multisensors for measuring both linear acceleration and the rotational speed of a moving body.

Et utall forsøk har blitt gjort for å anvende en treghetsmasse for å detektere rotasjonshastigheten til et legeme. Generelt har slike forsøk blitt basert på coriolis-akselerasjonen utøvd av et vibrerende eller roterende legeme festet til et andre legeme hvis rotasjon skal bli avfølt. Coriolis-akselerasjonen er beskrevet ved hjelp av følgende ligning: A = 2 co x v; Numerous attempts have been made to use an inertial mass to detect the rotational speed of a body. In general, such experiments have been based on the Coriolis acceleration exerted by a vibrating or rotating body attached to a second body whose rotation is to be sensed. The Coriolis acceleration is described using the following equation: A = 2 co x v;

hvor: A = coriolis-akselerasjonen; where: A = the coriolis acceleration;

vinkelhastigheten til rotasjonskoordinatsys-temet (andre legeme) som skal bli målt; og the angular velocity of the rotational coordinate system (second body) to be measured; and

v = hastighetskomponenten perpendikulær på rotasjonsaksen. v = the velocity component perpendicular to the axis of rotation.

Ovenfor nevnte uttrykker basisprinsippet, som alle vibra-torgyroer så vel som roterende hjulgyroer baserer seg på, nemlig en coriolis-akselerasjonskraft, utøves når en seg bevegende masse har en hastighetskomponent perpendikulær på rotasjonsaksen til et tilknyttet roterende koordinat-system. Disse prinsippene tillater ved anvendelse avføling av vinkelhastigheten med en oscillerende pendel, som først blir demonstrert av Leon Foucault i begynnelsen av 1850-årene. Etter den tid har et utall forsøk blitt gjort for å anvende coriolis-akselerasjonsprinsippene for å konstruere hastighetsgyroer og hastighetsintegrerende gyroer. The above-mentioned expresses the basic principle, on which all vibrating gyros as well as rotating wheel gyros are based, namely a coriolis acceleration force, exerted when a moving mass has a velocity component perpendicular to the axis of rotation of an associated rotating coordinate system. These principles, when applied, allow the sensing of angular velocity with an oscillating pendulum, first demonstrated by Leon Foucault in the early 1850s. Since then, numerous attempts have been made to apply the Coriolis acceleration principles to construct rate gyros and rate integrating gyros.

De mest kjente forsøkene på å utvikle en hastighetsavfø-lende gyro i samsvar med ovenfor nevnte prinsipp har ført til følgende treghetssensorer (alle henvist til med han-delsbenevnelsene); "Gyrotron" til Sperry Gyroscope Corporation (1940); "A5 Gyro" til Royal Aircraft Establish- ment; "Vibrating String Gyro" til North American Rockwell Corporation (Autonetics Division, Anaheim, California); "Viro" til General Electric Corporation og "Sonic Bell Gyro" til General Motors Corporation (Delco Division). Alle ovenfor nevnte med unntak av "Gyrotron" startet ut-viklingen i de tidlige 1960-årene. The best-known attempts to develop a speed-sensing gyro in accordance with the above-mentioned principle have led to the following inertial sensors (all referred to by the trade designations); "Gyrotron" of Sperry Gyroscope Corporation (1940); "A5 Gyro" for the Royal Aircraft Establishment; "Vibrating String Gyro" of North American Rockwell Corporation (Autonetics Division, Anaheim, California); "Viro" to General Electric Corporation and "Sonic Bell Gyro" to General Motors Corporation (Delco Division). All of the above mentioned with the exception of "Gyrotron" started their development in the early 1960s.

