[发明专利]支撑环形激光角速度传感器的高频振动机构

说明书

本发明涉及环形激光角速度传感器，更确切地说，涉及支撑环形激光角速度传感器的高频振动机构。

环形激光角速度传感器是人们熟知的，这在基尔帕特里克（Killpatrick）的美国专利3，323，411和3，373，650中有示范说明，在此作为参考。现时的环形激光角速度传感器一般包括一个热稳定的和机械稳定的激光台座，此台座具有许多用于封闭气体的成型腔。反射镜位于腔的端部，用于反射激光束和提供闭环光路。

与这种传感器相关的是一种称为锁定的现象，在现有技术中有时已经认识到这种现象，并且已经用转动振动（高频振动）传感器加以解决。完成高频振动的装置通常包括一个与支撑系统相连的压电激励装置，使传感器的台座以支撑系统的自然机械共振频率进行角振动。高频振动叠加到传感器在惯性空间的实际转动上。现有技术包括找出与高频振动无关的惯性转动数据的种种途径，而这不构成本发明的一部分。

现有技术中的高频振动的支撑机构包括在麦克奈尔（McNair）的美国专利4，321，557、盖默茨费尔德（Gamertsfelder）等人的美国专利4，411，527和库玛（Kumar）等人的美国专利4，436，423中举例说明的那些。

现在，在环形激光角速度传感器技术领域中的发展，已经可以提供具有1平方英寸量级的激光台座的激光传感器。减小传感器的尺寸有很多优点，包括成本低和重量轻。现有技术的高频振动的支撑系统没有致力于很好地研究小型传感器台座，之所以如此，是因为必须减小高频振动机构的尺寸这件事，通常使高频振动机构的成本增加。更何况很多高频振动机构需要在激光台座中有一个大的开孔，来安放高频振动机构，并且把该机构固定在台座开孔的内壁上。

本发明的目的是提供一个由于易于制造而成本低的支撑环形激光角速度传感器的高频振动机构。

本发明的高频振动机构使用一对挠性板，该板包括由起弹簧作用的轮辐连接在一起的一个环形外轮箍和一个内轮毂。一个框架作为一个部分形成高频振动的支撑机构。该框架具有一个尺寸足够大的环状开孔，用于安放固定在两块挠性板的内轮毂之间的激光台座。两块挠性板和夹在其间的激光台座放入框架开孔中。挠性板的环形外轮箍牢牢固定在框架开孔的环形内壁上。

图1是说明环形激光角速度传感器和高频振动的支撑机构的部件分解图。

图2是挠性板的横截面图。

图3是高频振动的支撑机构和激光传感器组件的横截面图。

图4是另一个高频振动的支撑机构和激光台座组件的横截面图。

图5是另一个挠性板结构。

现在参照附图，图1表示一个带有激光台座12的环形激光角速度传感器10。在波德戈尔斯基（Podgorski）的美国专利3，390，606和基尔帕特里克（Killpatrick）的美国专利3，467，427中给出了激光传感器和激光台座的例子，在此以这两个专利作为参考。激光台座12具有包括反射镜13、14、15和电极16、17、18在内的三角形闭环光路。图1还表示出挠性板20和30、框架40、盖片50、端板60、柱螺栓65和六角螺母66。

挠性板20和30都包括一个环形轮箍22、一个中心部件24和3个弹簧26。弹簧26如图所示作为轮辐。中心部件起轮毂作用。如图2所示，轮辐比轮箍22、中心部件24的外表面27、28稍稍凹一些。图1和图2表示有相同厚度的中心部件和轮箍，但是也可以按其它方式加工，以减少成本和重量，而这或许会减小系统的弹性常数（即系统的共振频率）。挠性板最好使用一种适当材料（例如金属），具有整体结构。

激光台座12包括一个与传感器轴平行的，贯穿台座的开孔，而且，每个挠性板都包括一个与其中心轴同轴的开孔。挠性板20、30和激光台座12的开孔允许一根柱螺栓65穿过。

框架40最好由一种适宜与挠性板20和30焊接的材料构成。框架40包括一个具有内壁43的环形开孔42，其内壁的曲率半径稍稍大于挠性板20和30的环形轮箍的外曲率半径。在本发明的较佳实施例中，框架的高度基本上等于挠性板20和30的两个环形轮箍的厚度和台座12的厚度之和，这正如图3的简化横截面图所示，框架40还包括一个环状凸缘41，用于安装在惯性传感器单元中。