專利名稱：微機(jī)械陀螺儀的正交和共振頻率的解耦控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I前述部分的方法以及一種微機(jī)械旋轉(zhuǎn)率傳感器，所述微機(jī)械旋轉(zhuǎn)率傳感器具有共同地與第一震動(dòng)質(zhì)量(seismicmass)相關(guān)聯(lián)的至少三個(gè)修整電極元件。
背景技術(shù)：
已知的是，用于將旋轉(zhuǎn)率傳感器中的震動(dòng)質(zhì)量抑制在一定范圍的微機(jī)械彈簧已經(jīng)導(dǎo)致在驅(qū)動(dòng)模式或主要模式中的讀取方向上存在由于相對(duì)較小的制造不準(zhǔn)確性而產(chǎn)生的偏差，該制造不準(zhǔn)確性使得特別是在不存在旋轉(zhuǎn)率的情況下出現(xiàn)各自結(jié)構(gòu)的不期望的邊緣角。結(jié)果，產(chǎn)生干擾信號(hào)，該干擾信號(hào)是作為旋轉(zhuǎn)率信號(hào)分量而被不期望地評(píng)估的，并且因而偽造旋轉(zhuǎn)率信號(hào)或者導(dǎo)致與旋轉(zhuǎn)率信號(hào)相關(guān)的測(cè)量誤差。這類非期望的邊緣角或彈簧傾斜是工藝導(dǎo)致的并且僅能在有限角度內(nèi)避免。如上所描述的干擾信號(hào)，其并不是由于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率而是由于讀取方向上的故障偏差(其根據(jù)驅(qū)動(dòng)方向中的震動(dòng)質(zhì)量及其彈簧的偏差)而出現(xiàn)的，所述干擾信號(hào)也被稱為正交或正交信號(hào)。文獻(xiàn)W003/010492A1提出了一種用于在旋轉(zhuǎn)率傳感器中抑制正交信號(hào)的方法，其中所述旋轉(zhuǎn)率傳感器包括與震動(dòng)質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)修整電極安排，在所述方法中，通過(guò)向修整電極施加電壓的方式來(lái)抑制旋轉(zhuǎn)率傳感器的正交。然而，這種正交抑制會(huì)不期望地影響旋轉(zhuǎn)率傳感器讀取模式的共振頻率，結(jié)果這導(dǎo)致共振頻率之間的差分頻率也隨著旋轉(zhuǎn)率傳感器的驅(qū)動(dòng)模式或主要模式以及讀取模式或次要模式而改變。由于在讀取模式共振頻率的改變中二次方地包含了施加到修整電極上的電壓，因此這將更為不利。通常，晶片的旋轉(zhuǎn)率傳感器的正交的實(shí)施例由于工藝變動(dòng)而變化程度相對(duì)較高并且對(duì)于晶片的每個(gè)旋轉(zhuǎn)率傳感器而言也十分地不同。此外，已知地，通過(guò)至少一個(gè)修整電極元件或修整電極來(lái)重置讀取模式或次要模式下的旋轉(zhuǎn)率傳感器的一個(gè)或多個(gè)震動(dòng)質(zhì)量的偏差。然而，這通常也會(huì)影響次要振蕩器的共振頻率，以及影響可能的正交抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)率傳感器的測(cè)量方法以及對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)率傳感器，利用該旋轉(zhuǎn)率傳感器并且基于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率、正交抑制以及次要振蕩器的共振頻率設(shè)置而對(duì)次要模式的偏差進(jìn)行重置，能夠被共同地執(zhí)行，特別地使得這三個(gè)影響能夠至少部分彼此獨(dú)立地被執(zhí)行或設(shè)置。通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求I的方法以及根據(jù)權(quán)利要求15的微機(jī)械旋轉(zhuǎn)率傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。