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Etre
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Est-a
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Tric
(3)
[9][_]
DANS
(2)
[10][_]
Fre
(1)
[11][_]
Tre
(1)
[12][_]
Molecule
(7/ 12)
[13][_]
germanium oxide
(3)
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bismuth
(3)
[15][_]
DES
(2)
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lithium
(1)
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contrac
(1)
[18][_]
CR
(1)
[19][_]
paral
(1)
[20][_]
Substituent
(1/ 3)
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Oxy
(3)
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Polymer
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Rayon
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517823A1
Family ID 18896254
Probable Assignee Nat Res Dev
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title GYROSCOPE OSCILLANT
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS GYROSCOPIQUES OSCILLANTS.
ELLE SE RAPPORTE A UN DISPOSITIF QUI COMPORTE UN BARREAU PORTANT, PRES
DE SA PARTIE CENTRALE, DES ELECTRODES EXCITATRICES QUI FONT OSCILLER
LE BARREAU DANS UNE PREMIERE DIRECTION CONTENANT L'AXE LONGITUDINAL DU
BARREAU. DES ELECTRODES DETECTRICES 8 A 11 ET12 A 15 DETECTENT LES
OSCILLATIONS DU BARREAU DANS UN PLAN PERPENDICULAIRE AU PRECEDENT ET
CONTENANT L'AXE LONGITUDINAL DU BARREAU. CELUI-CI EST DE TYPE
PIEZOELECTRIQUE. LE DISPOSITIF EST SENSIBLE AUX ROTATIONS AUTOUR DE
L'AXE LONGITUDINAL DU BARREAU.
APPLICATION AUX GYROMETRES.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne les gyroscopes.
Elle concerne en particulier les gyroscopes oscillants, c'est-a-dire
des gyroscopes dont l'element principal mobile n'est pas un rotor mais
un barreau ou une autre structure maintenu a un etat oscillant a haute
frequence. Le principe du gyroscope oscillant a ete propose et publie
il y a deja de nombreuses annees, et on a note des le debut que cette
conception de gyroscope pouvait
jouer le role de gyrometre, d'une maniere analogue au gyros-
cope classique a rotor Dans le cas de ces derniers, lors-
qu'une vitesse de rotation existe autour de l'un des deux axes
orthogonaux qui sont perpendiculaires a l'axe du rotor, des forces
d'inertie sont creees par effet Coriolis le long de l'axe orthogonal
restant: la detection de ces forces permet une mesure de la vitesse de
rotation qui est subie En principe le fonctionnement d'un gyroscope
oscillant est analogue, l'axe d'oscillation remplacant
l'axe du rotor.
Dans les premiers gyroscopes oscillants realises et en fait dans leurs
successeurs jusqu'a une epoque recente, l'element oscillant a ete
habituellement d'un type mecanique connu, par exemple sous forme d'un
diapason Par exemple, il etait mis en vibration a une frequence de
l'ordre de quelques kilohertz par un dispositif electrostatique ou
electromagnetique.
On a note recemment que l'effet piezoelectrique
pouvait etre utilise pour l'excitation de structures cris-
tallines convenables afin qu'elles prennent des vibrations d'amplitude
bien plus faible mais de vitesse plus grande, permettant apparemment
la creation de forces d'inertie de Coriolis bien plus elevees et ainsi
de signaux plus utiles Cependant, cet avantage potentiel a ete
largement compense jusqu'a present par la complexite de la
construction
qu'on a consideree comme necessaire Par exemple, un gyros-
cope oscillant de type piezoelectrique actuellement fabrique
industriellement a une structure essentiellement discontinue et
comporte deux organes separes sous forme de plaquettes d'un cristal
piezoelectrique, avec un joint special place a la discontinuite entre
eux, le plan du premier organe etant perpendiculaire au second Le
premier cristal est
maintenu a l'etat oscillant et le second agit d'une ma-
niere tout a fait separee comme capteur car les forces d'inertie de
Coriolis, dues a une vitesse de rotation subie,
assurent sa mise en vibration dans une direction dans la-
quelle le premier-cristal ne pourrait pas vibrer.
