傳感器安裝座減振的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于減少慣性速度傳感器（IRS）中的安裝座的振動的技術(shù)。例如，如果沿第一軸線振動的IRS的振動構(gòu)件中的振蕩導(dǎo)致IRS的安裝座沿第二軸線的位移，那么振動構(gòu)件就可被對準(zhǔn)使得振動構(gòu)件在振蕩期間具有沿第二軸線的某一運(yùn)動分量。該運(yùn)動分量可有助于減少IRS的安裝座沿第二軸線的位移。其還可降低對IRS的邊界條件中的變化（例如，來自于IRS之外的力在安裝座處的振動和其他運(yùn)動）的敏感性。振動構(gòu)件還可在振動構(gòu)件的末端處具有增加質(zhì)量的部分，該部分可影響振動構(gòu)件的對準(zhǔn)。然而，這些例子并不是窮盡的。
【專利說明】傳感器安裝座減振
[0001]背景
[0002]慣性傳感器可檢測和測量各種類型的加速、傾斜、沖擊、振動、旋轉(zhuǎn)和多自由度運(yùn)動，其可用在工業(yè)、醫(yī)療、通信、消費(fèi)和汽車應(yīng)用中。為了幫助提供運(yùn)動檢測和測量，這些傳感器包括加速度計和陀螺儀。
[0003]—些慣性速度傳感器(IRS),如振動陀螺儀，可在一個或多個振動構(gòu)件的被驅(qū)動振蕩由于科里奧利效應(yīng)(Coriolis Effect)稱合到另一種模式的結(jié)構(gòu)時旋轉(zhuǎn)。例如,典型的音叉陀螺儀可通過利用尖頭(tine)作為振動構(gòu)件來感測旋轉(zhuǎn)。音叉陀螺儀通常具有兩個尖頭，但其他類型的振動陀螺儀可具有不同數(shù)量的振動構(gòu)件。當(dāng)尖頭被驅(qū)動得振蕩時，圍繞平行于尖頭的縱向軸線(即長形尺寸)的軸線的旋轉(zhuǎn)可將驅(qū)動振蕩耦合成尖頭的反相、平面外運(yùn)動。換句話說，尖頭在音叉陀螺儀的平面外上下移動，彼此不同相。這種模式的振蕩通常被稱為音叉陀螺儀的感測模式(或拾取模式)?？蓢@其感測旋轉(zhuǎn)的軸線被稱為量測軸線(sensitive axis)(或輸入軸線)。
[0004]雖然這樣的IRS的振蕩使IRS能夠感測旋轉(zhuǎn)，但是振蕩也可引起IRS的安裝座中的不期望位移。例如，振動陀螺儀可能是關(guān)于沿振蕩運(yùn)動的軸線的運(yùn)動大體上平衡，但可具有關(guān)于其它軸線的不平衡運(yùn)動。特別地，在連接振動構(gòu)件的分叉區(qū)域處和/或接近該分叉區(qū)域的應(yīng)力可引起結(jié)構(gòu)的其余部分經(jīng)歷垂直于振蕩運(yùn)動的軸線的運(yùn)動。這樣的不期望位移可能負(fù)面地影響IRS的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
[0005]概述
[0006]根據(jù)本公開的慣性速度傳感器的例子包括基部和與基部耦合并關(guān)于對稱軸線對稱地定位的多個振動構(gòu)件。每個振動構(gòu)件包括從基部向外延伸到振動構(gòu)件的末端的長形尺寸，以及振動構(gòu)件被配置為在被驅(qū)動得振蕩時沿著其移動的運(yùn)動軸線。運(yùn)動軸線大體上垂直于長形尺寸，并且每個振動構(gòu)件的長形尺寸是與對稱軸線成角度的，使得每個振動構(gòu)件在被驅(qū)動得振蕩時包括平行于對稱軸線的運(yùn)動分量。
[0007]這樣的慣性速度傳感器的實施可包括下面的特征中的一個或多個。每個振動構(gòu)件是逐漸變細(xì)的，使得每個振動構(gòu)件的橫向尺寸從基部向振動構(gòu)件的末端減少。基部和該多個振動構(gòu)件包括壓電材料。該多個振動構(gòu)件中的每一個包括在振動構(gòu)件的末端處的增加質(zhì)量的部分。對于該多個振動構(gòu)件中的每一個來說，該增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于振動構(gòu)件的長形尺寸的軸線對稱的。對于該多個振動構(gòu)件中的每一個來說，該增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于對稱軸線的軸線對稱的。
