RU2392625C1 - Angular velocity measurement method - Google Patents

Angular velocity measurement method Download PDF

Info

Publication number
RU2392625C1
RU2392625C1 RU2009118664/28A RU2009118664A RU2392625C1 RU 2392625 C1 RU2392625 C1 RU 2392625C1 RU 2009118664/28 A RU2009118664/28 A RU 2009118664/28A RU 2009118664 A RU2009118664 A RU 2009118664A RU 2392625 C1 RU2392625 C1 RU 2392625C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wave
angular velocity
acoustic wave
rotation
measurement
Prior art date
Application number
RU2009118664/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Екатерина Сергеевна Грибкова (RU)
Екатерина Сергеевна Грибкова
Дмитрий Павлович Лукьянов (RU)
Дмитрий Павлович Лукьянов
Александр Николаевич Перегудов (RU)
Александр Николаевич Перегудов
Михаил Михайлович Шевелько (RU)
Михаил Михайлович Шевелько
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority to RU2009118664/28A priority Critical patent/RU2392625C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2392625C1 publication Critical patent/RU2392625C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to orientation, navigation and control of moving objects and is intended for angular velocity measurement. The angular velocity measurement method consists in measurement of the change in acoustic wave characteristics in presence of rotation. The informative signal is represented by the value of change in polarisation of a crosswise voluminal acoustic wave. To the radiating transducer a signal is transmitted in the form of a sequence of radio pulses whose length does not exceed the doubled time of acoustic wave propagation in the acoustic line. The orthogonal component of the crosswise voluminal acoustic wave under study that is generated due to impact of Coriolis force is registered with the receiving transducer. The signal occurring thereby is proportional to rotation velocity.
EFFECT: improved sensibility of the method for measurement of angular velocity as well as its design implementation simplification.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области ориентации, навигации и управления подвижными объектами и предназначено для измерения угловой скорости.The invention relates to the field of orientation, navigation and control of moving objects and is intended for measuring angular velocity.

Известно, что колебания частиц в акустических волнах сопровождаются инерциальными эффектами, что делает возможным использование этих волн в гироскопии в целях измерения скорости вращения.It is known that particle vibrations in acoustic waves are accompanied by inertial effects, which makes it possible to use these waves in gyroscopy in order to measure rotation speed.

Известен способ измерения угловой скорости, реализуемый в устройствах на поверхностных акустических волнах [S.W.Lee A micro rate gyroscope based on the SAW gyroscopic effect, Journ. of Micromech. & Microeng., No 17, 2007], где информативный сигнал формируется за счет изменения скорости распространения поверхностной акустической волны в зависимости от скорости вращения звукопровода. Достоинством такого способа является технологичность конструкции, недостатком - низкая скорость перестройки, связанная с наличием в цепи обратной связи высокодобротной линии задержки.A known method of measuring angular velocity, implemented in devices based on surface acoustic waves [S.W. Lee A micro rate gyroscope based on the SAW gyroscopic effect, Journ. of Micromech. & Microeng., No 17, 2007], where an informative signal is formed by changing the propagation velocity of a surface acoustic wave depending on the speed of rotation of the sound duct. The advantage of this method is the manufacturability of the design, the disadvantage is the low tuning rate associated with the presence of a high-quality delay line in the feedback circuit.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу измерения угловой скорости является способ [WO 2008/000310 Al G01C 19/56], состоящий в том, что возбуждают продольную акустическую волну и регистрируют поперечную волну, возникающую при вращении, путем разделения типов колебаний за счет построения сложных многослойных поглощающих и отражающих структур. Пленочным излучающим резонатором возбуждают продольную акустическую волну. Многослойная структура, выполненная на верхней грани подложки под излучающим резонатором в виде напыленных слоев, служит фильтром, поглощающим паразитную поперечную волну, возникающую при возбуждении продольной волны. Толщину слоев фильтра выбирают равной четверти длины паразитной поперечной волны. Далее продольная волна попадает в слой - так называемую зону Кориолиса, где при вращении под воздействием силы Кориолиса возникает вторичная поперечная волна. Продольную волну локализуют в зоне Кориолиса с помощью многослойного пленочного отражателя, напыленного между подложкой и зоной Кориолиса в виде слоев, толщина которых равна четверти длины продольной волны. Вторичную поперечную волну, возникшую из продольной в зоне Кориолиса при вращении, регистрируют приемным пленочным резонатором, расположенным на нижней грани подложки.The closest set of essential features to the proposed method for measuring angular velocity is the method [WO 2008/000310 Al G01C 19/56], which consists in that they excite a longitudinal acoustic wave and register the transverse wave that occurs during rotation by separating the types of oscillations due to building complex multilayer absorbing and reflecting structures. A longitudinal acoustic wave is excited by a film emitting resonator. The multilayer structure, made on the upper face of the substrate under the emitting resonator in the form of sprayed layers, serves as a filter that absorbs a spurious transverse wave that occurs when a longitudinal wave is excited. The thickness of the filter layers is chosen equal to a quarter of the length of the parasitic shear wave. Further, the longitudinal wave enters the layer - the so-called Coriolis zone, where a secondary transverse wave arises during rotation under the influence of the Coriolis force. The longitudinal wave is localized in the Coriolis zone using a multilayer film reflector sprayed between the substrate and the Coriolis zone in the form of layers whose thickness is a quarter of the length of the longitudinal wave. The secondary transverse wave arising from the longitudinal wave in the Coriolis zone during rotation is recorded by a receiving film resonator located on the lower edge of the substrate.