La presente invention repose sur l'appreciation
du fait que l'utilisation de structures presentant l'ef-
fet piezoelectrique mais de configuration plus simple permet a la fois
l'utilisation de cet effet pour la mise de la structure a un premier
mode de vibration et l'utilisation
de cet effet pour la detection des forces de Coriolis eta-
blies dans la meme structure lorsqu'une vitesse de-rotation
est subie par celle-ci Les structures plus simples auxquel-
les s'applique l'invention sont sous forme d'organes allonges
depourvusde discontinuite notable sur leur longueur, et on les appelle
"structures a regularite geometrique", pour indiquer qu'il s'agit
d'organes ayant une section qui est
geometriquement reguliere, par exemple rectangulaire, circu-
laire, etc, bien que ses dimensions puissent etre variables sur la
longueur de la structure a laquelle des vibrations d'un premier type
sont appliquees et dont les vibrations
d'un autre type sont detectees.
Selon l'invention, un dispositif gyroscopique comporte une structure a
regularite geometrique presentant l'effet piezoelectrique et supportee
de facon qu'elle puisse vibrer d'une maniere appreciable dans au moins
deux
plans perpendiculaires l'un a l'autre, un dispositif met-
tant en oeuvre l'effet piezoelectrique pour la mise de la structure en
oscillation de resonance dans l'un de ces plans, etundispositif
assurant aussi la mise en oeuvre de l'effet piezoelectrique pour la
detection de forces d'inertie creees dans la structure et agissant
dans le second plan, lorsque la structure subit une vitesse de
rotation autour d'un
axe convenable.
* 2517823
La structure peut etre formee d'un monocristal d'une maniere
piezoelectrique ou au contraire elle peut comporter des elements de
cristaux differents colles les
uns aux autres.
La structure peut comprendre un barreau de section rectangulaire, par
exemple carree, de preference maintenu a ses deux extremites et ayant
des electrodes montees sur les faces opposees du barreau, pres de la
partie mediane, sur sa longueur, ces electrodes permettant
l'utilisation de l'effet piezoelectrique pour l'excitation du barreau
a un etat oscillant, le long d'un axe parallele a une pre-
miere paire de faces de la section rectangulaire, des elec-
trodes de detection etant montees contre le barreau afin qu'elles
detectent des forces d'inertie dues a l'effet Coriolis, suivant un axe
parallele aux deux autres faces de la section rectangulaire, lorsque
le barreau est soumis
a une vitesse de rotation autour de son axe longitudinal.
Sans une variante, la structure peut comprendre
un barreau ou une colonne, de preference de section circu-
laire, encastre a une premiere extremite mais dont l'autre extremite
est libre Les electrodes peuvent etre placees a la surface de cette
structure afin qu'elles l'excitent et la mettent a un etat oscillant
resonant sous forme d'une dilatation et d'une contraction radiales, et
elles sont
destinees aussi a detecter des forces oscillantes de tor-
sion (c'est-a-dire tangentielles) qui sont alors creees dans la
structure lorsqu'elle est soumise a une vitesse de rotation autour de
son axe longitudinal Dans ce cas, l'amplitude des forces tangentielles
d'oscillation qui doivent etre detectees est proportionnelle a
l'amplitude des oscillations radiales subies par la structure, et
cette amplitude peut etre accrue par-formation de l'extremite
libre de la structure avec une dimension plus grande radia-
lement que le reste de la structure, si bien que des elec-
trodes de grande dimension, permettant l'application d'une
quantite relativement elevee d'energie, peuvent etre uti-
lisees pour la mise de l'ensemble de la structure a un etat
d'oscillation radiale Inversement, les electrodes detectrices peuvent
avantageusement etre fixees a la partie principale de la colonne qui a
un rayon plus faible, car
elles sont alors plus facilement sensibles aux forces de tor-
sion creees par l'effet Coriolis sous l'action de la vitesse
de rotation qui lui est appliquee.