Ovenfor nevnte system bygger generelt på enten et roterende legeme eller utvunget vibrerende legeme for å tilføre hastighetskomponenten v perpendikulært på rotasjonsaksen til det andre legemet. Akselerasjonskraften utøvd av et slikt roterende eller vibrerende legeme blir så målt på en aller annen måte for å tilveiebringe coriolis-akselerasjonen A. Med kjennskap til coriolis-akselerasjonen og hastigheten til et kraftavfølende element kan man på enkel måte bestemme rotasjonshastigheten til legemet. The above-mentioned system generally relies on either a rotating body or unforced vibrating body to supply the velocity component v perpendicular to the axis of rotation of the second body. The acceleration force exerted by such a rotating or vibrating body is then measured in a very different way to provide the coriolis acceleration A. With knowledge of the coriolis acceleration and the speed of a force-sensing element, one can easily determine the rotation speed of the body.

Vibrasjonslegemer gir klare fordeler i forhold til roterende enheter med hensyn til den mekaniske enkelheten. For å anordne et roterbart treghetsinstrument som har følsom-het mot coriolis-akselerasjon må det anordnesf.eks. et akselerometer, kulelager, glideringer, rotasjonsmotorer o.l. En rotasjonsanordning må dessuten bli henvist til i fase med huset i hvilket den er montert for å løse inngangsvinkelhastigheten i ortogonale følsomhetsakser, som ytterligere kompliserer slike anordninger. Vibrating bodies offer clear advantages over rotating devices in terms of mechanical simplicity. In order to arrange a rotatable inertial instrument which has sensitivity to coriolis acceleration, it must be arranged, e.g. an accelerometer, ball bearings, slip rings, rotary motors, etc. Furthermore, a rotary device must be referred to in phase with the housing in which it is mounted to resolve the input angular velocity in orthogonal sensitivity axes, further complicating such devices.

Et potensielt problem iboende ved enhver multisensor innbefattet av en eller flere vibrerte sensorer av treghetsmasse typen kommer fra det faktum at akselerasjonsinfor-mas jonen langs inngangsaksen til sensoren hhv. sensorene er innbefattet i sensorens utgang. For mange anvendelser og omgivelser er frekvensen til akselerasjonen forutsig-bart og ligger utenfor den angjeldende båndbredden hvorfor forvirring vil oppstå når frekvensen til den lineære akselerasjonen langs inngangsaksen er tett opptil vibrasjons-frekvensen for sensoren. A potential problem inherent in any multi-sensor including one or more vibrated sensors of the inertial mass type comes from the fact that the acceleration information along the input axis of the sensor or the sensors are included in the sensor output. For many applications and environments, the frequency of the acceleration is predictable and lies outside the relevant bandwidth, which is why confusion will occur when the frequency of the linear acceleration along the input axis is close to the vibration frequency of the sensor.

Ovenfor nevnte og andre problemer ved tidligere kjente anordninger blir løst ved foreliggende oppfinnelse som tilveiebringer en forbedret multisensor. Slike multisensorer innbefatter innretning som reagerer på akselerasjonen langs en første akse og innretninger som reagerer på akselerasjonen langs en andre akse. Innretningene er anordnet for å montere en slik sistnevnte innretning slik at første aksen er kollineær med den andre aksen. Dessuten er innretninger anordnet for vibrering av hver slik akselera-sjonsreagerende innretning ute av fase langs parallelle akser, idet hver slik akse er ortogonal til den første og andre akse. The above-mentioned and other problems with previously known devices are solved by the present invention, which provides an improved multisensor. Such multisensors include devices that respond to acceleration along a first axis and devices that respond to acceleration along a second axis. The devices are arranged to mount such a latter device so that the first axis is collinear with the second axis. Furthermore, devices are provided for vibrating each such acceleration-reacting device out of phase along parallel axes, each such axis being orthogonal to the first and second axes.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: The invention will now be described in more detail with reference to the drawings, where:

Fig. 1 viser et toppriss av en multisensor i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Et antall trekk ved utførelses-formen har blitt fjernet fra fig. 1 for å lettere forklare denne. Ved de videre illustrasjonene vil slike trekk bli påpekt og nærmere forklart senere. Fig. 1 shows a top view of a multisensor in accordance with the present invention. A number of features of the embodiment have been removed from fig. 1 to explain this more easily. In the further illustrations, such features will be pointed out and explained in more detail later.