[0008]根據(jù)本公開的用于在慣性速度傳感器中使用的音叉(tuning fork)的例子包括具有安裝區(qū)域的基部，以及與基部耦合并對稱地定位在對稱軸線的相對側(cè)部上的兩個振動構(gòu)件。每個振動構(gòu)件包括從基部向外延伸到振動構(gòu)件的末端的長形尺寸，以及振動構(gòu)件被配置為在被驅(qū)動得振蕩時沿著其移動的運(yùn)動軸線，運(yùn)動軸線大體上垂直于長形尺寸并且大體上與對稱軸線和長形尺寸共面。每個振動構(gòu)件的長形尺寸是與對稱軸線成角度的，使得每個振動構(gòu)件在被驅(qū)動得振蕩時包括平行于對稱軸線的運(yùn)動分量。
[0009]用于在慣性速度傳感器中使用的這樣的音叉的實施可包括下面的特征中的一個或多個。每個振動構(gòu)件是逐漸變細(xì)的，使得每個振動構(gòu)件的橫向尺寸從基部向振動構(gòu)件的末端減少?；亢驮摱鄠€振動構(gòu)件包括壓電材料。該多個振動構(gòu)件中的每一個包括在振動構(gòu)件的末端處的增加質(zhì)量的部分。對于該多個振動構(gòu)件中的每一個來說，該增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于振動構(gòu)件的長形尺寸的軸線對稱的。對于該多個振動構(gòu)件中的每一個來說，該增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于對稱軸線的軸線對稱的。每個振動構(gòu)件的長形尺寸和對稱軸線之間的角度在I至3度的范圍內(nèi)。每個振動構(gòu)件的長形尺寸和對稱軸線之間的角度被配置為在兩個振動構(gòu)件被驅(qū)動得振蕩時減少在安裝區(qū)域處的振動。多個感測構(gòu)件與主體耦合，感測構(gòu)件被配置為在該兩個振動構(gòu)件被驅(qū)動得振蕩時檢測圍繞量測軸線的旋轉(zhuǎn)。
[0010]根據(jù)本公開的用于在慣性速度傳感器中使用的結(jié)構(gòu)的例子包括壓電材料的主體，該主體包括基部和多個振動構(gòu)件。該多個振動構(gòu)件與基部耦合并關(guān)于對稱軸線對稱地定位。每個振動構(gòu)件包括從基部向外延伸到振動構(gòu)件的末端的長形尺寸、在振動構(gòu)件的末端處的增加質(zhì)量的部分；以及振動構(gòu)件被配置為在被驅(qū)動得振蕩時沿著其移動的運(yùn)動軸線，運(yùn)動軸線大體上垂直于長形尺寸并且大體上與對稱軸線和長形尺寸共面。每個振動構(gòu)件的長形尺寸是與對稱軸線成角度的，使得振動構(gòu)件在被驅(qū)動得振蕩時包括平行于對稱軸線的運(yùn)動分量。
[0011]用于在慣性速度傳感器中使用的這樣的結(jié)構(gòu)的實施可包括下面的特征中的一個或多個。對于該多個振動構(gòu)件中的每一個來說，該增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于振動構(gòu)件的長形尺寸的軸線線對稱的。對于該多個振動構(gòu)件中的每一個來說，該增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于對稱軸線的軸線對稱的。多個感測構(gòu)件與主體耦合，感測構(gòu)件被配置為在該兩個振動構(gòu)件被驅(qū)動得振蕩時感測圍繞量測軸線的旋轉(zhuǎn)。每個振動構(gòu)件是逐漸變細(xì)的，使得每個振動構(gòu)件的橫向尺寸從基部向振動構(gòu)件的末端減少。
[0012]在此描述的項和/或技術(shù)可提供下面性能中的一個或多個，以及其它未提到的性能。減少在振動構(gòu)件(例如，音叉IRS的驅(qū)動尖頭)的振蕩期間在IRS安裝座上的位移。對IRS的邊界條件中的變化(例如，由于外部因素而在安裝座處的振動)更不敏感。IRS的增加的穩(wěn)定性和精確性。另外，有可能通過除了上面提到的以外的項/技術(shù)來實現(xiàn)以上提到的效應(yīng)，并且所提到的項/技術(shù)不一定產(chǎn)生所提到的效應(yīng)。