Dans une autre variante, la structure peut etre sous forme d'un
barreau supporte a ses deux extremites et ayant de preference une
section circulaire Cependant, a la place de la mise en simple
vibration monophasee de l'ensemble du barreau, comme une corde tendue
vibrant a sa frequence fondamentale, les electrodes excitatrices
peuvent etre disposees autour du centre de la longueur du barreau de
maniere que celui- ci subisse des oscillations" de cisaillement, une
paire de faces opposees de la section du barreau oscillant dans des
directions paralleles et
transversales mais en dephasage Lorsqu'une vitesse de-
rotation est alors appliquee en direction perpendiculaire
aux deux directions transversales et a la longueur du bar-
reau, l'effet Coriolis provoque la creation de forces d'iner-
tie agissant le long du barreau et faisant apparaitre, par effet
piezoelectrique, un champ electrique qui peut etre detecte par des
electrodes placees convenablement, de preference aussi dans la partie
centrale de la longueur
du barreau.
Dans les modes de realisation de l'invention dans lesquels le barreau
est maintenu aux deux extremites, il peut etre avantageux qu'il soit
encastre, c'est-a-dire
que tous les deplacements du barreau a ses points de main-
tien soient supprimes, mais, dans des cas convenables, les effets
gyroscopiques voulus peuvent encore apparaitre meme lorsqu'une des
extremites du barreau ou meme les deux
sont fixees d'une maniere moins totale.
Les electrodes qui excitent la structure et la mettent a une
oscillation de resonance, du fait-de son caractere piezoelectrique,
peuvent etre excitees par les
circuits electriques a reaction positive, si bien que l'am-
plitude de la vibration ainsi excitee a tendance a avoir
une valeur maximale limitee par un element actif de re-
glage de gain, par exemple un commutateur, et par le gain d'un
amplificateur Inversement, le circuit associe aux electrodes qui
detectent les forces d'inertie de Coriolis
peut avoir avoir une reaction negative afin que les elec-
trodes aient tendance a creer leur propre force de meme
amplitude mais de sens oppose et reduisent ainsi la de-
formation subie par le barreau sous l'action des forces
d'inertie.
D'autres caracteristiques et avantages de l'inven-
tion ressortiront mieux de la description qui vas suivre,
faite en reference aux dessins annexes sur lesquels les figure 1 a 5
representent un premier mode de realisation de l'invention; les figure
6 a 8 representent un second mode de realisation les-figures 9 a 11
representent un troisieme mode de realisation; et les figures 12 et 13
representent des variantes
du mode de realisation de la figure 10.
Les figures 1 et 2 representent la structure sensible du dispositif
qui est le barreau 1 Les blocs 2 et 3 assurent le support et le
maintien du barreau 1
par encastrement a ses extremites Le barreau a une sec-
tion carree sur sa longueur et il a ainsi une configuration a
regularite geometrique, et il est fabrique en une matiere
piezoelectrique telle que le lithium, le quartz
ou l'germanium oxide et de bismuth.
Des jeux d'electrodes deposes a la surface du barreau par
vaporisation, sont utilises pour la mise en vibration du barreau et
pour la transmission de signaux dont la tension est proportionnelle a
une vitesse angulaire
n appliquee autour de l'axe longitudinal Ox du barreau.
Des electrodes 4 et 5 sont deposees sur une meme surface 51 du barreau
et sont placees symetriquement de part et d'autre de la section
mediane au point O Un jeu d'electrodes identiques 6 et 7 est depose
sur la surface opposee 51 Les electrodes 4 et 6 sont reliees a une
meme borne electrique T 1 et une borne electrique T 2 relie les
electrodes 5 et 7.