Multisensoren ifølge oppfinnelsen innbefatter et høyere akselerometer 10 og et venstre akselerometer 12 anordnet i et hus 14, hvis topp er fjernet på fig. 1 for å gi et inn-syn i huset. Et av akselerometerne kan i det minste være av en type som har en treghetsmasse for å motvirke og der-ved tilveiebringe en indikasjon på akselerasjonskrefter langs en forutbestemt retning. Den kan dessuten være av den tvundne massetypen. Akelerometerne av den åpne sløyfe-typen eller en kombinasjon av åpen og lukket sløyfesensor-type kan alternativt bli anvendt ved multisensoren. Foreliggende oppfinnelse kan dessuten bli utøvd ved hjelp av akselerometeret som innbefatter elementer hvis optiske egenskaper blir endret i løpet av akselerasjonen. The multisensor according to the invention includes a higher accelerometer 10 and a left accelerometer 12 arranged in a housing 14, the top of which has been removed in fig. 1 to give an inside view of the house. At least one of the accelerometers may be of a type which has an inertial mass to counteract and thereby provide an indication of acceleration forces along a predetermined direction. It can also be of the twisted mass type. The accelerometers of the open loop type or a combination of open and closed loop sensor type can alternatively be used with the multisensor. The present invention can also be practiced using the accelerometer which includes elements whose optical properties are changed during the acceleration.

Akselerometeret er anbrakt inne i et hulrom 16 dannet i det indre av huset 14. Hvert akselerometer er festet til en tredels brakett, idet høyere akselerometer er festet til braketten som innbefatter en finger 18 og bjelke 19 og det venstre akselerometeret 12 er festet til braketten som innbefatter en finger 20 og en bjelke 21. Sidebjelken er ikke vist på fig. 1 for å vise klarere hvert akselerometer og brakettenhet, som imidlertid blir vist i de påfølgende figurene er hver kombinert brakett-og-akselerometerenhet lagvis anbrakt mellom et par med avstand anbrakte fleksi-ble sidebjelker som innbefatter piezoelektriske elementer bundet dertil for å bevirke den forutbestemte vibrasjons-sensorbevegelsen. The accelerometer is placed inside a cavity 16 formed in the interior of the housing 14. Each accelerometer is attached to a third bracket, the higher accelerometer being attached to the bracket which includes a finger 18 and beam 19 and the left accelerometer 12 being attached to the bracket which includes a finger 20 and a beam 21. The side beam is not shown in fig. 1 to show more clearly each accelerometer and bracket assembly, however, as shown in the following figures, each combined bracket and accelerometer assembly is sandwiched between a pair of spaced apart flexible side beams which include piezoelectric elements bonded thereto to effect the predetermined vibration - the sensor movement.

Akselerometerene 10 og 12 er anordnet i hulrommet 16 på en slik måte at når de er i ro er deres inngangsakser 22 og 24 hhv. hovedsakelig kollineære. Dette er vist nærmere på fig. 2, som viser et tverrsnitt tatt langs linjen 2-2 på fig. 1 og innbefatter noen av elementene som ikke er vist på fig. 1. På fig. 2 er vist høyre og venstre parallelle bjelkeopphengning som innbefatter med avstand anbrakte sidebjelker i par hhv. 25, 26 og 27, 28 som lagvis bringer sammen høyre og venstre akselerometer-og-brakettenheter. The accelerometers 10 and 12 are arranged in the cavity 16 in such a way that when they are at rest their input axes are 22 and 24 respectively. mainly collinear. This is shown in more detail in fig. 2, which shows a cross-section taken along the line 2-2 in fig. 1 and includes some of the elements not shown in fig. 1. In fig. 2 shows the right and left parallel beam suspension which includes spaced side beams in pairs, respectively. 25, 26 and 27, 28 which in layers bring together the right and left accelerometer and bracket units.

(Det skal bemerkes at den høyre brakettenheten er fullstendiggjort ved hjelp av en nedre finger 30 og den venstre braketten er fullstendiggjort med en nedre finger 32). (It should be noted that the right bracket unit is completed by a lower finger 30 and the left bracket is completed by a lower finger 32).