[0013]附圖簡述
[0014]圖1是具有大體上平行于對稱軸線的振動構(gòu)件的音叉陀螺儀的前視圖。
[0015]圖2A是振動部件在驅(qū)動模式下的振蕩期間圖1的音叉陀螺儀的前視圖(為了說明的目的而被夸大)。
[0016]圖2B是振動構(gòu)件在感測模式下的振蕩期間圖1的音叉陀螺儀的側(cè)視圖(為了說明的目的而被夸大)。
[0017]圖2C是振動構(gòu)件在感測模式下的振蕩期間圖1的音叉陀螺儀的頂視圖(為了說明的目的而被夸大)。
[0018]圖3是圖1的音叉陀螺儀的模擬的簡化前視圖，示出了在振動構(gòu)件的振蕩期間的結(jié)構(gòu)位移。
[0019]圖4是具有降低的安裝座振動的改進(jìn)的音叉陀螺儀的第一構(gòu)型的前視圖。
[0020]圖5是圖4的改進(jìn)的音叉陀螺儀的模擬的簡化前視圖，示出了在振動構(gòu)件的振蕩期間的結(jié)構(gòu)位移(為了說明的目的而被夸大)。[0021]圖6是改進(jìn)的音叉陀螺儀的第二構(gòu)型的前視圖。
[0022]發(fā)明詳述
[0023]在此討論用于減少慣性速度傳感器(IRS)上的安裝座的振動的技術(shù)。例如，如果沿第一軸線振動的IRS的振動構(gòu)件中的振蕩導(dǎo)致的IRS的安裝座沿第二軸線的位移，那么振動構(gòu)件可被對準(zhǔn)使得振動構(gòu)件在振蕩期間具有沿第二軸線的某一運(yùn)動分量。該運(yùn)動分量可有助于減少IRS的安裝座沿第二軸線的位移。其還可降低對IRS的邊界條件中的變化(例如，來自于IRS之外的力在安裝座處的振動和其他運(yùn)動，或安裝座特性中的變化，例如強(qiáng)度或機(jī)械阻尼)的敏感性。振動構(gòu)件還可在振動構(gòu)件的末端處具有增加質(zhì)量的部分，該增加質(zhì)量的部分可影響振動構(gòu)件的對準(zhǔn)。然而，這些例子并不是窮盡的。
[0024]IRS可包括多種多樣的振蕩陀螺儀。在普通的單端型音叉陀螺儀中，振動構(gòu)件(例如，叉的尖頭)的驅(qū)動和對科里奧利誘導(dǎo)響應(yīng)的感測必須在同一對尖頭中發(fā)生。為了簡化檢測并提高信噪比以及其他原因，可使用第二對尖頭。在第6，507，141號美國專利中和第US6, 262，520號美國專利中提供了這樣的雙端結(jié)構(gòu)的例子，這兩者都通過引用完全并入本文。
[0025]圖1是示例性雙端型音叉陀螺儀100的前視圖。在其他特征中，音叉陀螺儀100包括在分叉區(qū)190處與基部120耦合的一對振動構(gòu)件或驅(qū)動尖頭110?；?20包括用于將音叉陀螺儀100安裝到基座(pedestal)或其他外部對象的安裝座130。感測尖頭150設(shè)置成借助于音叉陀螺儀100的拾取模式而感測旋轉(zhuǎn)。各種隔離槽140被提供以有助于降低音叉陀螺儀100的驅(qū)動尖頭110和其它部件之間的運(yùn)動的耦合。
[0026]音叉陀螺儀100可包括壓電材料，如晶狀石英。石英中的壓電效應(yīng)通過對驅(qū)動尖頭110上放置的電極(未示出)施加振蕩電壓而允許音叉陀螺儀100被驅(qū)動振蕩。此外，當(dāng)音叉陀螺儀100響應(yīng)旋轉(zhuǎn)時，音叉陀螺儀100的平面外運(yùn)動可通過測量壓電感應(yīng)電荷來檢測。使用收集該電荷的專門布置的電極(未示出)來進(jìn)行檢測。這些電極通過電跡線(trace)連接到電荷放大器電路，電荷放大器電路不是音叉本身的一部分。
[0027]音叉陀螺儀100是關(guān)于圖1中示出的平行于Y軸的對稱軸線180對稱的。驅(qū)動尖頭110對稱地定位在對稱軸線180的相對側(cè)部上，使得當(dāng)未被驅(qū)動得振蕩時，驅(qū)動尖頭170中的每一個的長形尺寸近似平行于對稱軸線180。感測尖頭150設(shè)置在音叉陀螺儀100的相對端部處。