Des electrodes 8 et 9 sont deposees a la surface 51 a l'extremite
gauche du barreau, et elles sont placees symetriquement de part et
d'autre de l'axe longitudinal central Un jeu identique d'electrodes 10
et 11 est depose sur l'autre surface 52, et des connexions C 1 et C 2
sont formees par liaison de l'electrode 8 a l'electrode 11 et
de l'electrode 9 a l'electrode 10 Cet arragnement d'elec-
trodes se repete a l'extremite droite du barreau, et com-
porte des connexions C 3 et C 4 formees par liaison d'electro-
des 12 et 15 d'une part et 13 et 14 d'autre part Les jeux d'electrodes
excitatrices 4 et 7,et d'electrodes detectrices
8 a 15 forment un arrangement symetrique autour de la sec-
tion mediane du barreau Des bornes T 3 et T 4 sont formees par liaison
des connexions C 1 et C 4 d'une part et C 2 et
C 3 d'autre part.
Les electrodes 8 a 15 sont protegees par rapport aux electrodes 4 a 7
par une electrode 16 qui est maintenue au potentiel de la masse La
protection est assuree par formation d'un circuit complet autour de la
section de
la poutre par les regions d'extremite de l'electrode 16.
Les regions d'extremite sont reliees par deux bandes 16 a disposees au
centre sur les faces superieure et inferieure 53 et 54; ces bandes
accroissent la composante du champ electrique que les electrodes 4 a 7
creent le long de
l'axe Oy.
On choisit la position et les dimensions des electrodes precitees afin
que le couplage electromecanique resultant de la nature
piezoelectrique du barreau 1 soit maximal. Les electrodes centrales 4
a 7 et les bandes 16 a de mise a la masse sont utilisees pour la
creation d'un champ electrique qui se concentre dans la section
mediane du barreau Ce champ est realise afin qu'il comporte
une composante importante dans la direction de l'epais-
seur (Oy) du barreau Lorsqu'une tension V est appliquee a la borne T 1
et une tension V a la borne T 2, le champ cree dans la region de la
section mediane se repartit comme indique sur la figure 3 et, a cause
de l'effet piezoelectri- que, il provoque une augmentation de longueur
des segments
de courbe L 1 et L' d'un cote du barreau et une contrac-
tion des segments de courbe L 2 et L'2 de l'autre cote du barreau Du
fait de cette deformation induite, le barreau flechit dans le plan
Oxy, et il a un noeud a son point
median O En outre, si ces tensions peuvent varier de ma-
niere sinusoidale a une frequence egale a la frequence fondamentale du
barreau, celui-ci peut etre mis a l'etat de resonance et les
deplacements du barreau peuvent etre
eleves pour de petites valeur de la tension appliquee d'am-
plitude V. Le fonctionnement du barreau a la maniere d'un gyroscope
necessite que ce barreau soit dispose afin qu'il se mette
automatiquement a la frequence de resonance et
qu'il regle l'amplitude de son deplacement a la resonance.
L'operation peut etre realisee par incorporation du barreau a un
circuit oscillateur dans lequel le gain de reaction depend de
l'amplitude Un arrangement possible de circuit est represente sur la
figure 4 sur laquelle le barreau forme une branche d'un circuit
electrique en pont auquel
il est relie par les bornes T et T 2 La capacite du con-
densateur C est choisie a la valeur de la capacite ecretee du barreau
mesuree entre les bornes T 1 et T 2, et-les valeurs
des resistances R sont choisies de maniere qu'elles satis-
fassent a la relation 1 " CR, W etant la frequence de resonance du
barreau en radians par seconde Lorsque la difference de potentiel
entre les points Bl et B 2 du pont est mesuree avec un amplificateur
differentiel AMP 1, la tension de sortie de cet amplificateur est
proportionnelle a la vitesse du barreau &#x003C;c'est-a-dire la
vitesse de variation de la flexion du barreau au cours du temps) Le
signal de sortie de cet amplificateur est alors transmis par un
2517-823
element actif de reglage de gain tel qu'un element non lineaire de
commutation S a un amplificateur AMP 2 a gain variable dont le signal
de sortie est alors utilise dans
une boucle de reaction positive contournant le barreau.