優(yōu)選地，所述方法和旋轉(zhuǎn)率傳感器被體現(xiàn)或設(shè)計(jì)成使得至少能夠基于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率和正交抑制并且與震動(dòng)質(zhì)量偏差的重置無(wú)關(guān)地來(lái)執(zhí)行共振頻率的設(shè)置，以及使得特別是還能夠基于所檢測(cè)旋轉(zhuǎn)率、次要模式范圍內(nèi)的至少一個(gè)震動(dòng)質(zhì)量的整個(gè)偏差以及正交抑制來(lái)彼此無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)對(duì)偏差的重置。優(yōu)選地，將正交操縱變量定義為用于抑制由正交所引起的次要模式的偏差或振蕩的操縱變量。因此，特別地，抑制了旋轉(zhuǎn)率傳感器輸出信號(hào)的不期望的正交信號(hào)或正交信號(hào)分量，其通常關(guān)于構(gòu)成旋轉(zhuǎn)率的旋轉(zhuǎn)率傳感器輸出信號(hào)部分而基本上相移90°或270°方便地，重置變量是諧波振蕩信號(hào)，其振幅取決于第一控制器單元的輸出，其中該幅值乘以諧波振蕩信號(hào)，該諧波振蕩信號(hào)具有與主要模式或驅(qū)動(dòng)模式相同的頻率。優(yōu)選地，將共振頻率操縱變量定義成靜態(tài)變量，利用該靜態(tài)變量，讀取模式下的共振頻率和驅(qū)動(dòng)模式下的共振頻率之間的頻率差值基本上具有限定值或被調(diào)整為限定值，或者可選地優(yōu)選為零或被調(diào)整為零。驅(qū)動(dòng)模式或主要模式優(yōu)選地被看作是旋轉(zhuǎn)率傳感器的自然模式，優(yōu)選地是自然振 蕩，特別優(yōu)選地是在至少一個(gè)震動(dòng)質(zhì)量的共振頻率處振蕩，其中旋轉(zhuǎn)率傳感器的震動(dòng)質(zhì)量特別地是連續(xù)地振蕩。更特別優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)率傳感器具有至少兩個(gè)震動(dòng)質(zhì)量，其彼此耦合并且在驅(qū)動(dòng)模式期間以相反相位振蕩或者在相同方向上均存在彼此反向的偏差。讀取模式或次要模式優(yōu)選地被看作是由于旋轉(zhuǎn)率和Coriolis效應(yīng)的相關(guān)效應(yīng)而優(yōu)選地發(fā)生的自然模式。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)率傳感器包括至少四個(gè)修整電極元件，其共同地直接或間接關(guān)聯(lián)于
所述震動(dòng)質(zhì)量，其中在第一修整電極元件和震動(dòng)質(zhì)量之間施加第一電修整電壓，在第二修
整電極元件和震動(dòng)質(zhì)量之間施加第二電修整電壓，在第三修整電極元件和震動(dòng)質(zhì)量之間施
加第三電修整電壓，以及在第四修整電極元件和震動(dòng)質(zhì)量之間施加第四電修整電壓，其中
第一修整電壓U1、第二修整電壓U2、第三修整電壓U3以及第四修整電壓U4均基本上按照共
振頻率操縱變量 τ、正交操縱變量Iic和重置變量fls的以下相關(guān)性而被設(shè)置
r-: ^ r--:^ r-: ^ r-; ~U1 —y Ut — Uc + Ms. It2 — \Kr +Wc — I!s' W3 = γΜτ Λ-Uc + Ms, = y Ut ~Uc —Us ?？蛇x地，重置變量也優(yōu)選地被看作是和/或共振頻率操縱變量是 Τ，β和/或正交操縱變量是 ο優(yōu)選地，修整電極元件均被體現(xiàn)和安排成使得電容Cl，C2, C3和C4形成在第一、第二、第三和第四修整電極元件與相關(guān)震動(dòng)質(zhì)量的各自相關(guān)質(zhì)量電極元件之間，其中施加于修整電極元件和質(zhì)量電極元件之間的相關(guān)修整電壓如下C1 二 S0 A±!iiifLA =,0% 4^，以及 Q =,0