Достоинством способа является возможность работы в непрерывном режиме. Основным недостатком является низкая чувствительность измерения угловой скорости, так как амплитуда колебаний, возникающих в результате действия силы Кориолиса, обратно пропорциональна рабочей частоте несущих колебаний, а возникающая в зоне Кориолиса вторичная волна имеет скорость распространения, отличную от излучаемой продольной волны, то происходит нарушение пространственного синхронизма между продольными и поперечными волнами, что приводит к неэффективности данного способа. Другим недостатком является технологическая сложность конструктивной реализации способа.The advantage of this method is the ability to work in continuous mode. The main disadvantage is the low sensitivity of measuring angular velocity, since the amplitude of the oscillations resulting from the action of the Coriolis force is inversely proportional to the working frequency of the carrier oscillations, and the secondary wave arising in the Coriolis zone has a propagation velocity different from the radiated longitudinal wave, spatial synchronism is violated between longitudinal and transverse waves, which leads to the inefficiency of this method. Another disadvantage is the technological complexity of the constructive implementation of the method.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа для измерения угловой скорости, обеспечивающего высокую чувствительность, а также не требующего сложной технологической реализации.The objective of the present invention is to develop a method for measuring angular velocity, which provides high sensitivity, and also does not require complex technological implementation.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый способ, также как и известный, заключается в измерении изменения характеристик объемной акустической волны, пропорциональных скорости вращения. Но в отличие от известного в предлагаемом способе измерения угловой скорости на излучающий преобразователь поперечной волны подают электрический сигнал в виде последовательности радиоимпульсов длительностью, не превышающей двойного времени распространения акустической волны в твердотельном звукопроводе, и регистрируют ортогональную компоненту излучаемой поперечной волны, возникающей в результате действия силы Кориолиса, пропорциональную угловой скорости вращения звукопровода.The problem is solved due to the fact that the proposed method, as well as the known one, consists in measuring changes in the characteristics of a volume acoustic wave proportional to the speed of rotation. But in contrast to the angular velocity measurement known in the proposed method, an electric signal is supplied to the emitting transverse wave transducer in the form of a sequence of radio pulses of a duration not exceeding the double propagation time of an acoustic wave in a solid-state sound duct, and the orthogonal component of the emitted transverse wave resulting from the action of the Coriolis force is recorded proportional to the angular velocity of rotation of the sound duct.

Техническим результатом является повышение чувствительности способа измерения угловой скорости за счет перехода к другому типу акустических волн, а именно к поперечным волнам, а также увеличения зоны воздействия силы Кориолиса, что приводит к повышению проявления ее влияния на поперечную волну, как видно из формулы (5).The technical result is to increase the sensitivity of the method of measuring angular velocity due to the transition to another type of acoustic waves, namely to transverse waves, as well as to increase the area of influence of the Coriolis force, which leads to an increase in the manifestation of its influence on the transverse wave, as can be seen from formula (5) .