La boucle est fermee par transmission du signal de sortie
de'l'amplificateur AMP 2 au pont au point B 3 Etant donne le gain
presque infini de l'element de commutation pour les petites amplitudes
du signal d'entree, la boucle a
reaction positive assure une instabilite dynamique du bar-
reau non deforme En consequence, lorsqu'il a une petite perturbation
initiale, le barreau vibre spontanement a sa frequence de resonance et
l'amplitude augmente jusqu'a ce qu'un cycle limite soit atteint
L'amplitude de ce cycle limite est determinee par l'amortissement
interne du barreau; les caracteristiques gain-amplitude du signal
d'entree de l'element S de commutation, et le gain de l'amplificateur
AMP 2 L'amplitude du mouvement de resonance du barreau peut etre
prereglee par l'une quelconque des techniques bien connues, par
exemple par observation du signal de sortie de l'amplificateur AM Pl
et parreglage du gain de
l'amplificateur AMP 2.
Lorsqu'une rotation de vitesse angulaire N est
subie autour de l'axe longitudinal du barreau Ox, la vibra-
tion de resonance dans le plan Oxy fait apparaitre des forces
d'inertie dans la direction Oz, du fait de l'effet
Coriolis Comme la section du barreau est carree, les fre-
quencesde resonance de vibration dans les plans Oxy et
Oxz sont les memes et en consequence, en l'absence d'amortis-
sement, ces forces d'inertie provoquent la vibration du barreau a la
resonance dans le plan Oxz Ce mouvement induit provoque une
deformation elastique maximale dans les regions
des electrodes 8 a 15 et ainsi, a cause de l'effet piezo-
electrique, cree une tension apparaissant entre les bornes T 3 et T 4
Cette tension peut etre utilisee comme signal d'erreur pour le
pilotage d'une boucle de commande qui compense le mouvement de
resonance induit du fait de la
rotation de vitesse N autour de l'axe Ox.
La figure 5 represente un exemple de boucle de commande Cet
arrangement est tres analogue a celui de la figure 4, mais la reaction
utilisee est une reaction negative en fonction de la vitesse Les
bornes T et T'
3 4
sont utilisees pour la connexion du barreau au pont en des points B'2
et B'3 et le signal de sortie, transmis par un amplificateur
differentiel AMP 3 transmet le signal de reaction au pont en un point
B'3 Le condensateur C' et les resistances R' sont choisis de la meme
maniere que
pour le pont represente sur la figure 4.
Comme le signal de sortie de l'amplificateur AMP 3 est proportionnel a
la vitesse du barreau suivant l'axe Oz, cette tension de reaction
negative amortit le mouvement du barreau dans le plan Oxz En outre,
comme le barreau est excite a sa frequence de resonance, les forces du
barreau dues a l'inertie et a l'elasticite se compensent et le
mouvement est limite par l'amortissement interne dans la matiere et
l'amortissement du a la boucle
de reaction En consequence, lorsque le gain de l'amplifi-
cateur AMP 3 est important au point que l'amortissement applique est
bien superieur a celui qui est du a la matiere,
la tension de sortie de l'amplificateur AMP 3 est une me-
sure directe de la vitesse subie de rotation si bien que la lecture du
voltmetre V indique la vitesse subie et le
dispositif dans son ensemble peut etre utilise comme gyro-
metre a un axe.
Sur les figures 6 a 8, la structure sensible comporte une tige
circulaire 20 serree rigidement a une premiere extremite contre une
base robuste 21 Un disque 22 est solidaire de la tige 20 et il forme
ensemble un arrangement a symetrie axiale autour de l'axe longitudinal
OZ L'ensemble est fabrique dans un monocristal d'germanium oxide et de
bismuth, l'axe principal Oz du cristal coincidant avec l'axe
longitudinal OZ du dispositif Les autres axes principaux du cristal
sont representes par
les reference Ox et Oy.
Quatre electrodes identiques 23, 24, 25 et 26
sont deposees symetriquement a la face superieure du dis-
que 22 et sont disposees, par rapport aux axes cristallins
Oz et Oy, comme represente sur la figure 7, les axescen-
traux des electrodes adjacentes etant decales par rapport aux axes Ox
et Oy de 45 degres Des electrodes analogues
27 a 30 sont deposees a la face inferieure du disque 22.