g, -^q2 ' g2 +s2q2 ' g,-s,q2g4 +s4q2其中，i是每種情況下與電極元件編號(hào)有關(guān)的索引，gi是修整電極元件與非偏差狀態(tài)下的相關(guān)質(zhì)量電極元件之間的間隙的距離，Ai是修整電極元件與非偏差狀態(tài)下的相關(guān)質(zhì)量電極元件之間的重疊面積，乘積土^tiqi是隨主要模式qi偏差的變化而改變的重疊面積，其中\(zhòng)是修整電極元件和相關(guān)質(zhì)量電極元件之間的重疊深度，并且&是與主要模式qi的偏差相關(guān)的第一正幾何常數(shù)，以及乘積土SiQ2是修整電極元件和質(zhì)量電極元件之間的間隙根據(jù)次要模式q2偏差的距離變化，其中Si是與次要模式q2的偏差相關(guān)的第二正幾何常數(shù)。修整電極元件優(yōu)選地體現(xiàn)化為平面電容板，所述平面電容板基本上平行于笛卡爾坐標(biāo)系的x-y平面。在該上下文中，由質(zhì)量電極元件的乘積±ri*qim定義的偏差特別地出現(xiàn)在修整電極元件相關(guān)的X軸方向中。修整電極元件的重疊深度\在此朝向y軸方向。質(zhì)量電極元件在z軸方向上相對(duì)于修整電極元件的偏差特別優(yōu)選地朝向z軸方向。在所有修整電極元件質(zhì)量電極元件對(duì)中,Ai, T1, ti； gi和Si優(yōu)選地具有基本上相同的大小，也就是說(shuō)A1=A2=A3=A4，并且相應(yīng)地，對(duì)于r” ti； gi和Si的第i個(gè)值，各自具有相同的值。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)率傳感器包括可以調(diào)節(jié)電修整電壓的控制安排，其中解調(diào)控制變量Y被饋送給第一控制器單元，所述第一控制器單元特別地通過(guò)使用彼此相位移動(dòng)90°的兩個(gè)諧波信號(hào)從原始控制變量y中進(jìn)行解調(diào)而獲取控制變量Y，其中原始控制變量y代表在其次要模式的方向上的檢測(cè)到的震動(dòng)質(zhì)量偏差。該解調(diào)特別地利用兩個(gè)彼此相位移動(dòng)90度的諧波來(lái)進(jìn)行，其在任何情況下都具有與主要模式共振頻率相對(duì)應(yīng)的頻率。有利地，控制安排具有輸出變量轉(zhuǎn)換單元，其中已調(diào)制的控制變量Y根據(jù)主要模式頻率COjP次要模式頻率032之間的頻率差和至少一個(gè)阻尼參數(shù)而被轉(zhuǎn)換，或者根據(jù)至少一轉(zhuǎn)換常數(shù)而以恒定狀態(tài)的方式轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)率變量和正交變量，其后，在任何情況下利用 對(duì)參考變量的限定而從中構(gòu)成旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量，并且隨后旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量作為輸入變量被饋送給第一控制器單元，其針對(duì)基于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率的至少部分解耦的正交抑制和震動(dòng)質(zhì)量偏差重置而在輸出側(cè)至少生成正交操縱變量fic和重置變量Os 可選地，優(yōu)選地利用控制參考變量的限定而從已調(diào)制控制變量Y中構(gòu)成控制誤差變量，其后控制安排在輸出變量轉(zhuǎn)換單元中根據(jù)主要模式頻率ω^Ρ次要模式頻率ω2之間的頻率差和至少一個(gè)阻尼參數(shù)而被動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換成控制誤差變量，或者根據(jù)至少一轉(zhuǎn)換常數(shù)而以恒定狀態(tài)的方式被轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量，其后，旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量作為輸入變量被饋送給第一控制器單元，其針對(duì)基于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率的至少部分上解耦的正交抑制和對(duì)震動(dòng)質(zhì)量偏差的重置而在輸出側(cè)至少生成正交操縱變量Ge和重置變量As。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)率傳感器，特別是其控制安排，具有操縱變量轉(zhuǎn)換單元，通過(guò)所述操縱變量轉(zhuǎn)換單元，修整電壓U1, U2, U3和U4可以根據(jù)共振頻率操縱變量( τ、正交操縱變量He以及重置變量Os按照以下等式而獲得M1 =^jitT — He+Us U2+tic —Us 3 =1Jut+Uc +Hs 4 =^Jut -Uc —Us 優(yōu)選地，以如此方式設(shè)置輸出變量轉(zhuǎn)換單元使得其可以執(zhí)行已調(diào)制控制變量Y或控制誤差變量的乘法，其依照如下轉(zhuǎn)換矩陣，