Massene til høyre og venstre enhet med akselerometer, brakett og sidebjelkepar er hovedsakelig den samme for å minimalisere belastningen ved husmonteringene 34, 36, 38 og 40. Slike par med masser har en tendens i første å kom-pensere lineære (rene translasjons) vibrasjonskrefter. Identiske huller 42 og 44 er anordnet i bjelkene 19 og 21, idet hullet 42 i hovedsaken tjener kun til å utgjevne massen mens hullet 44 opptar en magnet 46 som korresponde-rer med magneten 48 festet til det høyre akselerometeret 10. The masses of the right and left accelerometer assembly, bracket and side beam pairs are essentially the same to minimize stress on the housing assemblies 34, 36, 38 and 40. Such pairs of masses tend to initially compensate for linear (pure translational) vibrational forces. Identical holes 42 and 44 are arranged in the beams 19 and 21, the hole 42 mainly serving only to dispense the mass while the hole 44 accommodates a magnet 46 which corresponds to the magnet 48 attached to the right accelerometer 10.

Hver av magnetene 46 og 48 samvirker med et par med spoler festet til huset som sammen virker som multisensorens has-tighetsopptager. Magnetens 48 vibrasjon med høyre aksele-rometert 10 induserer strøm i hastighetsopptaksspolene 50 og 52 som er fastgjort til en brakett 54 festet til huset. Each of the magnets 46 and 48 interacts with a pair of coils attached to the housing which together act as the multisensor's speed recorder. The vibration of the magnet 48 with the right accelerometer 10 induces current in the speed pickup coils 50 and 52 which are attached to a bracket 54 attached to the housing.

(Braketten 54 tilveiebringer dessuten anbringelsesstedet for den høyre akselerasjonsgjenopprettingsforesterkeren 56). Vibrasjonen til det ventre akselerometeret 12 og magneten 56 innbefatter strømmen i hastighetsopptagerspolene 58 og 60 som er forbundet med braketten 62. Den venstre akselerasjonsgjenopprettingsforsterkeren 64 er fastgjort til braketten 62 som er festet til huset. (The bracket 54 also provides the mounting location for the right acceleration recovery booster 56). The vibration of the left accelerometer 12 and magnet 56 includes the current in the speed pickup coils 58 and 60 which are connected to the bracket 62. The left acceleration recovery amplifier 64 is attached to the bracket 62 which is fixed to the housing.

Fig. 3 viser et forstørret delsnitt langs linjen 3-3 på fig. 1 for å vise innretningene anvendt for å bevirke vibrasjonen av akselerometrene 10 og 12. Det høyre akselerometeret 10 er opprettholdt i et fast forhold mellom side-veggen 25 og 26 til den høyre parallelle stangopphengnin- gen ved hjelp av med avstand anbrakte fingre 18 og 30 til fastholdelsesbraketten. Sidebjelkene 25 og 26 strekker seg i hulrommets 16 lengde og er fastgjort ved dens ender med bøyelige bærere 66 og 68 motstående bjelken. Sidebjelkene er hver av generelt W-formet tverrsnitt med utover venden-de forsterkningsdeler i ett med tynne stofflignende elementer . Fig. 3 shows an enlarged partial section along the line 3-3 in fig. 1 to show the devices used to cause the vibration of the accelerometers 10 and 12. The right accelerometer 10 is maintained in a fixed relationship between the side wall 25 and 26 of the right parallel rod suspension by means of spaced fingers 18 and 30 to the retaining bracket. The side beams 25 and 26 extend the length of the cavity 16 and are fixed at its ends with flexible supports 66 and 68 opposite the beam. The side beams are each of a generally W-shaped cross-section with outward-facing reinforcement parts in one with thin fabric-like elements.

