4.1.2 Ммг с распределенной инерциальной массой.

Один из вариантов конструкции ММГ с распределенной инерционной массой создан в Лаборатории микросистем Калифорнийского университета в Ирвине (UC1 MicroSystems Laboratory) [1]. Конструкция представляет собой несколько симметрично расположенных относительно центра резонаторов, радиально колеблющихся с одинаковой фазой и - частотой. Вращение вокруг вертикальной оси гироскопа приводит к появлению силы Кориолиса, направленной по касательной. Эта сила вызовет крутильные колеба¬ния, регистрируемые емкостными ДП.

Рассмотрение различных вариантов конструкций микромеханических инерниальных датчиков позволило выявить их принципиальные недостатки.

Во-первых, чрезмерное увлечение минимизацией габаритов приборов привело к существенной потере их чувствительности к входному воздействию, увеличению влияния помех разного рода и, соответственно, сниже¬нию точности измерения.

Во-вторых, использование емкостных силовых преобразователей, имеющих исключительно малые силовые характеристики, приводит к необходимости использования резонансных режимов работы приборов, атакже требует уменьшения массы чувствительных элементов. Более того, для обеспечения высокой добротности ко¬лебательной системы прибора необходимо осуществлять вакуумирование и герметизацию внутреннего объема датчика, что само по себе является достаточно сложной технологической операцией. [2]

4.1.3 Микрогироскопы ll-типа

Конструктивным узлом, определяю­щим функциональные возможности МГ, является ЧЭ. ЧЭ МГ можно называть ИМ (или массы) в подвесе с приводом, кото­рый обеспечивает ИМ РД, на который при наличии переносной угловой скорости вследствие возникающего ускорения Ко-риолиса и соответствующих ему сил инерции, генерируются вторичные коле­бания (ВК). На этом основании МГ иногда называют приборами для измерения уско­рения Кориолиса.

Ускорение Кориолиса определяется векторным произведением а_к = 2(Пху) (П - вектор мгновенной угловой скорости вращения подвижной системы координат; v - вектор мгновенной линейной скорости тела в подвижной системе координат). Ускорение Кориолиса является вектором, длина которого равна а_к = 2Q.v sinф (ср - угол между векторами П и v) и кото­рый направлен перпендикулярно к векто­рам П и v в такую сторону, чтобы крат­чайший поворот от П к v казался наблю­дателю, смотрящему с конца вектора а_к, идущим против часовой стрелки. [1]

4.1.4 Микрогироскопы lr-типа

В схемах ИМ 1 связаны упру­гими элементами 2 с жесткими элемента­ми 3 подвеса, которые, в свою очередь, через упругие элементы 4 повеса и анкеры (элементы крепления) 5 соединены с под­ложкой. Микроструктуры ЧЭ располага­ются на некотором расстоянии над под­ложкой.

ЧЭ, собранный по схеме рис. 4.8 работает следующим образом. ИМ име­ют возможность благодаря малой жестко­сти упругих элементов 2 в направлении осей X и Y синхронно в противофазе пе­ремещаться относительно жестких эле­ментов конструкции с помощью приводов со скоростями V.

Тем самым реализуется РД в направ­лении осей X и Y. При появлении угловой скорости £Х вокруг оси Z возникает уско­рение Кориолиса и, соответственно, на каждой ИМ — силы инерции Кориолиса, которые находятся в плоскости XY. Эти силы действуют на плече, равном радиусу R_c окружности, проходящей через центры ИМ, и развивают момент вокруг оси Z, равный M_z =4F_KR₀ ~ mvQ._zR₀ (т ~ масса ИМ). Момент M_z из-за малой изгибной жесткости упругих элементов 4 приводит к их деформированию и угловым переме­щениям ИМ вместе с жесткими элемента­ми конструкции вокруг оси Z. .Таким об­разом реализуется РЧ вокруг оси Z. [1]

Рис 4.8 Принципиальные схемы ЧЭ:

а — перемещения ИМ в РД и РЧ в одной плоскости; в, г - направления РД и РЧ: / - ИМ; 2 - упругие элементы подвеса РД; 3 - жесткие элементы подвеса; 4 - упругие элементы подвеса РЧ; 5 - анкеры; 6 - кинематическая связь