_ I0)γ — 2T{S) = CO1 — (Dn s — OC2
s -I其中是α 2與次要模式相關(guān)的阻尼參數(shù)，以及s是Laplace變量?？刂瓢才艃?yōu)選地具有頻率控制單元，其使得可以根據(jù)頻率信息項(xiàng)或者取決于頻率信息項(xiàng)的頻率控制誤差信息項(xiàng)，從已調(diào)制的控制變量Y中得到共振頻率操縱變量?jī)?yōu)選地，諧波頻率識(shí)別信號(hào)在控制安排中產(chǎn)生或者被饋送給該控制安排，所述頻率識(shí)別信號(hào)具有與主要模式頻率O1不同的頻率COs，其中頻率識(shí)別信號(hào)被疊加在正交操縱變量和/或重置變量戍5上，特別地僅有僅疊加在重置變量is上，其后，在借助于主要模式頻率01和次要模式頻率ω2之間的頻率差值利用頻率GJs進(jìn)行附加解調(diào)之后，從已調(diào)制控制變量Y中獲取頻率信息，其后，通過(guò)頻率控制器單元根據(jù)該信息或者根據(jù)取決于該信息的頻率控制誤差信息來(lái)至少得到共振頻率操縱變量有利地，利用頻率《s(特別是利用具有頻率的諧波信號(hào))進(jìn)行附加解調(diào)之后，輸出變量轉(zhuǎn)換單元的頻率信息變?yōu)榭捎玫?，并且附加地借助于頻率信息參考變量而從頻率信息中獲得頻率控制誤差信息項(xiàng)，其中所述頻率信息參考變量特別地是零Ηζ，其后，該頻率控制誤差信息被饋送給頻率控制器單元，從其中產(chǎn)生共振頻率操縱變I a!。優(yōu)選地，諧波頻率識(shí)別信號(hào)作為參考變量而引入或者疊加在參考變量上，或者是在輸出變量轉(zhuǎn)換單元的上游以產(chǎn)生控制誤差變量，或者是在輸出變量轉(zhuǎn)換單元的下游以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量，其后旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量作為輸入變量被饋送給第一控制器單元，其在輸出側(cè)至少產(chǎn)生正交操縱變量Sr和重置變量拓？=
有利地，服從于頻率識(shí)別信號(hào)的信息的重置變量隨后利用頻率ω s (特別是利用具有頻率的諧波信號(hào))被解調(diào)，作為其結(jié)果而獲取了頻率信息，其后，該頻率信息可用于輸出變量轉(zhuǎn)換單元，并且附加地借助于頻率信息參考變量(其特別是零OHz)而從頻率信息中獲得頻率控制誤差信息項(xiàng)，其后該頻率控制誤差信息被饋送給頻率控制器單元，從其中產(chǎn)生共振頻率操縱變量Λ優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)率信號(hào)特別地通過(guò)低通濾波而從重置變量的振幅中作為測(cè)量信號(hào)而被獲取，該測(cè)量信號(hào)基本上與所探測(cè)的旋轉(zhuǎn)率成比例。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)率傳感器被體現(xiàn)成使得其能夠檢測(cè)關(guān)于至少兩個(gè)不同軸的旋轉(zhuǎn)率，也就是說(shuō)旋轉(zhuǎn)率傳感器是“多軸”設(shè)計(jì)的。優(yōu)選地，第一和第二修整電極元件采用基本上不可移動(dòng)的方式來(lái)體現(xiàn)和安排，特別是相對(duì)于所述電極元件的各自電極表面而基本上不可移動(dòng)，并且與震動(dòng)質(zhì)量電性絕緣并且空間間隔地安排。修整電極元件便利地彼此隔開并且特別優(yōu)選地均具有相同設(shè)計(jì)。旋轉(zhuǎn)率傳感器便利地具有彼此耦合的兩個(gè)震動(dòng)質(zhì)量。