Технический результат достигается за счет того, что на излучающий преобразователь подают электрический сигнал в виде последовательности радиоимпульсов длительностью, не превышающей двойное время прохождения акустической волны в материале звукопровода. Преобразователь преобразует электрический импульс в акустический, таким образом, формируется акустический сигнал, распространяющийся в виде объемной поперечной акустической волны, бегущей вдоль оси вращения звукопровода. Длительность сигнала, возбуждающего преобразователь, выбирается из условия разделения во времени излученных и отраженных импульсов, которые при наложении интерферируют и искажают регистрируемый сигнал. На приемном преобразователе принимают ортогональную составляющую излучаемой поперечной волны, возникающую в результате воздействия силы Кориолиса, пропорциональную скорости вращения звукопровода.The technical result is achieved due to the fact that the emitting transducer is supplied with an electrical signal in the form of a sequence of radio pulses of a duration not exceeding the double transit time of the acoustic wave in the material of the sound duct. The converter converts the electrical pulse into an acoustic pulse, thus generating an acoustic signal propagating in the form of a transverse volume acoustic wave traveling along the axis of rotation of the sound duct. The duration of the signal exciting the converter is selected from the condition of separation in time of the emitted and reflected pulses, which, when superimposed, interfere and distort the recorded signal. At the receiving transducer, the orthogonal component of the emitted transverse wave, resulting from the influence of the Coriolis force, is proportional to the speed of rotation of the sound duct.

Известно [Lao B.Y. Gyroscopic effect in surface acoustic waves // Proceedings of 1980 IEEE international ultrasonic symposium, IEEE catalog No. 80CH16022 -N.Y. 1980 - p.687-691], что распространение объемной акустической волны в твердотельном звукопроводе с учетом вращательного движения относительно его оси, вдоль которой распространяется акустическая волна, описывается системой уравнений:It is known [Lao B.Y. Gyroscopic effect in surface acoustic waves // Proceedings of 1980 IEEE international ultrasonic symposium, IEEE catalog No. 80CH16022 -N.Y. 1980 - p.687-691], that the propagation of a volume acoustic wave in a solid-state sound duct, taking into account the rotational motion relative to its axis along which the acoustic wave propagates, is described by the system of equations:

Figure 00000001
Figure 00000001

где W - относительная частота вращения W=Ω⁄ω, v - скорость распространения волны в звукопроводе, ρ - плотность материала звукопровода, p - вектор поляризации, µ - сдвиговой коэффициент Ламэ, j - мнимая единица.where W is the relative rotation frequency W = Ω⁄ω, v is the wave propagation velocity in the sound duct, ρ is the density of the sound duct material, p is the polarization vector, µ is the Lame shear coefficient, j is the imaginary unit.

Как показали проведенные исследования, уравнение (1) позволяет найти скорость распространения и направление вектора поляризации колебаний частиц в волне. Скорость v находится из условия равенства нулю определителя, что дает два уравнения для определения скоростей и два значения действительных скоростей компонент упругих волн:As the studies showed, equation (1) allows you to find the propagation velocity and direction of the polarization vector of particle oscillations in the wave. The speed v is found from the condition that the determinant is zero, which gives two equations for determining the velocities and two values of the real velocities of the components of the elastic waves:

Figure 00000002
Figure 00000002

При этом направление вектора поляризации, определяющего направление движение частиц, определяется по формуле:The direction of the polarization vector, which determines the direction of motion of the particles, is determined by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

С учетом (2) можно получить для каждой из волн:Taking into account (2), one can obtain for each of the waves:

Figure 00000004
Figure 00000004

Наличие мнимой единицы свидетельствует о том, что колебания по двум осям (X и Y) сдвинуты по фазе на 90°, что говорит о круговой поляризации двух видов распространяющихся волн. Следовательно, базовыми волнами являются волны с круговой поляризацией, при этом вращение частиц в этих волнах происходит во взаимно противоположных направлениях. Общий характер движения частиц в волне определяется сложением двух базовых волн.The presence of an imaginary unit indicates that the oscillations along the two axes (X and Y) are 90 ° out of phase, which indicates the circular polarization of two types of propagating waves. Consequently, the waves with circular polarization are the basic waves, while the particles in these waves rotate in mutually opposite directions. The general nature of particle motion in a wave is determined by the addition of two base waves.

