VIBRATORY GYROSCOPE UTILIZING A NONLINEAR MODAL INTERACTION

The disclosed devices utilize nonlinearly coupled modes of vibration to provide robust inertial sensors, such as gyroscopes. This actuation mechanism introduces a wider bandwidth in the sense-mode frequency response curve, and consequently enhances robustness to parameter fluctuations due to operating conditions and fabrication imperfections. The vibratory modes of the device are designed to have distinct frequencies where the drive-mode natural frequency is twice the modal frequency of the sense mode. The nonlinear modal interaction due to internal resonance can also be magnified through nonlinearity feedback. The sense mode response can be enhanced in shape, quality factor, and bandwidth by feeding back nonlinear quadratic, cubic, etc. terms. Les dispositifs décrits emploient des modes de vibration couplés non linéairement pour réaliser des capteurs inertiels robustes, tels que des gyroscopes. Ce mécanisme d'actionnement introduit une bande passante plus large dans la courbe de réponse en fréquence du mode de détection, et renforce par conséquent la robustesse face aux fluctuations de paramètres dues aux conditions d'exploitation et aux imperfections de fabrication. Les modes vibratoires du dispositif sont conçus pour présenter des fréquences distinctes, la fréquence naturelle du mode d'excitation étant double de la fréquence modale du mode de détection. L'interaction modale non linéaire due à la résonance interne peut également être amplifiée par une réinjection de non-linéarités. La réponse en mode de détection peut être améliorée dans sa forme, son facteur de qualité et sa bande passante en réinjectant des termes non linéaires quadratiques, cubiques, etc.