有利地,第一和第二修整電極兀件均具有至少一個(gè)電極表面，所述電極表面被安排成基本上平行并相對(duì)于震動(dòng)質(zhì)量的修整表面，并且其中第一和第二修整電極元件的電極表面通常與相對(duì)的修整表面區(qū)域相關(guān)聯(lián)，和/或所述電極表面在該區(qū)域重疊，特別地與震動(dòng)質(zhì)量的偏差狀態(tài)無(wú)關(guān)，至少達(dá)到限定的振幅/偏差，特別優(yōu)選地甚至處于震動(dòng)質(zhì)量最大偏差的情況下。電極表面在這里有利地總是突起超過(guò)修整表面的相對(duì)區(qū)域。電極表面和修整表面更特別有利地基本上平面設(shè)計(jì)。微機(jī)械旋轉(zhuǎn)率傳感器優(yōu)選地被看作是微機(jī)械陀螺儀。本發(fā)明還涉及旋轉(zhuǎn)率傳感器在機(jī)動(dòng)車輛中的用途，特別地用于機(jī)動(dòng)車輛控制系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)率傳感器可以用于不同的區(qū)域來(lái)檢測(cè)一或多個(gè)旋轉(zhuǎn)率和/或借助于相應(yīng)的信號(hào)處理來(lái)檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)加速度。在本上下文中，使用優(yōu)選地是在車輛中，尤其是機(jī)動(dòng)車輛和飛行器、自動(dòng)化技術(shù)、導(dǎo)航系統(tǒng)、攝像機(jī)的圖像穩(wěn)定器、工業(yè)機(jī)器人以及游戲控制臺(tái)，并且特別優(yōu)選地應(yīng)用于本上下文中的各自對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)。對(duì)方法和旋轉(zhuǎn)率傳感器的使用更特別有利地應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車輛控制系統(tǒng)(諸如ESP)中的一個(gè)/多個(gè)偏航率傳感器和/或一個(gè)/多個(gè)偏航加速度傳感器。


在從屬權(quán)利要求以及參考附圖對(duì)示意性實(shí)施例的以下描述中可以發(fā)現(xiàn)更多的優(yōu)選實(shí)施例。在示意性的附圖中圖I示出了從修整電極元件和從質(zhì)量電極元件中構(gòu)成的電容的示例性實(shí)施例,其中修整電極元件以關(guān)于傳感器外殼位置固定的方式而體現(xiàn)，而質(zhì)量電極元件與震動(dòng)質(zhì)量連接或體現(xiàn)為其一部分；
圖2示出了基于穩(wěn)定狀態(tài)下的傅立葉系數(shù)線形的頻率信息獲取的示例性圖釋；圖3示出了方法和旋轉(zhuǎn)率傳感器的示例性原理A，其中饋送了諧波頻率識(shí)別信號(hào)；以及圖4示出了方法和旋轉(zhuǎn)率傳感器的示例性原理B，其中諧波頻率識(shí)別信號(hào)作為參考變量而被預(yù)先定義。
具體實(shí)施例方式圖I所示的由修整電極元件I和質(zhì)量電極元件2構(gòu)成的示例性電容是平行板電容，其中跨過(guò)間隙gi的一個(gè)或多個(gè)距離形成在兩個(gè)電極之間的z方向上，并且在主要模式下質(zhì)量電極元件的偏差出現(xiàn)X方向中，其中重疊面積的變化出現(xiàn)在X方向上，并且在次要模式下質(zhì)量電極的偏差出現(xiàn)在z方向。圖3作為實(shí)例而示出了根據(jù)原理A的方法和旋轉(zhuǎn)率傳感器。所述旋轉(zhuǎn)率傳感器包括控制安排3，其中電修整電壓U1, U2, U3,和U4利用該控制安排而被調(diào)節(jié)，其中已解調(diào)的控制變量Y被饋送到第一控制器單元4，所述第一控制器單元4特別地借助于使用兩個(gè)彼此相移90度的諧波信號(hào)的解調(diào)裝置5而從原始控制變量y中獲取控制變量Y，其中原始控制變量y代表其次要模式的方向中的震動(dòng)質(zhì)量的所檢測(cè)偏差。在本上下文中，控制誤差變量作為實(shí)例而利用對(duì)控制參考變量O的限定從解調(diào)控制變量Y中構(gòu)成，其后，在輸出變量轉(zhuǎn)換單元6中，根據(jù)主要模式頻率O1和次要模式頻率ω 2之間的頻率差以及至少一個(gè)阻尼參數(shù)，控制安排3將控制誤差變量動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量，標(biāo)記為Ztl,其后，旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量作為輸入變量被饋送給第一控制器單元4，所述第一控制器單元4在輸出側(cè)產(chǎn)生正交操縱變量ic和重置變量設(shè)V,以用于基于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率而至少部分地解耦正交抑制和重置震動(dòng)質(zhì)量偏差。