Piezoelektriske elementer 70, 72, 74, 76 er fastgjort til de stofflignende delene til sidebjelkene ved adhesive midler slik som epoksy eller lignende. Metalliserte kon-takter er vist plateanlagt mot de piezoelektriske elementene parvis. Som kjent er slike piezoelektriske materialer underlagt forutsigbare og reproduserbare deformasjoner som reaksjon på positive og negative elektriske potensialer. Ved påføring av negative og positive elektriske potensialer til riktig polariserte elementer i samsvar med kombinasjonen angitt på fig. 3 vil nettokreftene påført sidebjelkene ha en tendens til å tvinge hver av dem oppover ved dets midtpunkt f.eks. Ved reversering av fortegnet til de angitte potensialer vil kombinasjonen av sidevegg, brakett og akselerometer bli tvunget nedover. Ved egnet sekvensering av polaritetene til de elektriske signalene tilført sideveggene kan akselerometerene 10 (og akselerometeret 12) bli bevirket til å vibrere opp og ned ved en forutvalgt frekvens og amplitude. Piezoelectric elements 70, 72, 74, 76 are attached to the fabric-like parts of the side beams by adhesive means such as epoxy or the like. Metallized contacts are shown plate-mounted against the piezoelectric elements in pairs. As is known, such piezoelectric materials are subject to predictable and reproducible deformations in response to positive and negative electrical potentials. By applying negative and positive electrical potentials to properly polarized elements in accordance with the combination indicated in fig. 3, the net forces applied to the side beams will tend to force each of them upwards at its midpoint e.g. By reversing the sign of the indicated potentials, the combination of side wall, bracket and accelerometer will be forced downwards. By suitable sequencing of the polarities of the electrical signals supplied to the side walls, the accelerometers 10 (and the accelerometer 12) can be caused to vibrate up and down at a preselected frequency and amplitude.

Med henvisning til fig. 2 blir vibrasjonene i akselerometerene 10 og 12 indusert med en 180° faseforskjell slik at det forekommer langs parallelle akser 78 og 80. Som resul-tat av ovenfor beskrevne coriolis-akselerasjonskrefter som er indusert i et vibrerende system vil vibrasjonene til akselerometerene 10 og 12 langs de angitte akser indusere målbare akselerasjonskrefter proporsjonale med rotasjonshastigheten til multisensoren i retningen av inngangsaksen til hvert akselerometer. Utgangssignalene til akselerometerene 10 og 12 vil således inneholde et mål på rotasjons- With reference to fig. 2, the vibrations in the accelerometers 10 and 12 are induced with a 180° phase difference so that they occur along parallel axes 78 and 80. As a result of the above-described coriolis acceleration forces induced in a vibrating system, the vibrations of the accelerometers 10 and 12 will along the indicated axes induce measurable acceleration forces proportional to the rotational speed of the multisensor in the direction of the input axis of each accelerometer. The output signals of the accelerometers 10 and 12 will thus contain a measure of rotational

hastigheten til systemet om aksen 82, vist på fig. 1.the speed of the system about the axis 82, shown in fig. 1.

Fig. 4 viser et skjematisk diagram av en elektrisk krets for å bestemme både lineær akselerasjon langs inngangs-aksene til akselerometerene 10 og 12 og rotasjon om aksen 82 med stor nøyaktighet ved å anvende utgangssignalet generert av en multisensor i samsvar med ovenfor nevnte beskrivelse. Ved å behandle signalene som vist, tilveie-bringes målenøyaktighet som ellers ville gå tapt ved en multisensor av coriolistypen når akselerasjonene langs akselerometerinngangsaksen blir utøvd ved frekvenser til-nærmet modulasjonsfrekvensen til akselerometerets vibra-s jon. Fig. 4 shows a schematic diagram of an electrical circuit for determining both linear acceleration along the input axes of the accelerometers 10 and 12 and rotation about the axis 82 with high accuracy by using the output signal generated by a multisensor in accordance with the above-mentioned description. By processing the signals as shown, measurement accuracy is provided which would otherwise be lost with a multi-sensor of the coriolis type when the accelerations along the accelerometer input axis are exerted at frequencies close to the modulation frequency of the accelerometer's vibration.