[0028]音叉陀螺儀100的電輸出可被看作是調(diào)幅(AM)信號，同時音叉陀螺儀100的驅(qū)動振蕩頻率可被看作是AM載波頻率。音叉陀螺儀100的等速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生以驅(qū)動模式頻率的輸出信號。在這個頻率下的錯誤信號是不期望的，因為其可能導(dǎo)致傳感器信號中的偏移或波動?？墒褂贸Ｒ姷慕庹{(diào)技術(shù)將調(diào)制信號從載波帶帶到基帶，基帶處于或接近直流(DC)。
[0029]圖2A-2C圖示了圖1的音叉陀螺儀100當(dāng)被驅(qū)動得振蕩時的運(yùn)動。圖2A是圖1的音叉陀螺儀100的前視圖，圖2B是側(cè)視圖，以及圖2C是頂視圖。坐標(biāo)軸線被提供用于容易參考和示出方向。為了說明的目的，圖2A中示出的運(yùn)動被夸大。如由圖2A中的箭頭220所表示的，驅(qū)動尖頭110被驅(qū)動成主要在X軸方向上(S卩，在音叉陀螺儀100的平面內(nèi))沿振蕩運(yùn)動軸線或運(yùn)動軸線210振蕩。
[0030]振蕩在感測模式下的平衡運(yùn)動是期望的，只是因為其適用于驅(qū)動振蕩。在音叉陀螺儀100 (和其他音叉陀螺儀)中，圍繞量測軸線(未示出)的旋轉(zhuǎn)引起尖頭的平面外運(yùn)動，如圖2B和2C中所示。這導(dǎo)致音叉陀螺儀100的尖頭110、150的扭曲，如圖2C中所示。音叉陀螺儀100的安裝座130必須吸收這種振動，使音叉陀螺儀100對安裝座130的強(qiáng)度或機(jī)械阻尼的變化敏感。另外，如果安裝座130包括以接近驅(qū)動模式的自然頻率或感測模式的自然頻率的頻率的任何旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，則在安裝座130處的振動輸入可直接激發(fā)感測尖頭150振動，導(dǎo)致錯誤的輸出信號。然而，如圖2C中所示，音叉陀螺儀100的感測尖頭150可被設(shè)計使得驅(qū)動尖頭110的扭曲幾乎被感測尖頭150處的相反扭曲抵消。
[0031]盡管沿運(yùn)動軸線(S卩，平行于圖2A-2C中示出的X軸)的運(yùn)動是大體上平衡的，但是其他軸線可能經(jīng)歷不平衡的運(yùn)動。特別地，在基部120附近的驅(qū)動尖頭110上的應(yīng)力可引起該結(jié)構(gòu)的其余部分經(jīng)受沿I軸的運(yùn)動。圖3是圖1的音叉陀螺儀100的模擬的簡化前視圖，示出了驅(qū)動尖頭110在驅(qū)動尖頭110被向內(nèi)驅(qū)動的時刻(即朝對稱軸線(未示出))的振蕩期間結(jié)構(gòu)上的Y軸位移。音叉陀螺儀100的部分(不包括在驅(qū)動尖頭110的末端處的增加質(zhì)量的部分160 (也被稱為尖頭“頭部”或“錘”))根據(jù)相對量而被不同地繪以陰影。較深的部分310和320分別代表經(jīng)歷最大程度的正位移和負(fù)位移的部分。較淺的部分330和340分別代表經(jīng)歷中等的正位移和負(fù)位移的部分。
[0032]在驅(qū)動尖頭110被向外(即遠(yuǎn)離對稱軸線(未示出))驅(qū)動的時刻振蕩期間位移是反向的(例如，從正到負(fù))。因此，例如，當(dāng)驅(qū)動尖頭110沿運(yùn)動軸線(平行于X軸線)從向內(nèi)位置振蕩到向外位置時，安裝座130經(jīng)歷從最大程度的正的Y軸位移(在圖3中由區(qū)域310表示)到最大程度的負(fù)的Y軸位移的變化。安裝座130的這種振蕩位移因此大體上垂直于運(yùn)動軸線。