在本上下文中，第一控制器單元4使得振幅Crs，e變?yōu)榭捎?，其與具有同主要模式相同頻率的諧波振蕩COS(Olt)相乘，結(jié)果產(chǎn)生動(dòng)態(tài)重置變量此外，控制安排3具有操縱變量轉(zhuǎn)換單元7，其根據(jù)共振頻率操縱變量，此處稱作 τ，0、正交操縱變量知，此處稱作Crc, 0、以及重置變量根據(jù)等式Ui = λ] u 了 - u c +Ii^ = λ] if τ +Uc — Us
權(quán)利要求
1.一種用于微機(jī)械旋轉(zhuǎn)率傳感器的準(zhǔn)確測(cè)量操作的方法，所述傳感器包括至少一個(gè)震動(dòng)質(zhì)量、用于以主要模式(Q1)驅(qū)動(dòng)所述震動(dòng)質(zhì)量的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備、以及共同地與所述震動(dòng)質(zhì)量直接或間接地相關(guān)聯(lián)的至少三個(gè)修整電極元件(I)，其中，在這些獨(dú)立的修整電極元件⑴中的每一個(gè)與所述震動(dòng)質(zhì)量之間施加電修整電壓(U1, U2, U3, U4),其特征在于 根據(jù)共振頻率操縱變量 τ，ο)、正交操縱變量(if, 和重置變量(fc)來(lái)設(shè)置這些電修整電壓(U1, U2, U3, U4)中的每一個(gè)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)率傳感器(I)包括至少四個(gè)修整電極元件(I)，其共同地直接或間接關(guān)聯(lián)于所述震動(dòng)質(zhì)量(2)，其中，在第一修整電極元件和所述震動(dòng)質(zhì)量之間施加第一電修整電壓，在第二修整電極元件和所述震動(dòng)質(zhì)量之間施加第二電修整電壓，在第三修整電極元件和所述震動(dòng)質(zhì)量之間施加第三電修整電壓，以及在第四修整電極元件和所述震動(dòng)質(zhì)量之間施加第四電修整電壓，其中所述第一修整電壓U1、所述第二修整電壓U2、所述第三修整電壓U3以及所述第四修整電壓U4每個(gè)都實(shí)質(zhì)上利用共振頻率操縱變量βτ、正交操縱變量ftc和重置變量fts而被設(shè)置
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述修整電極元件每個(gè)都被體現(xiàn)和安排成使得電容Cl，C2, C3和C4形成在所述第一、第二、第三和第四修整電極元件和有關(guān)震動(dòng)質(zhì)量的各自的相關(guān)質(zhì)量電極元件(2)之間,其中施加在所述修整電極元件和所述質(zhì)量電極元件之間的相關(guān)修整電壓如下
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所有所述修整電極元件質(zhì)量電極元件對(duì)(I, 2)中，Ai, ri； ti； gi和Si基本上相同。
5.如權(quán)利要求I到4中至少一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)率傳感器包括控制安排(3)，電修整電壓利用該控制安排而被調(diào)節(jié)，其中解調(diào)的控制變量(Y)被饋送給第一控制器單元(4)，所述第一控制器單元特別地借助于利用彼此相位移動(dòng)90°的兩個(gè)諧波信號(hào)從原始控制變量(y)中進(jìn)行解調(diào)(5)來(lái)獲取控制變量(Y)，其中，所述原始控制變量(y)代表其次要模式( )的方向中的所述震動(dòng)質(zhì)量的所檢測(cè)偏差。