При распространении из-за разницы скоростей компонент волны характер движения частиц будет изменяться. Можно показать, что линейный характер движения при этом сохранится, однако направление колебаний будет непрерывно меняться, что соответствует вращению направления поляризации упругой волны. Проекции смещения частиц по осям ξ2у и ξ3z для точки пространства с координатой х=0 для волны с круговым движение частиц, вращающихся против часовой стрелки, можно записатьDuring propagation, due to the difference in velocities of the wave components, the nature of the particle motion will change. It can be shown that the linear nature of the motion will be retained, however, the direction of oscillation will continuously change, which corresponds to the rotation of the polarization direction of the elastic wave. The projections of the particle displacement along the axes ξ 2 = ξ y and ξ 3 = ξ z for a point in space with the coordinate x = 0 for a wave with a circular motion of particles rotating counterclockwise can be written

ξy0 cos(ωt), ξz0 sin(ωt),ξ y = ξ 0 cos (ωt), ξ z = ξ 0 sin (ωt),

а для волны с вращением в противоположенную сторонуand for a wave with rotation in the opposite direction

ξy0 cos(ωt), ξz=-ξ0 sin(ωt).ξ y = ξ 0 cos (ωt), ξ z = -ξ 0 sin (ωt).

Сложение этих двух колебаний даст колебания с составляющимиThe addition of these two oscillations will give oscillations with components

ξy=2ξ0 cos(ωt), ξz=0,ξ y = 2ξ 0 cos (ωt), ξ z = 0,

то есть получаем линейно поляризованное смещение колеблющихся частиц. Это движение соответствует колебаниям, создаваемым преобразователем поперечных волн, то есть может быть возбуждено таким преобразователем.that is, we obtain a linearly polarized displacement of the oscillating particles. This movement corresponds to the oscillations created by the transverse wave transducer, that is, it can be excited by such a transducer.

При разной скорости распространения акустических волн с различными направлениями поворота векторов смещения, вызванными вращением звукопровода вокруг его оси, на некотором расстоянии х получим фазовый сдвиг между этими двумя составляющими, который можно обозначить как α:At different propagation speeds of acoustic waves with different directions of rotation of the displacement vectors caused by the rotation of the sound duct around its axis, at some distance x we obtain a phase shift between these two components, which can be denoted as α:

(ωt- k1x) - (ωt- k2x)=k2x- k1x=α(ωt- k 1 x) - (ωt- k 2 x) = k 2 x- k 1 x = α

Тогда компоненты векторов смещения двух базовых волн можно записать:Then the components of the displacement vectors of the two base waves can be written:

ξy0 cos(ωt-k1x), ξz0 sin(ωt-k1x)ξ y = ξ 0 cos (ωt-k 1 x), ξ z = ξ 0 sin (ωt-k 1 x)

для одной из волн иfor one of the waves and

ξy0 cos(ωt-k1x-α), ξz=-ξ0 sin(ωt-k1x)ξ y = ξ 0 cos (ωt-k 1 x-α), ξ z = -ξ 0 sin (ωt-k 1 x)

для другой.for another.

Суммарное колебаниеTotal fluctuation

ξ0 (cos(ωt-k1x)+cos(ωt-k1x-α))=2ξ0cos(ωt-k1x-α/2)cos(α/2);ξ = ξ 0 (cos (ωt-k 1 x-α) + cos (ωt-k 1 x-α)) = 2ξ 0 cos (ωt-k 1 x-α / 2) cos (α / 2);

ξ0 (sin(ωt-k1x)-sin(ωt-k1x-α))=2ξ0cos(ωt-k1x-α/2)sin(α/2);ξ = ξ 0 (sin (ωt-k 1 x) -sin (ωt-k 1 x-α)) = 2ξ 0 cos (ωt-k 1 x-α / 2) sin (α / 2);

то есть имеем синфазное сложение колебаний по двум осям с амплитудой составляющих, зависящих от фазового сдвига α (или от разницы произведения волновых чисел и расстояния соответственно). Таким образом, сохраняется линейная поляризация волны, однако угол поворота вектора поляризации будет меняться по мере распространения. Действительно, амплитуды смещения по осям Х и Y можно записать:that is, we have in-phase addition of oscillations along two axes with the amplitude of the components depending on the phase shift α (or on the difference of the product of wave numbers and distance, respectively). Thus, the linear polarization of the wave is preserved, but the angle of rotation of the polarization vector will change as it propagates. Indeed, the displacement amplitudes along the X and Y axes can be written:

