[发明专利]作为围绕两个轴的速率陀螺仪和围绕第三个轴的速率积分陀螺仪操作的振动传感器

权利要求书

1.一种振动结构陀螺仪，包括谐振体、用于驱动谐振体的谐振运动的驱动变换器装置、用于产生代表谐振运动的信号的传感装置，以及用于提取z轴载波振动模式取向信息并且用于使该信息正常化以给出在绕着z轴的角度取向方面的信息并且用来从信号中提取x-和y-轴速率信息的信号处理装置。

2.如权利要求1所述的陀螺仪，其中谐振体是一种平面环结构，并且谐振运动在环平面中以振动模式图样进行，环平面相对于谐振体的取向角度与谐振体绕着其z轴的取向成比例地变化并且根据谐振体绕着x-或y-轴的转动将能量加倍成平面外响应模式运动，并且其中信号处理装置参照代表绕着z轴的取向的z轴取向信号将平面外响应模式运动分解以提取x-和y-轴速率信息。

3.如权利要求2所述的陀螺仪，其中所述传感装置包括多个设置用来感测在谐振体平面中的谐振运动的第一传感器以及多个设置用来感测谐振体平面外响应模式运动的第二传感器。

4.如权利要求3所述的陀螺仪，其中所述多个第二传感器被分开30k°，其中k为奇数。

5.如权利要求2至4中任一项所述的陀螺仪，其中所述驱动变换器装置包括多个利用驱动分解器驱动的平面内驱动变换器，该驱动分解器利用来自z轴载波振动模式取向信号的输入来给出沿着振动模式图样的取向角度分解的结果驱动信号。

6.如权利要求3或权利要求4或当附加上权利要求3或权利要求4时的权利要求5所述的陀螺仪，其中所述信号处理装置包括速率积分装置，该速率积分装置利用传感分解器从多个第一平面内传感器中获取输入信号并且输出z轴取向信号，还包括x-y-轴分解器，该分解器获取提供给多个平面外驱动变换器的输入驱动信号，参考z轴载波振动模式取向信号分解这些信号并且输出x-和y-轴速率信息。

7.如权利要求6所述的陀螺仪，其中将来自传感分解器的波腹信号提供给锁相环路，该环路调节驱动变换器装置的驱动频率以跟踪谐振最大。

8.如权利要求7所述的陀螺仪，其中将所述波腹信号提供给增益控制回路，该回路调节被提供给驱动变换器装置的驱动电平以保持恒定的波腹信号。

9.如权利要求6至8所述的陀螺仪，其中将来自传感分解器的波节信号提供给速率积分装置。

10.如权利要求9所述的陀螺仪，其中速率积分装置包括相位探测器，该探测器分解与波腹信号同相的信号分量。

11.如权利要求9或10所述的陀螺仪，其中所述速率积分装置包括速率信号发生器装置，该信号发生器装置获取波节信号并且输出与绕着z轴的振动模式图样的转速成比例的速率信号。

12.如权利要求11所述的陀螺仪，其中所述速率积分装置还包括积分器，用来将速率信号积分以输出z轴取向信号。

13.如权利要求2至12中任一项所述的陀螺仪，其中将z轴载波振动模式取向信号提供给正常化装置，该正常化装置将Bryan因数提供给z轴载波振动模式取向信号以给出谐振体绕着z轴转过的角度的直接测量值。

14.如前面权利要求中任一项所述的陀螺仪，其中所述传感装置包括其输出被提供给x轴速率回路的x轴传感器以及其输出被提供给y轴速率回路的y轴传感器，并且x-和y-轴速率回路分别将驱动信号提供给x-和y-轴驱动变换器装置以将在相应传感器处的信号调零。

15.如前面权利要求中任一项所述的陀螺仪，其中正交调零回路沿着波节轴线将驱动信号提供给驱动变换器装置，以使给正交调零回路的输入保持为零。

16.一种适应于作为围绕两个轴的速率陀螺仪和围绕第三个轴的全角陀螺仪操作的三轴陀螺仪感测装置。

17.一种振动结构陀螺仪，基本上如参考附图2-5中任意一个所述以及如附图2-5中任意一个所示。