一种转动传感器，具有第一驱动件、带支承元件的第一传感装置。第一传感装置有连接于支承元件的传感元件。传感元件设置成可响应框架绕垂直于传感轴线和驱动轴线的输入轴线的输入转速而相对支承元件绕垂直于驱动轴线的传感轴线旋转振动。第一驱动件连接有第二驱动件，它设置成可产生绕驱动轴线的反向于第一驱动件产生的旋转振动的旋转振动。第二传感装置有第二传感元件，它设置成可相对支承元件而绕平行于第一传感轴线的第二传感轴线旋转振动。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总的涉及用于导航之类的场合的转动传感器。本专利技术尤其是涉及一种在重返大气层航空器等的高G、高振动环境中工作时可提供高精度的转动传感系统。更具体地说，本专利技术涉及一种基于硅芯片的转动传感系统，它具有测量围绕两根正交传感轴线的转速的科氏加速度传感器。以前所知道的微机械加工的科氏转动传感系统已表明偏离可重复性(biasrepeatability)在10°到1000°/小时的范围内。根据这些原理的分析，尽管它符合本专利技术的转动传感系统目前设置的低成本和高可靠性的目的，但并没有可靠地表现出其性能可以提高三到五个数量级而产生高精度的导航级设备。本专利技术的转动传感器具有一设置在一壳体中的安装板，壳体和安装板之间设置有多个柔性阻尼垫。从安装板上延伸出来一轮毂，用以产生绕一驱动轴线的旋转振动，该轮毂连接有一第一驱动件。驱动件连接有一具有一支承件的第一传感装置，因而驱动件绕驱动轴线的旋转振动可传递到支承元件。第一传感装置还具有一传感元件，它连接于支承元件，并设置成与支承元件一起绕驱动轴线振动。传感元件设置成可响应于框架绕垂直于传感轴线和驱动轴线的一输入轴线的输入转速而相对于支承元件绕垂直于驱动轴线的一传感轴线旋转振动。传感元件制成其绕驱动轴线的转动惯量基本上等于绕其垂直于驱动轴线的两根主轴线的转动惯量的和。该转动传感器还具有用于产生作为传感元件绕第一传感轴线的振幅的函数的、表示输入转速的信号的装置。该转动传感器还包括一连接于第一驱动件的第二驱动件。该第二驱动件设置成可产生绕驱动轴线的反向于第一驱动件所产生的旋转振动的旋转振动。该驱动件连接有一第二传感装置，它最好基本上与第一传感装置相同。第二传感装置具有一第二传感元件，它设置成可相对于支承元件而绕平行于第一传感轴线的第二传感轴线旋转振动，并具有用于产生作为第二传感元件绕第二传感轴线的振幅的函数的、表示输入转速的信号的装置。第二传感轴线最好垂直于第一传感轴线。本专利技术的转动传感器可以制成具有一从一基座上延伸出来的轮毂和第一套形成于基座上的驱动电极。轮毂上安装有一驱动元件。该驱动元件上形成有第二套驱动电极，它与第一套驱动电极相对应。基座和驱动元件设置成彼此面对，使第一和第二套电极的相应部分在角度上彼此错开，因而电信号施加于第一和第二套电极上可在驱动元件上产生转矩，该转矩使驱动元件在一个平面内产生绕一驱动轴线旋转振动。该转动传感器还具有一传感件，它制成具有一安装于驱动元件上的外支承环，因而驱动元件的旋转振动可传递到传感件。传感件还具有一位于支承环内的传感元件和一对连接于外支承环和传感元件之间的转矩杆，这对转矩杆对齐而限定出一输出传感轴线。附图说明图1是本专利技术的固态双轴线转动传感器的分解立体图；图2是可以包括在图1的转动传感器中的速率传感元件的立体图；图3是可以包括在图1的装置中的驱动件的一部分的立体图；图4是可以包括在图3的装置中的挠性杆的剖视图；图5是可以包括在图1的装置中的驱动件和传感器敏感元件和扭转电极的仰视图；图6是图1和图5的驱动件的俯视图；图7是可以包括在图1的装置中的转动传感组件沿图5中的7-7线剖开的剖视图，该组件具有一电容信号敏感元件；图8示意性地说明了图7装置的偏置和电信号拾取；图9示出了处理科氏转动传感器输出的信号的电路，传感器对每根轴线都有独立收集的传感元件；图10是说明图9电路的附加特征的方框图；图11是处理科氏转动传感器输出信号的电路的总体方框图，其中两传感元件同时组合在每根轴线的一收集回路中；图12是本专利技术的固态单轴线转动传感器的分解立体图；图13是包括在图12所示的本专利技术该实施例中的传感元件的俯视图；图14是包括在图12所示的本专利技术该实施例中的驱动元件的俯视图；图15是图14的驱动元件的仰视图；图16是沿图14中的16-16线剖开的剖视图；图17-19可以包括在图12和13的传感元件中的转矩元件的剖视图；图20A是本专利技术的双轴线双相反振动角速率传感器的第二实施例的分解立体图；图20B是本专利技术的双传感器、单轴线转动传感器的分解立体图；图21是图20A的装置的剖视图；图22是本专利技术的固态单轴线转动传感器的第三实施例的分解立体图；图23是本专利技术的组合两个图22的装置而产生一双轴线双相反振动角速率传感器的装置的剖视图；图24是图22的驱动元件的一个侧部的立体图，示出了一正极接合区和许多驱动电极。