Ау=2ξ0cos(α/2), AZ=2ξ0sin(α/2)And y = 2ξ 0 cos (α / 2), A Z = 2ξ 0 sin (α / 2)

Постоянная разность скоростей определяет и постоянную скорость вращения угла поляризации принимаемой волны. Угол поляризации α=k2x-k1x=ωx(1/v2-1/v1) можно вычислить, используя (2).The constant speed difference determines the constant speed of rotation of the polarization angle of the received wave. The polarization angle α = k 2 xk 1 x = ωx (1 / v 2 -1 / v 1 ) can be calculated using (2).

Тогда угол поворота направления поляризации пропорционален угловой скорости вращения и может быть описан формулой:Then the rotation angle of the polarization direction is proportional to the angular velocity of rotation and can be described by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Δφ - угол поворота, Ω - угловая частота вращения, L- длина звукопровода, Vo - скорость распространения волны в отсутствии вращательного движения

Figure 00000006
, ρ - плотность материала звукопровода.where Δφ is the rotation angle, Ω is the angular frequency of rotation, L is the length of the sound duct, Vo is the wave propagation velocity in the absence of rotational motion
Figure 00000006
, ρ is the density of the sound pipe material.

Поворот угла поляризации может интерпретироваться как появление ортогональной составляющей колебаний с амплитудой, пропорциональной sinΔφ.The rotation of the polarization angle can be interpreted as the appearance of the orthogonal component of the oscillations with an amplitude proportional to sinΔφ.

Угол поворота поляризации мал, то есть амплитуда ортогональной компоненты акустической волны много меньше амплитуды излучаемой компоненты. Поэтому при выделении информативного сигнала для повышения чувствительности способа регистрируют именно ортогональную компоненту, возникающую в результате действия силы Кориолиса при вращении.The angle of rotation of the polarization is small, that is, the amplitude of the orthogonal component of the acoustic wave is much smaller than the amplitude of the emitted component. Therefore, when selecting an informative signal to increase the sensitivity of the method, it is precisely the orthogonal component that arises as a result of the action of the Coriolis force during rotation.

Величина ортогональной компоненты колебаний, регистрируемой приемным преобразователем, пропорциональна угловой частоте вращения, не зависит от частоты звуковой волны, определяется временем распространения волны в звукопроводе, как видно из формулы (5).The magnitude of the orthogonal component of the oscillations recorded by the receiving transducer is proportional to the angular frequency of rotation, does not depend on the frequency of the sound wave, and is determined by the propagation time of the wave in the sound duct, as can be seen from formula (5).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема формирования ортогональной компоненты акустической волны, возникающей при вращении за счет действия силы Кориолиса, а на фиг.2 - устройство, с помощью которого возможно реализовать предлагаемый способ измерения угловой скорости.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of the formation of the orthogonal component of an acoustic wave that occurs during rotation due to the action of the Coriolis force, and figure 2 is a device with which it is possible to implement the proposed method of measuring angular velocity.

Объемная поперечная акустическая волна, генерируемая излучающим преобразователем, распространяющаяся в звукопроводе при наличии его вращения, сопровождается возникновением дополнительной ортогональной компоненты колебаний. Формирование этой компоненты для объемной поперечной акустической волны, распространяющейся вдоль оси вращения звукопровода, проиллюстрировано на фиг.1. Поляризация волны, определяемая излучающим преобразователем, совпадает с осью Z, т.е. смещения частиц ξ0 среды лежат в плоскости XOZ. Если тело подвергнуть вращению вокруг оси Х с угловой частотой Ω, то возникающие силы Кориолиса создадут дополнительные смещения ξc, гармонически распределенные вдоль оси Х в среде. Таким образом, в объемной акустической волне возникает дополнительная компонента колебаний, имеющая относительно излучаемой волны ортогональную поляризацию и регистрируемая приемным преобразователем.A transverse volumetric acoustic wave generated by a radiating transducer propagating in a sound guide in the presence of its rotation is accompanied by the appearance of an additional orthogonal component of the vibrations. The formation of this component for a volumetric transverse acoustic wave propagating along the axis of rotation of the sound duct is illustrated in figure 1. The polarization of the wave, determined by the radiating transducer, coincides with the Z axis, i.e. particle displacements ξ 0 of the medium lie in the XOZ plane. If the body is rotated around the X axis with an angular frequency Ω, then the resulting Coriolis forces will create additional displacements ξ c harmoniously distributed along the X axis in the medium. Thus, an additional component of oscillations arises in the bulk acoustic wave, having orthogonal polarization relative to the emitted wave and recorded by the receiving transducer.