[0033]安裝座130沿Y軸的這種類型的振動是不期望的。例如，其被直接傳送到音叉陀螺儀100的外部環(huán)境，使音叉陀螺儀100對在其邊界條件中的變化敏感。沿著這些線路，夕卜部機(jī)械環(huán)境可最終通過安裝座130特別是通過圍繞量測軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動將該運(yùn)動中的一些耦合回音叉陀螺儀100。例如，假如結(jié)構(gòu)具有以音叉陀螺儀100的驅(qū)動振蕩頻率或接近該頻率的共振，則可發(fā)生音叉陀螺儀100和音叉陀螺儀100所安裝的結(jié)構(gòu)之間的共振干擾。可選擇地，如果音叉陀螺儀100被懸掛在順從性構(gòu)件內(nèi)以便提供振動隔離，那么音叉陀螺儀100將在順從性懸架內(nèi)沿Y軸平移地振蕩。這可使音叉輸出對順從性懸架的特性中的變化敏感。這些因素可導(dǎo)致輸出中的不期望偏移，降低了穩(wěn)定性和精度。
[0034]安裝座130沿Y軸的振動可通過調(diào)整音叉陀螺儀100的驅(qū)動尖頭110的對準(zhǔn)來降低或消除。如上面所討論的，音叉陀螺儀100的驅(qū)動尖頭110中的每個被對準(zhǔn)使得長形尺寸170平行于Y軸。當(dāng)被驅(qū)動以振蕩時，驅(qū)動尖頭110引起一定量的y軸運(yùn)動，如圖2A-2C中所示出的。然而，該Y軸位移可通過調(diào)整驅(qū)動尖頭110的對準(zhǔn)而被抵消。例如，如果每個驅(qū)動尖頭110的長形尺寸170不再平行于Y軸，但向外傾斜使得驅(qū)動尖頭110形成稍微的“Y”形狀，那么驅(qū)動尖頭110 (包括增加質(zhì)量的部分160)的運(yùn)動現(xiàn)將具有沿Y軸指向的振蕩分量。對驅(qū)動尖頭110的角度的精確調(diào)整允許安裝座130處的Y軸運(yùn)動最小化。
[0035]圖4是具有降低的安裝座振動的改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1的第一構(gòu)型的前視圖。許多特征類似于圖1的音叉陀螺儀100，例如錐形尖頭410、450的增加質(zhì)量的部分(在尖頭410,450的任一組或兩組上)、安裝座430等。相比圖1的音叉陀螺儀100，圖4中的音叉陀螺儀400-1具有略向外成角度的改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410。更具體地，改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410中的每一個的長形尺寸470不平行于Y軸(或?qū)ΨQ軸線480)。而是，在長形尺寸470和Y軸之間存在角度420，使得當(dāng)每個改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410被沿運(yùn)動軸線驅(qū)動得振蕩時，存在平行于Y軸(或?qū)ΨQ軸線)的運(yùn)動分量。
[0036]取決于該結(jié)構(gòu)的設(shè)計，每個改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410與Y軸的角度420可以改變。具有類似于圖4中所示的改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1的設(shè)計的陀螺儀可要求1-3度的范圍內(nèi)的角度。其他的構(gòu)型可要求更大或更小的角度(或角度范圍)以減少安裝座振動，取決于各種因素，例如驅(qū)動尖頭470的質(zhì)量和/或該結(jié)構(gòu)的其余部分的質(zhì)量。
[0037]圖4的改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1還示出了改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410的增加質(zhì)量的部分460可如何被配置成相對于驅(qū)動尖頭的定位。例如，增加質(zhì)量的每部分460可以是關(guān)于平行于對稱軸線480的軸線485對稱的。因此，由于每個驅(qū)動尖頭410的長形尺寸470是相對于對稱軸線480成角度的，因此增加質(zhì)量的每部分460的運(yùn)動是相對于驅(qū)動尖頭410的其余部分相應(yīng)地成角度的。