参见图1，本专利技术的转动传感器20包括一基座22，该基座具有一底盖23和一顶盖(未示出)，顶盖最好基本与底盖23相同。基座22具有一大致呈矩形的截面。基座22包括分别安装在基座22内角落28-31处的基座架24-27。转动传感器20包括一对速率传感件34和36，它们最好相同。每个速率传感件34和36最好由单片硅晶体通过微机械加工制成。转动传感器20还包括一对驱动件38和40，它们也是相同的，而且每个都由单片硅晶体制成。图1示出了速率传感件34和36相对的表面42和44。如图1所示，当组装转动传感器20时，将速率传感件34的表面42接合到驱动件38的下表面上。同样，将速率传感件36的下表面接合到驱动件40上。驱动件38具有一边框50，它在图中大致表示成矩形以便于说明。边框50也可以具有其它的外形。参见图3，驱动件38上表面54的中央部分52比边框50薄。参见图1和3，中央部分52具有侧边55-58，它们通过挠性杆60-63连接到边框50上。挠性杆60-63最好从侧边55-58的中心延伸到边框50。在图3中，省略了部分驱动件38，以便更清楚地示出中央部分52和挠性杆60-63。图4示出了挠性杆60的剖面，它由硅晶体蚀刻而成。如图1、3、4和7所示，挠性杆60-63最好是相同的，并具有较高的抵抗在竖直面内弯曲的能力。挠性杆60-63抵抗在水平面内弯曲的能力较低，因而中央部分52可以以绕通过其几何中心的一竖直轴线的小幅转动而振动。图5示出了驱动件38的底侧。该驱动件38具有四个扭转电极227a-227d，它们可以通过金属化处理驱动件38的选定部分而制成。这些扭转电极227a-227d最好与图1所示的位于驱动件40上的扭转电极228a和228d相同。传感元件110和112分别面对扭转电极227a-227d和228a-228d。扭转电极可用来向传感元件110和112施加反馈转矩，这将在下面对可包括在本专利技术内的信号处理装置的描述中说明。参见图1和6，通过对制成驱动件38的晶体的诸部分进行适当地金属化处理，在驱动件38上形成四组电极组件70-73。该电极组件在挠性杆60-63之间连接于中央部分52。参见图6，例如，电极组件70的斜阴影线部分表示分离的电极80-88。电极80-88相对于电极组件70的角落90而定位成在相同的驱动件40内，相应的电极相互发生角位移。当驱动件40被翻转而使电极组件面对面时，相应的电极之间可产生位移。两个驱动件38和40中的电极的这种角位移可使电极以二倍于所加频率的频率的振动方式彼此吸引，引起驱动件的电极与相应的中央部分的相反方向的旋转振动。这两个驱动件连接有电信号源，用以在电极上施加驱动信号。驱动信号最好以其共振频率驱动各驱动件。驱动件38和40的共振频率最好相同，一般约为5kHz。两个中心驱动件38和40一起形成一相反扭转共振机械振本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种转动传感器，包括：一壳体；一设置在一壳体中的安装板，壳体和安装板之间设置有多个柔性阻尼垫；一从安装板上延伸出来的轮毂；一连接于轮毂的第一驱动件，该第一驱动件设置成可产生绕驱动轴线的旋转振动；一第一传感装置，它具有一连 接于驱动件的支承元件，因而驱动件绕驱动轴线的旋转振动可传递到支承元件，该第一传感装置还具有：一连接于支承元件并设置成可与支承元件一起绕驱动轴线振动传感元件，该传感元件设置成可响应于框架绕垂直于传感轴线和驱动轴线的输入轴线的输入转速而相对 于支承元件绕垂直于驱动轴线的传感轴线旋转振动，该传感元件制成其绕驱动轴线的转动惯量基本上等于绕其垂直于驱动轴线的两根主轴线的转动惯量的和；以及用于产生作为传感元件绕第一传感轴线的振幅的函数的、表示输入转速的信号的装置；一连接于第一驱 动件的第二驱动件，该第二驱动件设置成可产生绕驱动轴线的反向于第一驱动件所产生的旋转振动的旋转振动；一连接于该驱动件的第二传感装置，该第二传感装置基本上与第一传感装置相同，并具有一第二传感元件，该元件设置成可相对于支承元件而绕平行于第一传 感轴线的第二传感轴线旋转振动，并具有用于产生作为第二传感元件绕第二传感轴线的振幅的函数的、表示输入转速的信号的装置。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SF怀斯，RE斯图尔特，SN费尔什特，
申请(专利权)人：利顿系统有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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