Signaler som danner vibrasjonen til akselerometerene blir tilført langs lederne 88 og 90 ved hjelp av en driverkrets 86. Strømmene indusert ved høyre og venstre opptaksspole-par påvirker driveren 86 ved en selvresonerende krets-anordning. Den avfølte vibrasjonen til venstre akselerometer 12, omformet til en korresponderende sinusformet strøm proporsjonal med hastigheten gjennom samvirkning mellom magneten 46 og de venstre opptaksspolene 58, 60, er f. eks. vist på figuren som tilført til en inngang til driverkretsen 86. Signalene indusert i opptaksspolene tjener dessuten som et demodulasjonsreferansesignal ved tilførsel til en demodulator 92. (Det skal bemerkes at coriolis-akselerasjonssignalet, et kryssprodukt, er oscil-lasjonsmessig med frekvensen lik den til vibrasjonsfrek-vensen for avfølingsakselerometeret og amplituden er proporsjonal med inngangsvinkelhastigheten. Uttrekningen av vinkelhastigheten eller hastighetsinformasjonen krever dessuten demodulasjon av et sinussignal). Signals forming the vibration of the accelerometers are supplied along conductors 88 and 90 by means of a driver circuit 86. The currents induced at the right and left pickup coil pairs affect the driver 86 by a self-resonating circuit arrangement. The sensed vibration of the left accelerometer 12, transformed into a corresponding sinusoidal current proportional to the speed through interaction between the magnet 46 and the left pickup coils 58, 60, is e.g. shown in the figure as applied to an input of the driver circuit 86. The signals induced in the pickup coils also serve as a demodulation reference signal when applied to a demodulator 92. (It should be noted that the Coriolis acceleration signal, a cross product, is oscillatory with the frequency equal to that of the vibration frequency -vence of the sensing accelerometer and the amplitude is proportional to the input angular velocity.The extraction of the angular velocity or velocity information also requires demodulation of a sinusoidal signal).

Utgangene til høyre og venstre akselerometer er koplet parallelt med både en dif f erensialf orsterker 94 og en adderingsforsterker 96. Når akselerometerene blir vibrert 180° ut av fase er komponentdelene til deres signalutgan- ger som angår målingen av coriolis-akselerasjonen av motsatt fortegn mens delene som angår lineær akselerasjon ikke er så påvirket og ikke av likt fortegn. Utgangssignalet til differensialforsterkeren 94, et mål på forskjel-len mellom akselerometerutgangssignalene, er således kun et mål på coriolis-akselerasjonen og følgelig rotasjonen siden deler av utgangssignalene som reagerer på lineær akselerasjon blir slettet uten hensyn til forholdet mellom frekvenser til disse to individuelle komponentdelene til akselerometerutgangssignalet. Som en ytterligere konsekvens av lik og motsatt avføling av coriolis- eller has-tighetskomponentene til sensorutgangene gir utgangen til differensialforsterkeren 94 dobbelt så følsomt mål for rotasjon som utgangen til et enkelt komponentakselerometer for multisensoren. The outputs of the right and left accelerometers are connected in parallel with both a differential amplifier 94 and an addition amplifier 96. When the accelerometers are vibrated 180° out of phase, the component parts of their signal outputs relating to the measurement of the coriolis acceleration are of opposite sign while the parts which concerns linear acceleration is not so affected and not of the same sign. The output signal of the differential amplifier 94, a measure of the difference between the accelerometer output signals, is thus only a measure of the coriolis acceleration and consequently the rotation since parts of the output signals which respond to linear acceleration are deleted without regard to the ratio of frequencies of these two individual component parts of the accelerometer output signal . As a further consequence of equal and opposite sensing of the coriolis or velocity components of the sensor outputs, the output of the differential amplifier 94 provides twice as sensitive a measure of rotation as the output of a single component accelerometer for the multisensor.

Hastighetsutgangssignalet blir så tilført demodulatoren 92, som beskrevet ovenfor, anvender den induserte sinus-formede strømmen til hastighetsopptaksspolene som dets demodulasjonsreferanse. Det demodulerte hastighetsutgangssignalet blir så tilført et filter 98 for endelig utled-ning av hastighetssignalet. The speed output signal is then applied to the demodulator 92, which, as described above, uses the induced sinusoidal current of the speed pickup coils as its demodulation reference. The demodulated speed output signal is then fed to a filter 98 for final derivation of the speed signal.

