COMPENSATION OF QUADRATURED ERROR IN THE AUTO-OSCILLATION MICROMECHANICAL GYROSCOPE

Abstract

In this paper, attention was paid to the analysis of the micromechanical sensor unit of the inertial navigation system as the main component of an unmanned aerial vehicle, as well as to improve the technical characteristics. This type of sensor is characterized by large instrumental errors and low sensitivity. In order to increase the sensitivity of a micromechanical gyroscope, the article proposes using resonant oscillation modes, which “enliven” its inertial mass. And in order to reduce the quadrature error of the gyroscope, which is one of the main obstacles to achieving its accuracy, it was proposed to reduce the level of these interferences not only using the synchronous detector, but also in front of it. A scheme is proposed that provides compensation for quadrature interference not by the mechanical moment generation contour, but by the output voltage channel. Since such a scheme does not affect the mechanical quadrature oscillations of the inertial mass, this effect can be interpreted as a self-oscillation mode, which increases the sensitivity of the secondary contour of the micromechanical gyroscope.

У статті проаналізовано мікромеханічний сенсорний блок безплатформної інерціальної навігаційної системи, як основного компонента безпілотного літального апарата, а також розглянуто питання покращення технічних характеристик мікромеханічних гіроскопів. Такий тип датчиків характеризується значними інструментальними похибками та низькою чутливістю. Для підвищення чутливості мікромеханічного гіроскопа в статті запропоновано використовувати режими резонансних коливань, які «оживляють» його інерційну масу. А для зменшення квадратурної похибки гіроскопа, яка є одною з основних перешкод на шляху підвищення його точності, запропоновано знизити рівень цих похибок не тільки за допомогою синхронного детектора, а й на його вході. Розроблено схему, яка забезпечує компенсацію квадратурних похибок не за контуром генерації механічного моменту, а за каналом вихідної напруги. Оскільки така схема не впливає на механічні квадратурні коливання інерційної маси, цей ефект можна інтерпретувати як режим автоколивань, який підвищує чутливість вторинного контуру мікромеханічного гіроскопа

В статье проанализирован микромеханический сенсорный блок безплатформенной инерциальной навигационной системы, как основной компонент беспилотного летательного аппарата, а также рассмотрены вопросы улучшения технических характеристик микромеханических гироскопов. Такой тип датчиков характеризуется большими инструментальными погрешностями и низкой чувствительностью. Для повышения чувствительности микромеханического гироскопа в статье предложено использовать режимы резонансных колебаний, которые «оживляют» его инерционную массу. А для уменьшения квадратурных помех гироскопа, являющимся одним из основных препятствий на пути повышения его точности, предложено снизить уровень этих помех не только с помощью синхронного детектора, но и на его входе. Предложена схема, которая обеспечивает компенсацию квадратурных помех не по контуру генерации механического момента, а по каналу выходного напряжения. Поскольку такая схема не влияет на механические квадратурные колебания инерционной массы, этот эффект можно интерпретировать как режим автоколебаний, который повышает чувствительность вторичного контура микромеханического гироскопа.