Des electrodes 23, 25, 28 et 30 sont alors reliees electri-
quement a une borne T et les electrodes 24, 26, 27 et
29 a une borne T 6.
Quatre electrodes identiques 31, 32, 33 et 34 sont aussi deposees sur
la tige comme represente sur les
figures 6 et 8 Dans-ce cas, les axes centraux des elec-
trodes adjacentes coincident avec les axes Ox et Oy, et leurs axes
longitudinaux sont paralleles a l'axe Oz Les electrodes 31 et 33 sont
reliees a une borne T et les
electrodes 32 et 34 a une borne T 8.
Le disque 22 est excite de facon continue par application d'une
tension sinusoidale entre les bornes T et T Etant donne la
configuration des electrodes et
6
la taille du cristal, cette tension fait apparaitre, a l'interieur du
disque, un champ electrique aligne sur l'axe Oz Ce champ provoque une
expansion et une contraction
du disque Ainsi, l'utilisation d'un circuit en pont ana-
logue a celui decrit en reference a la figure 4 permet la mise en
vibration radiale du disque, a sa frequence de resonance et avec une
amplitude prereglee Les dimensions
du disque 22 et de la tige 20 sont alors choisies de ma-
niere que la frequence de resonance, pour les vibrations de torsion de
l'ensemble comprenant la tige et le disque, autour de l'axe Oz, soit
egale a la frequence de resonance du disque 22 seul, pour une
vibration radiale Lorsque cette adaptation est realisee, une vitesse
de rotation 52 autour de l'axe Oz provoque l'apparition de vibrations
de torsion a la resonance dans la tige du fait du mouvement
radial du disque (effet Coriolis) Etant donne l'arrange-
ment des electrodes sur la tige et la nature piezoelectrique de la
matiere, ce mouvement de torsion fait apparattre 1 1
une tension entre les bornes T 7 et T Lorsque cette ten-
sion est utilisee pour le pilotage d'un circuit de commande du type
represente sur la figure 5, une mesure de la vitesse
angulaire peut etre obtenue.
Sur les figures 9 a 12, la structure sensible comporte une plaque
rectangulaire 40 formee d'un cristal
d'germanium oxide et de bismuth Les axes Oxyz represen-
tent les axes principaux du cristal, convenablement disposes, l'axe Oy
etant'perpendiculaire au plan de la plaque et les Ox et Oz etant
paralleles a ses bords L'epaisseur de la plaque est superieure dans la
region centrale 41
a l'epaisseur aux extremites 42 et 43 La plaque est sup-
portee a ses extremites par fixation a un dispositif con-
venable (non-represente) On pourra noter, dans la suite du present
memoire, que la nature de ceesupport n'est pas primordiale. Le
pilotage peut etre assure par des electrodes 44 et 45 deposees sur les
faces superieure et inferieure de la partie en saillie de la plaque
comme indique sur la figure 10 Lorsqu'une tension V est appliquee
entre les bornes T 9 et T 10 qui relient les electrodes 44 et 45, il
apparait un champ electrique dans la direction Oy et
ce champ, etant donne la nature piezoelectrique de la ma-
tiere, provoque un deplacement transversal de la plaque
dans le plan yz Le type de deplacement obtenu est sche-
matiquement represente sur la figure 11, et on considere
qu'il s'agit d'un cisaillement horizontal.
La plaque peut donc etre mise en resonance en mode de cisaillement
horizontal dans son epaisseur, par liaison des bornes T 9 et T 10 a un
circuit en pont analogue a celui de la figure-4 L'epaisseur a et la
longueur 1
de la partie en saillie, ainsi que l'epaisseur b des re-
gions d'extremite de la plaque 40, sont choisies afin que le mouvement
de resonance soit concentre dans les regions centrales de la plaque On
doit choisir une frequence de resonance dont la valeur est inferieure
a la frequence
de coupure associee a la propagation des ondes de cisail-
lement horizontal dans les regions d'extremite de la pla-
que Lorsque la frequence est ainsi selectionnee, on cons
tate que le mouvement du aux ondes de cisaillement horizon-
tal diminue exponentiellement lorsque la distance aux extre-
mites 42 et 43 du barreau diminue, et devient negligeable au niveau
des supports L'utilisation de cette propriete
constitue un "piegeage d'energie" et permet la determina-
tion de la frequence de resonance independamment de la nature du
support de la plaque Ce facteur presente une
importance car il supprime toute influence de l'amortis-
sement et de l'elasticite dans la structure de support
sur les caracteristiques du gyroscope.