[0038]在圖6中所示的改進(jìn)的音叉陀螺儀400-2的可選擇的構(gòu)型中，增加質(zhì)量的每部分460是關(guān)于平行于增加質(zhì)量的部分460耦合到其的驅(qū)動尖頭460的長形尺寸470的軸線487對稱的。因此，由于每個驅(qū)動尖頭410的長形尺寸470是相對于對稱軸線480成角度的，因此增加質(zhì)量的每部分460是相對于對稱軸線480相應(yīng)地成角度的。(為了減少圖6中的混舌L表示對應(yīng)于軸線487的尖頭410的長形尺寸的箭頭被省略。)其它的構(gòu)型可包括通過旋轉(zhuǎn)以到達(dá)振動的改進(jìn)角度來設(shè)置一個邊或兩個邊的角度。
[0039]圖5是圖4的改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1的模擬的簡化前視圖。類似于圖3，圖5圖示了在驅(qū)動尖頭110的振蕩期間的結(jié)構(gòu)上的Y軸位移。在這里，示出了在驅(qū)動尖頭110被向外(即遠(yuǎn)離對稱軸線480)驅(qū)動的時刻的位移。如通過箭頭560所示出的，每個改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410被配置為沿運(yùn)動軸線570移動。每個運(yùn)動軸線570大體上垂直于改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410的長形尺寸并且大體上與對稱軸線480和長形尺寸共面(即，運(yùn)動軸線在XY平面內(nèi))。(然而，在拾取模式下，改進(jìn)的驅(qū)動尖頭410將在Z軸方向上位移，類似于圖2B和2C所示的。)
[0040]類似于圖3，圖5中所示的改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1的部分(不包括在驅(qū)動尖頭410的末端處的增加質(zhì)量的部分460、驅(qū)動尖頭410內(nèi)的無陰影區(qū)域和驅(qū)動分叉區(qū)域的無陰影區(qū)域)根據(jù)Y軸位移的相對量被不同地繪以陰影。較深的部分510和540分別代表經(jīng)歷最大程度的正位移和負(fù)位移的部分。較淺的部分530代表經(jīng)歷中等的正位移和負(fù)位移的部分。部分510表示經(jīng)歷很少的Y軸位移或沒有經(jīng)歷Y軸位移的部分。因此，根據(jù)圖5中圖示的模擬，當(dāng)驅(qū)動尖頭110被向外驅(qū)動時，改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1的安裝座430經(jīng)歷很少Y軸位移或沒有經(jīng)歷Y軸位移。此外，當(dāng)驅(qū)動尖頭110被向內(nèi)驅(qū)動時，安裝座430經(jīng)歷類似的減少位移。Y軸位移(例如，沿對稱軸線的位移)中的這種減少降低了改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1對邊界條件中的變化的敏感性并增加了改進(jìn)的音叉陀螺儀400-1的穩(wěn)定性和精確性。
[0041]在本文中描述的用于減少沿對稱軸線的運(yùn)動的原理和技術(shù)可被更廣泛地應(yīng)用到其它類型的IRS，以及具有振動構(gòu)件的其他結(jié)構(gòu)。例如，由結(jié)構(gòu)和/或懸架的變形引起的在一個或多個安裝座或振動IRS的錨定點處的不期望運(yùn)動或反作用可用主要振動構(gòu)件的角度調(diào)整來糾正以包括沿不期望運(yùn)動的方向的運(yùn)動分量。此外或者可選擇地，這些IRS可具有比在此描述的音叉陀螺儀更多或更少的振動構(gòu)件，并且可包括除了石英之外的材料，例如硅。
[0042]不同的計算機(jī)程序提供建模工具，該建模工具可用于幫助確定減輕或消除在IRS(或具有振動構(gòu)件的其他結(jié)構(gòu))中的不期望運(yùn)動所需的角度調(diào)整的量。如上所表示的，角度調(diào)整可取決于IRS的各種特征，但使用諸如有限元分析的方法的建模工具可將這些特征考慮進(jìn)來并幫助用戶確定適當(dāng)?shù)慕嵌日{(diào)整。一個這樣的建模工具是ANSYS?由賓夕法尼亞州的Canonsburg的ANSYS公司創(chuàng)建的一種計算機(jī)程序。許多其他的計算機(jī)程序提供類似的機(jī)械建模。