На фиг.2 приведена возможная конструкция чувствительного элемента гироскопа, реализующего настоящий способ измерения угловой скорости. Чувствительный элемент гироскопа состоит из твердотельного изотропного звукопровода 1, излучающего 2 и приемного 3 преобразователей. Звукопровод имеет цилиндрическую форму и кольцевые канавки 4, нанесенные на его поверхность с целью минимизации реверберационных помех. Излучающий преобразователь, расположенный на одном из плоскопараллельных торцов звукопровода, генерирует в звукопроводе объемную поперечную акустическую волну в направлении, совпадающем с осью вращения звукопровода. Приемный преобразователь, расположенный на другом торце звукопровода, имеет направление чувствительности, сориентированное относительно направления чувствительности излучающего преобразователя под углом, близким к 90°, для максимального ослабления сигнала от излучаемой объемной волны и приема приемным преобразователем ортогональной компоненты, возникающей при вращении за счет действия силы Кориолиса.Figure 2 shows a possible design of a sensitive element of a gyroscope that implements the present method of measuring angular velocity. The sensitive element of the gyroscope consists of a solid-state isotropic sound duct 1, emitting 2 and receiving 3 transducers. The sound pipe has a cylindrical shape and annular grooves 4 deposited on its surface in order to minimize reverberation interference. The radiating transducer located on one of the plane-parallel ends of the sound duct generates a transverse acoustic wave in the sound duct in the direction coinciding with the axis of rotation of the sound duct. The receiving transducer located on the other end of the sound duct has a sensitivity direction oriented relative to the sensitivity direction of the radiating transducer at an angle close to 90 °, for maximum attenuation of the signal from the emitted body wave and the receiving transducer receiving the orthogonal component that arises during rotation due to the Coriolis force .

Описание изобретения свидетельствует о том, что предложен новый способ, в основе которого лежит иной принцип измерения угловой скорости путем измерения изменения параметров поперечной бегущей объемной акустической волны путем регистрации ортогональной компоненты, возникающей при вращении в результате действия силы Кориолиса. Это доказывает, что достигнут технический результат - повышение чувствительности способа, а также упрощение его конструктивной реализации. При этом высокая чувствительность достигается за счет того, что используют излучаемую поперечную бегущую волну и возникающие в результате действия сил Кориолиса колебания, которые могут быть представлены как поперечная волна с ортогональной поляризацией, и так как скорости этих волн равны, то будет соблюдаться пространственный синхронизм, а амплитуда ортогональной составляющей будет увеличиваться по мере распространения в звукопроводе. Кроме того, предложенная реализация способа существенно упрощает конструкцию чувствительного элемента, так как в ней отсутствуют сложные многослойные отражательные структуры, что снижает влияние технологических погрешностей на точность измерения угловой скорости и увеличивает чувствительность способа.The description of the invention indicates that a new method is proposed, which is based on a different principle of measuring angular velocity by measuring changes in the parameters of a transverse traveling volumetric acoustic wave by recording the orthogonal component that occurs during rotation as a result of the Coriolis force. This proves that the technical result is achieved - increasing the sensitivity of the method, as well as simplifying its constructive implementation. In this case, high sensitivity is achieved due to the fact that they use the emitted transverse traveling wave and the vibrations resulting from the action of the Coriolis forces, which can be represented as a transverse wave with orthogonal polarization, and since the speeds of these waves are equal, spatial synchronism will be observed, and the amplitude of the orthogonal component will increase as it propagates through the duct. In addition, the proposed implementation of the method significantly simplifies the design of the sensitive element, since it does not have complex multilayer reflective structures, which reduces the influence of technological errors on the accuracy of measuring angular velocity and increases the sensitivity of the method.