Lorsqu'une vitesse de rotation R est alors subie autour de la normale
Oy a la plaque, des forces d'inertie apparaissent dans la direction Ox
du fait du mouvement
de cisaillement le long de l'axe Oz et de l'effet Coriolis.
Ces forces d'inertie font apparattre un champ electrique dans la
direction Oz Des electrodes 46 et 47 sont deposees symetriquement sur
la face superieure de la plaque 40 et
des electrodes 48 et 49 sont deposees d'une maniere identi-
que a la face inferieure Des bornes T 1 i et T 12 relient les
electrodes 46 et 48 d'une part et 47 et 49 d'autre part, et c'est la
tension creee entre ces bornes qui est utilisee pour la detection du
champ electrique Oz et en consequence de la vitesse angulaire Un
circuit electrique analogue a celui de la figure 5 peut etre utilise
pour
la mesure de cette tension.
La figure 12 represente une variante de configu-
ration dans laquelle des electrodes 50 et 51 sont deposees sur les
faces superieure et inferieure de la plaque 40, a peu pres a
mi-distance entre les extremites supportees de la plaque, et sont
utilisees pour l'excitation a la resonance, et les electrodes 52 et 53
de detection sont deposees sur les bords avant et arriere de la plaque
Dans la variante representee sur la figure 13, la plaque 40 est
maintenue au potentiel de la masse et, a peu pres a mi-distance entre
ses extremites supportees, un ensemble
multicouche est forme par association de plaques ou elec-
trodes metalliques 61 et 62, de plaques piezoelectriques
63 et 64 et de la plaque 40 elle-meme Les proprietes piezo-
electriquesde la plaque 63 sont choisies afin que, lorsque la tension
est appliquee a la plaque metallique 61, l'ensem- ble multicouche
presente un mouvement de cisaillement dans
le plan yz, analogue a celui decrit en reference a la fi-
gure 11 L'ensemble peut donc etre mis a la resonance a un mode de
cisaillement dans l'epaisseur, par connexion
des plaques 61 et 40 aux bornes d'un circuit en pont ana-
logue a celui de la figure 4 Comme dans le mode de realisa-
tion-de l'invention represente sur la figure 9, les dimen-
sions a, 1 et b sont choisies afin que le mouvement se
concentre autour de la partie de la plaque 40 qui est com-
prise au centre entre ses extremites supportees Lors-
qu'une vitesse de rotation R est alors subie autour de
l'axe Oy, des forces d'inertie sont creees dans la direc-
tion Ox et ces forces creent une charge electrique dans la plaque
piezoelectrique 64, cette charge pouvant alors etre utilisee pour la
determination de la vitesse angulaire subie.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Dispositif gyroscopique, du type qui comporte une structure
presentant un effet piezoelectrique et sup- portee afin qu'elle puisse
etre mise a un etat oscillant par vibration dans au moins deux plans
perpendiculaires l'un a l'autre, un dispositif ( 4-7) mettant en
oeuvre l'ef- fet piezoelectrique pour la mise de la structure en
oscil- lation de resonance dans l'un de ces plans, et un dispo- sitif
( 8-15) utilisant l'effet piezoelectrique pour la formation d'un
signal electrique representatif des forces d'inertie ainsi creees dans
la structure et actif dans le second plan, a la suite de l'effet
Coriolis lorsque la structure subit une vitesse angulaire suivant un
axe convenable, ledit dispositif gyroscopique etant caracterise en ce
que la structure est un organe allonge ( 1) ne pre- sentant pas de
discontinuite notable sur sa longueur et ayant une regularite
geometrique.