Som en ytterligere konsekvens av avsatt avføling av corio-liskomponentene til utgangene til høyre og venstre akselerometer inneholder utgangen til adderingsforsterkeren 96, til hvilken akselerometerutgangssignalene er tilført, ingen hastighetsinformas jon og er dobbelt så følsomt et mål for den lineære akselerasjonen langs den koinsidente akselerometerinngangsaksen som er utgangen til en enkel av akselerometerene 10 eller 12. Dette utgangssignalet blir ikke demodulert (ulikt hastighetssignalet) siden det er et direkte mål på akselerasjonen enten eller ikke slik akselerasjonen er i sin vibrasjon. Signalet blir så tilført filteret 100 for uttrekning av akselerasjonsinformasjon av dette signalet. As a further consequence of the deposited sensing of the Coriolis components of the right and left accelerometer outputs, the output of the adder amplifier 96, to which the accelerometer output signals are fed, contains no velocity information and is twice as sensitive a measure of the linear acceleration along the coincident accelerometer input axis as the output of a simple one of the accelerometers 10 or 12. This output signal is not demodulated (unlike the velocity signal) since it is a direct measure of the acceleration whether or not the acceleration is in its vibration. The signal is then fed to the filter 100 for extracting acceleration information from this signal.

Som det fremgår har det blitt tilveiebrakt en forbedret multisensor av vibrasjonstypen som tilveiebringer øket følsomhet for både akselerasjon og rotasjon og som ikke er følsom for feil som ellers kan bli indusert når frekvensen for akselerasjonen sammenfaller med eller er svært tett opptil den modulerte frekvensen for den vibrerte sensoren. As can be seen, an improved vibration type multisensor has been provided which provides increased sensitivity to both acceleration and rotation and is not sensitive to errors which may otherwise be induced when the frequency of the acceleration coincides with or is very close to the modulated frequency of the vibrated the sensor.

Claims (5)

1. Multisensor, karakterisert ved at den innbefatter i kombinasjon: a) innretning som reagerer på akselerasjon langs en første akse, b) innretning som reagerer på akselerasjon langs en andre aske, c) innretning for å montere sistnevnte innretning slik at den første aksen er hovedsakelig kollineær med den andre aksen, og d) innretning for å vibrere hver av reaksjonsinnretnin-gene ut av fase langs parallelle akser, idet hver av aksene er ortogonale på den første og andre akse.1. Multisensor, characterized in that it includes in combination: a) device that responds to acceleration along a first axis, b) device that responds to acceleration along a second axis, c) means for mounting the latter means so that the first axis is substantially collinear with the second axis, and d) device for vibrating each of the reaction devices out of phase along parallel axes, each of the axes being orthogonal to the first and second axes. 2. Multisensor ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste en av nevnte innretninger som reagerer på akselerasjonen er et akselerometer.2. Multisensor according to claim 1, characterized in that at least one of said devices which reacts to the acceleration is an accelerometer. 3. Multisensor ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en av nevnte innretning som reagerer på akselerasjonen er treghetsmasse.3. Multisensor according to claim 1, characterized in that at least one of said devices which reacts to the acceleration is inertial mass. 4. Multisensor ifølge krav 1, karakterisert ved at innretninger for montering innbefatter en parallell bjelkeopphengning.4. Multisensor according to claim 1, characterized in that devices for mounting include a parallel beam suspension. 5. Multisensor ifølge krav 4, karakterisert ved at innretninger for vibrering innbefatter flere piezoelektriske elementer.5. Multisensor according to claim 4, characterized in that devices for vibration include several piezoelectric elements.
NO844439A 1984-01-23 1984-11-07 MULTI SENSOR NO844439L (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US57301784A 1984-01-23 1984-01-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO844439L true NO844439L (en) 1985-07-24