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制安排(3)具有輸出變量轉(zhuǎn)換單元(6)，其中已解調(diào)的控制變量(Y)根據(jù)主要模式頻率(Co1)和次要模式頻率(ω2)之間的頻率差和至少一個(gè)阻尼參數(shù)(α2)而被動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換，或者根據(jù)至少一個(gè)轉(zhuǎn)換常數(shù)而以恒定狀態(tài)的方式被轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)率變量和正交變量(Z，Ztl),其后，在任何情況下利用參考變量的限定，從其中形成旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量，并且隨后旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量作為輸入變量而被饋送給第一控制器單元(4)，其在輸出側(cè)至少產(chǎn)生正交操縱變量和重置變量(fis，trs，e)以用于基于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率的至少部分地解耦的正交抑制和所述震動(dòng)質(zhì)量的偏差的重置。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，利用控制參考變量的限定，從已解調(diào)的控制變量(Y)中產(chǎn)生控制誤差變量，其后所述控制安排(3)在輸出變量轉(zhuǎn)換單元￠)中根據(jù)所述主要模式頻率(O1)和所述次要模式頻率(ω2)之間的頻率差和至少一個(gè)阻尼參數(shù)(Ci2)動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換成控制誤差變量，或者根據(jù)至少一個(gè)轉(zhuǎn)換常數(shù)而以恒定狀態(tài)的方式轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量(Z，Ztl),其后，所述旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和所述正交控制誤差變量作為輸入變量被饋送給所述第一控制器單元(4)中，其在輸出側(cè)至少產(chǎn)生正交操縱變量CrQ(l)和重置變量(錢5, Crs，c)以用于基于所檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)率的至少部分地解耦的正交抑制和所述震動(dòng)質(zhì)量的偏差的重置。
8.如權(quán)利要求I到7中的至少一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)率傳感器，特別是其控制安排(3)，具有操縱變量轉(zhuǎn)換單元(7)，通過(guò)所述操縱變量轉(zhuǎn)換單元，所述修整電壓Ul，U2, U3和U4根據(jù)共振頻率操縱變量(IT、正交操縱變量Oe以及重置變量ftS而根據(jù)如下等式獲得
9.如權(quán)利要求6到8中的至少一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述輸出變量轉(zhuǎn)換單元(6)被配置成使得其能夠執(zhí)行已解調(diào)的控制變量(Y)或與其相關(guān)控制誤差變量的乘法，其依照如下轉(zhuǎn)換矩陣，
10.如權(quán)利要求6到9中的至少一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述控制安排(3)具有頻率控制單元(9)，其使之能夠根據(jù)頻率信息項(xiàng)或者根據(jù)與其相關(guān)的頻率控制誤差信息項(xiàng)而從已解調(diào)的控制變量(Y)中獲得共振操縱變量Ο '0)。