2 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que la
structure est formee d'un monocristal d'une 2.0 matiere
piezoelectrique.
3 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que la
structure comporte des elements de plusieurs cristaux d'une matiere
piezoelectrique.
4 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que la
structure comporte un barreau ( 1) de section rectangulaire maintenu a
ses deux extremites, des electrodes d'excitation ( 4-7) montees contre
le barreau pres de la partie mediane de celui-ci afin que l'effet
piezoelectrique assure l'excitation-du barreau a un etat oscillant
dans une premiere direction perpendiculaire a l'axe longitudinal du
barreau, et des electrodes detectrices ( 8-15) placees contre le
barreau et-destinees a detecter des signaux elec- tric representatifs
des forces d'inertie qui sont etablies lorsque le barreau subit une
rotation autour de Son axe longitudinal, ces forces agissant dans une
seconde direc- tion qui est perpendiculaire a la fois a la premiere
direc- tion et a l'axe longitudinal du barreau.
5 Dispositif gyroscopique selon la revendication 1, caracterise en ce
que la structure comporte un barreau ( 20, 22) encastre a une premiere
extremite mais dont l'au- tre extremite est fixe, des electrodes
excitatrices ( 23- 30) sont placees a la surface de la structure afin
qu'elles excitent celle-ci a un etat oscillant a la resonance, par
dilatation et contraction dans des directions radiales par rapport a
l'axe du barreau, et des electrodes detectri- ces ( 31-34) sont
montees sur la structure afin qu'elles detectent des signaux
electriques representatifs des forces d'inertie qui s'etablissent dans
la structure suivant des courbes ayant des directions tangentielles a
l'axe lorsque la structure subit une rotation autour de cet axe.
6 Dispositif selon la revendication 5, caracterise en ce que
l'extremite libre ( 22) du barreau a une forme geometrique analogue a
celle du reste du barreau mais plus grande radialement, et les
electrodes excitatrices ( 23- ) sont placees a l'extremite libre plus
grande radialement, et les electrodes detectrices ( 31-34)
sont-placees sur la partie radialement plus petite de la structure,
plus proche de l'extremite encastree.
7 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que la
structure comporte un barreau ( 40) encastre a ses deux extremites,
des electrodes excitatrices ( 44, 45) placees pres du centre de la
longueur du barreau et cooperant avec l'effet piezoelectrique afin
qu'elles met- tent le barreau a un etat oscillant par cisaillement,
deux faces opposees des parties de la section du barreau adja- centes
a ces electrodes oscillant dans des directions paral- leles mais avec
un dephasage, et des electrodes detectrices ( 46-49) disposees de
maniere qu'elles detectent des signaux electriques representatifs des
forces d'inertie qui sont creees dans la structure et qui agissent
suivant la longueur du barreau lorsque celui-ci subit une rotation en
direction- normale aux directions des oscillations appliquees et de la
longueur du barreau
8 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que le
dispositif destine a mettre la structure a un etat-oscillant a la
resonance est pilote par un cir- cuit electrique mettant en oeuvre une
reaction positive et contenant un element actif (S) de reglage de gain
de maniere que l'amplitude des vibrations excitees par le dispositif
tende vers une valeur maximale limitee par cet element et par le gain
d'amplification du circuit.
9 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que le
dispositif destine a former un signal elec- tric representatif des
forces d'inertie creees dans la structure est associe a un circuit
electrique mettant en oeuvre une reaction negative, si bien que les
signaux elec- tric crees par le circuit ont tendance a s'opposer aux
mouvements vibratoires qui en sont la cause, et qu'ils amortissent ces
mouvements de la structure et reduisent au minimum ainsi la
deformation subie par la structure sous l'action des forces d'inertie.
? ?
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the relative positions of currently selected key terms within the full
document length.<br/><br/>You can then click the markers to jump to
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you know whereabouts in the document they occur. [26][_]
Open a preview window.<br/><br/>This window will provide a preview of
any discovery (or vertical marker) when you mouse over
it.<br/><br/>The preview window is draggable so you may place it
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