Claims (1)

Способ измерения угловой скорости путем измерения изменения характеристик объемной акустической волны, пропорциональных скорости вращения, отличающийся тем, что на излучающий преобразователь поперечной волны подают электрический сигнал в виде последовательности радиоимпульсов длительностью, не превышающей двойного времени распространения акустической волны в твердотельном звукопроводе, и регистрируют ортогональную компоненту излучаемой поперечной волны, возникающей в результате действия силы Кориолиса. A method for measuring angular velocity by measuring changes in the characteristics of a volumetric acoustic wave proportional to rotational speed, characterized in that the transverse wave emitting transducer is supplied with an electric signal in the form of a sequence of radio pulses of a duration not exceeding the double propagation time of an acoustic wave in a solid-state sound duct, and the orthogonal component of the emitted shear wave resulting from the action of the Coriolis force.
RU2009118664/28A 2009-05-18 2009-05-18 Angular velocity measurement method RU2392625C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009118664/28A RU2392625C1 (en) 2009-05-18 2009-05-18 Angular velocity measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009118664/28A RU2392625C1 (en) 2009-05-18 2009-05-18 Angular velocity measurement method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2392625C1 true RU2392625C1 (en) 2010-06-20

Family

ID=42682882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009118664/28A RU2392625C1 (en) 2009-05-18 2009-05-18 Angular velocity measurement method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2392625C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457436C1 (en) * 2011-04-20 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Gyroscope sensor
RU2460078C1 (en) * 2011-04-18 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Method of measuring angular velocity
RU2554316C1 (en) * 2014-03-03 2015-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Single-wave method of measurement of interferometer rpm
RU2714530C1 (en) * 2019-04-15 2020-02-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Ultrasonic method of measuring angular velocity

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460078C1 (en) * 2011-04-18 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Method of measuring angular velocity
RU2457436C1 (en) * 2011-04-20 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Gyroscope sensor
RU2554316C1 (en) * 2014-03-03 2015-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) Single-wave method of measurement of interferometer rpm
RU2714530C1 (en) * 2019-04-15 2020-02-18 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Ultrasonic method of measuring angular velocity
EA036988B1 (en) * 2019-04-15 2021-01-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") Ultrasound method for angular velocity measuring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6516665B1 (en) Micro-electro-mechanical gyroscope
RU2392625C1 (en) Angular velocity measurement method
US11249105B2 (en) Surface acoustic wave (SAW)-based inertial sensor, methods, and applications
Lukyanov et al. Micro rate gyroscopes based on surface acoustic waves
RU2426131C1 (en) Method and device to measure angular speed
JP2818291B2 (en) Angular velocity detection sensor
Durukan et al. The characteristics of acoustic wave propagation in rotating solid-state media
RU2397445C1 (en) Hydroscope sensing element
Varadan et al. Conformal MEMS-IDT gyroscopes and their comparison with fiber optic gyro
RU2714530C1 (en) Ultrasonic method of measuring angular velocity
RU2460078C1 (en) Method of measuring angular velocity
RU2582483C1 (en) Modified microacousto-mechanical gyroscope
RU2387951C1 (en) Twist gyroscope
KR101017822B1 (en) Gyroscope with surface acoustic wave and angular velocity measuring method
KR20130093779A (en) Passive gyroscope with surface acoustic wave and wire and wireless angular velocity measuring method
Gribkova et al. Solid-state motion sensors on acoustic waves. Theory and experiment
RU2543706C1 (en) Microacoustic mechanical gyroscope
RU2520949C1 (en) Method of measurement of angular rate and sensitive element of gyroscope based on it
RU2390727C1 (en) Gyroscope operating on acoustic surface waves
RU2335739C1 (en) Sensitive element of gyroscope on surface acoustic waves
RU2392626C1 (en) Angular velocity measurement method
RU2426132C1 (en) Method and device to measure angular speed
KR101083952B1 (en) SAWsurface acoustic wave Gyroscope using progressive wave and angular velocity measuring method
RU2529824C2 (en) Piezoelectric converter
Durukan et al. Analysis of Elastic Wave Characteristics for Solid-State Medium Propagation under Rotation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170519