11.如權(quán)利要求4到10中的至少一個(gè)所述的方法，其特征在于，諧波頻率識(shí)別信號(hào)([lS，CCC0S(0)st))在所述控制安排⑶中產(chǎn)生或者被饋送給所述控制安排⑶，所述頻率識(shí)別信號(hào)(Cis，aC0S(0)st))具有與所述主要模式頻率(O1)不同的頻率COs，其中所述頻率識(shí)別信號(hào)(Us,ccCos(rost))被疊加在所述正交操縱變量 (,(0和/或重置變量■{Us, CFS，cx))上，其后，在借助于所述主要模式頻率(O1)和所述次要模式頻率(ω2)之間的差值利用頻率《3而進(jìn)行附加解調(diào)⑶之后，從已解調(diào)的控制變量⑴中獲取頻率信息，其后，所述頻率控制器單元(9)根據(jù)該信息或者根據(jù)與其相關(guān)的頻率控制誤差信息而至少獲得共振頻率操縱變量|ι _， τ'ο)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在利用頻率進(jìn)行附加解調(diào)(8)之后，輸出變量轉(zhuǎn)換單元(6)的頻率信息是可用的，并且附加地借助于頻率信息參考變量而從所述頻率信息中獲得頻率控制誤差信息項(xiàng)，其中所述頻率信息參考變量特別地為零Hz，其后，該頻率控制誤差信息被饋送給頻率控制器單元(9)，該頻率控制器單元從中產(chǎn)生所述共振頻率操縱變量(ατ, τ’ο)。
13.如權(quán)利要求6到10中的至少一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述諧波頻率識(shí)別信號(hào)(Yd)作為參考變量被引入或者被疊加在參考變量上，或者是在所述輸出變量轉(zhuǎn)換單元(6)的上游以產(chǎn)生所述控制誤差變量，或者是在所述輸出變量轉(zhuǎn)換單元￠)的下游以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和正交控制誤差變量，其后，所述旋轉(zhuǎn)率控制誤差變量和所述正交控制誤差變量作為輸入變量被饋送給所述第一控制器單元(4)，該第一控制器單元在輸出側(cè)至少產(chǎn)生所述正交操縱變量fSc, 和所述重置變量(is,c)a
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，服從于頻率識(shí)別信號(hào)的信息的所述重置變量 γ)隨后利用頻率《3而被解調(diào)(8)，作為其結(jié)果獲取了所述頻率信息，其后，該頻率信息可用于所述輸出變量轉(zhuǎn)換單元(6)，并且附加地借助于特別為零Hz的頻率信息參考變量而從所述頻率信息中獲得頻率控制誤差信息項(xiàng)，其后該頻率控制誤差信息被饋送給所述頻率控制器單元(9),該頻率控制器單元從中產(chǎn)生所述共振頻率操縱變量
15.一種微機(jī)械旋轉(zhuǎn)率傳感器，包括至少一個(gè)震動(dòng)質(zhì)量、用于以主要模式( )驅(qū)動(dòng)所述震動(dòng)質(zhì)量的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備以及共同地與所述震動(dòng)質(zhì)量直接或間接地相關(guān)聯(lián)的至少三個(gè)修整電極元件(I)，其中，在這些獨(dú)立的修整電極元件(I)中的每一個(gè)與所述震動(dòng)質(zhì)量之間施加電修整電壓，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)率傳感器被體現(xiàn)成使得其適于執(zhí)行如權(quán)利要求I到14中的至少一個(gè)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于微機(jī)械旋轉(zhuǎn)率傳感器的準(zhǔn)確測(cè)量操作的方法，所述傳感器包括至少一個(gè)震動(dòng)質(zhì)量、用于以主要模式(q1)驅(qū)動(dòng)震動(dòng)質(zhì)量的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備、以及共同地與震動(dòng)質(zhì)量直接或間接地相關(guān)聯(lián)的至少三個(gè)修整電極元件(1)，其中在這些獨(dú)立的修整電極元件(1)中的每一個(gè)與所述震動(dòng)質(zhì)量之間施加電修整電壓(u1,u2,u3,u4)。根據(jù)共振頻率操縱變量正交操縱變量和重置變量來(lái)調(diào)節(jié)這些電修整電壓(u1,u2,u3,u4)中的每一個(gè)。
文檔編號(hào)G01C19/56GK102893128SQ201180024349
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者M·埃格雷茲博格, A·庫(kù)吉, F·邁爾 申請(qǐng)人:大陸-特韋斯貿(mào)易合伙股份公司及兩合公司