Family

ID=24290310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO844439A NO844439L (en) 1984-01-23 1984-11-07 MULTI SENSOR

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS60162917A (en)
CA (1) CA1217648A (en)
DE (1) DE3500043A1 (en)
FR (1) FR2558588A1 (en)
GB (1) GB2153074B (en)
IT (1) IT1182134B (en)
NO (1) NO844439L (en)
SE (1) SE457569B (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4744249A (en) * 1985-07-25 1988-05-17 Litton Systems, Inc. Vibrating accelerometer-multisensor
US4782700A (en) * 1987-07-17 1988-11-08 Sundstrand Data Control, Inc. Frame assembly and dither drive for a coriolis rate sensor
DE3843143A1 (en) * 1988-12-22 1990-06-28 Bosch Gmbh Robert SENSOR FOR DETERMINING THE ANGLE SPEED
US5331853A (en) * 1991-02-08 1994-07-26 Alliedsignal Inc. Micromachined rate and acceleration sensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3206986A (en) * 1963-01-04 1965-09-21 Western Electric Co Apparatus for sensing selected movements of a body
US3842681A (en) * 1973-07-19 1974-10-22 Sperry Rand Corp Angular rate sensor
ZA846287B (en) * 1983-09-02 1986-03-26 Sundstrand Data Control Apparatus for measuring inertial specific force and angular rate of a moving body and accelerometer assemblies particularly useful therein
AU554302B2 (en) * 1983-09-02 1986-08-14 Sundstrand Data Control, Inc. Angular rate sensor utilizing parallel vibrating accelerometers
CA1222880A (en) * 1983-12-05 1987-06-16 Robert E. Stewart Two axis multisensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60162917A (en) 1985-08-24
SE8500267D0 (en) 1985-01-21
DE3500043A1 (en) 1985-07-25
FR2558588A1 (en) 1985-07-26
IT1182134B (en) 1987-09-30
IT8547574A1 (en) 1986-07-21
DE3500043C2 (en) 1990-05-17
CA1217648A (en) 1987-02-10
GB8428962D0 (en) 1984-12-27
GB2153074B (en) 1988-05-05
IT8547574A0 (en) 1985-01-21
GB2153074A (en) 1985-08-14
SE8500267L (en) 1985-07-24
SE457569B (en) 1989-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6481283B1 (en) Coriolis oscillating gyroscopic instrument
US4930351A (en) Vibratory linear acceleration and angular rate sensing system
US4381672A (en) Vibrating beam rotation sensor
US11841228B2 (en) Drive and sense balanced, fully-coupled 3-axis gyroscope
US5285686A (en) Coliolis rate sensor using tunnel-effect displacement sensor
JP2006525514A (en) Microfabricated multi-sensor for uniaxial acceleration detection and biaxial angular velocity detection
JP2502937B2 (en) Rotation sensor
EP1811661A1 (en) Frequency Shifting of Rotational Harmonics in MEMS Devices
CN104634338B (en) Vibration robust speed sensor
US5428995A (en) Counterbalanced vibratory triaxial angular rate sensor with open loop output
US6557415B2 (en) Counterbalanced silicon tuned multiple accelerometer-gyro
US3744322A (en) Angular velocity sensors
GB2198231A (en) Rotational motion sensor
JP4112684B2 (en) Vibrating gyro
GB1093550A (en) Gyroscopic inertial instruments and guidance systems
NO844439L (en) MULTI SENSOR
CA1222880A (en) Two axis multisensor
US4802364A (en) Angular rate sensor
US3267746A (en) Two axis rate gyroscope
JPS6066110A (en) Angular motion speed detector
NO843479L (en) APPARATUS FOR AA MAKING A SIGNAL REPRESENTING THE ANGLE MOVEMENT SPEED OF A CONSTRUCTION
Hunter et al. Development of low-cost Multifunction sensors for lightweight fire and forget antitank weapon system
USRE34006E (en) Angular rate sensor
EP0059628A1 (en) Angular rate measuring device
JPH05209891A (en) Inertia sensor