[0043]以上描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備是示例性的。其他的例子和實施在本公開和所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)。不同的構(gòu)型視情況而定可省略、替代或添加不同的程序或部件。例如，關(guān)于某些構(gòu)型描述的特征可組合在各種其它的構(gòu)型中合。構(gòu)型的不同方面和元件可以以類似的方式組合。另外，技術(shù)發(fā)展并且從而許多元件是示例性的且不限制本公開或權(quán)利要求的范圍。
[0044]已經(jīng)描述了幾個示例性構(gòu)型，可以使用各種改進(jìn)、可選擇的結(jié)構(gòu)和等價結(jié)構(gòu)而不脫離本公開的精神。例如，上面的元件可以是更大系統(tǒng)的部件，其中其他規(guī)則可優(yōu)先于本發(fā)明的應(yīng)用或以其它方式修改本發(fā)明的應(yīng)用。此外，許多步驟可在以上元件被考慮之前、期間或之后進(jìn)行。因此，上述描述不會限制本權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種慣性速度傳感器，包括: 基部;以及 多個振動構(gòu)件，其與所述基部耦合并關(guān)于對稱軸線對稱地定位,其中每個振動構(gòu)件包括: 長形尺寸，其從所述基部向外延伸到所述振動構(gòu)件的末端；以及 運(yùn)動軸線，所述振動構(gòu)件被配置為在被驅(qū)動得振蕩時沿著所述運(yùn)動軸線移動，所述運(yùn)動軸線垂直于所述長形尺寸； 其中，每個振動構(gòu)件的所述長形尺寸是與所述對稱軸線成角度的，使得每個振動構(gòu)件在被驅(qū)動得振蕩時包括平行于所述對稱軸線的運(yùn)動分量。
2.如權(quán)利要求1所述的慣性速度傳感器，其中每個振動構(gòu)件是逐漸變細(xì)的，使得每個振動構(gòu)件的橫向尺寸從所述基部向所述振動構(gòu)件的所述末端減少。
3.如權(quán)利要求1所述的慣性速度傳感器，其中所述基部和所述多個振動構(gòu)件包括壓電材料。
4.如權(quán)利要求1所述的慣性速度傳感器，其中所述多個振動構(gòu)件中的每一個包括在所述振動構(gòu)件的所述末端處的增加質(zhì)量的部分。
5.如權(quán)利要求4所述的慣性速度傳感器，其中對于所述多個振動構(gòu)件中的每一個來說，所述增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于所述振動構(gòu)件的所述長形尺寸的軸線對稱的。
6.如權(quán)利要求4所述的慣性速度傳感器，其中對于所述多個振動構(gòu)件中的每一個來說，所述增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于所述對稱軸線的軸線對稱的。
7.一種用于在慣性速度傳感器中使用的音叉，所述音叉包括: 基部，其具有安裝區(qū)域；以及 兩個振動構(gòu)件，其與所述基部耦合并對稱地定位在對稱軸線的相對側(cè)部上，每個振動構(gòu)件包括: 長形尺寸，其從所述基部向外延伸到所述振動構(gòu)件的末端；以及 運(yùn)動軸線，所述振動構(gòu)件被配置為在被驅(qū)動得振蕩時沿著所述運(yùn)動軸線移動，所述運(yùn)動軸線垂直于所述長形尺寸并且大體上與所述對稱軸線和所述長形尺寸共面； 其中，每個振動構(gòu)件的所述長形尺寸是與所述對稱軸線成角度的，使得每個振動構(gòu)件在被驅(qū)動得振蕩時包括平行于所述對稱軸線的運(yùn)動分量。
8.如權(quán)利要求7所述的音叉，其中每個振動構(gòu)件是逐漸變細(xì)的，使得每個振動構(gòu)件的橫向尺寸從所述基部到所述振動構(gòu)件的所述末端減少。
9.如權(quán)利要求7所述的音叉，其中所述基部和所述多個振動構(gòu)件包括壓電材料。
10.如權(quán)利要求7所述的音叉，其中所述多個振動構(gòu)件中的每一個包括在所述振動構(gòu)件的所述末端處的增加質(zhì)量的部分。
11.如權(quán)利要求10所述的音叉，其中對于所述多個振動構(gòu)件中的每一個來說，所述增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于所述振動構(gòu)件的所述長形尺寸的軸線對稱的。
12.如權(quán)利要求10所述的音叉，其中對于所述多個振動構(gòu)件中的每一個來說，所述增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于所述對稱軸線的軸線對稱的。
13.如權(quán)利要求10所述的音叉，其中每個振動構(gòu)件的所述長形尺寸和所述對稱軸線之間的角度在I至3度的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求10所述的音叉，其中每個振動構(gòu)件的所述長形尺寸和所述對稱軸線之間的角度被配置為在所述兩個振動構(gòu)件被驅(qū)動得振蕩時減少在安裝區(qū)域處的振動。
15.如權(quán)利要求10所述的音叉，還包括與所述主體耦合的多個感測構(gòu)件，所述感測構(gòu)件被配置為在所述兩個振動構(gòu)件被驅(qū)動得振蕩時檢測圍繞量測軸線的旋轉(zhuǎn)。
16.一種用于在慣性速度傳感器中使用的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括: 壓電材料的主體，所述主體包括基部和多個振動構(gòu)件，其中: 所述多個振動構(gòu)件與所述基部耦合并關(guān)于對稱軸線對稱地定位，每個振動構(gòu)件包括: 長形尺寸，其從所述基部向外延伸到所述振動構(gòu)件的末端； 在所述振動構(gòu)件的所述末端處的增加質(zhì)量的部分；以及 運(yùn)動軸線，所述振動構(gòu)件被配置為在被驅(qū)動得振蕩時沿著所述運(yùn)動軸線移動，所述運(yùn)動軸線垂直于所述長形尺寸并且大體上與所述對稱軸線和所述長形尺寸共面；并且 每個振動構(gòu)件的所述長形尺寸是與所述對稱軸線成角度的，使得所述振動構(gòu)件在被驅(qū)動得振蕩時包括沿著所述對稱軸線的運(yùn)動分量。
17.如權(quán)利要求16所述的用于在慣性速度傳感器中使用的結(jié)構(gòu)，其中對于所述多個振動構(gòu)件中的每一個來說，所述增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于所述振動構(gòu)件的所述長形尺寸的軸線對稱的。
18.如權(quán)利要求16所述的用于在慣性速度傳感器中使用的結(jié)構(gòu)，其中對于所述多個振動構(gòu)件中的每一個來說，所述增加質(zhì)量的部分是關(guān)于平行于所述對稱軸線的軸線對稱的。
19.如權(quán)利要求16所述的用于在慣性速度傳感器中使用的結(jié)構(gòu)，還包括與所述主體耦合的多個感測構(gòu)件，所述感測構(gòu)件被配置為在所述兩個振動構(gòu)件被驅(qū)動得振蕩時檢測圍繞量測軸線的旋轉(zhuǎn)。
20.如權(quán)利要求16所述的用于在慣性速度傳感器中使用的結(jié)構(gòu)，其中每個振動構(gòu)件是逐漸變細(xì)的，使得每個振動構(gòu)件的橫向尺寸從所述基部向所述振動構(gòu)件的所述末端減少。
【文檔編號】G01C19/5607GK103649682SQ201280032565
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月28日
【發(fā)明者】羅伯特·H·摩爾 申請人:定制傳感器及技術(shù)股份有限公司