• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Ein Winkelgeschwindigkeitssensor (11) besitzt eine Einstellschaltung (18) zum Einstellen der Amplitude eines entsprechend einer Verschiebung jeweiliger Armabschnitte, die in der X-Achsenrichtung vibrieren, erzeugten Erfassungssignals. Das eingestellte Signal wird als Vergleichsbezugssignal in Operationsverstärker der Verstärkungsschaltungen (22a, 22b) der ersten Stufe eingegeben. Gleichzeitig wird das in die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse eingegebene Vergleichsbezugssignal durch den Betrieb (imaginärer Kurzschluß) der Operationsverstärker angelegt und dient zum Versetzen des Signals einer fremden Vibrationskomponente, so daß ein fremdes Signal des Vibrators eingestellt werden kann.
    公开号:DE102004012274A1
    申请号:DE102004012274
    申请日:2004-03-12
    公开日:2004-09-23
    发明作者:Kenji Kariya Kato
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:G01P9-04
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteinen Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor zum Vibrieren einesVibrators in einer Ansteuerungsachsenrichtung durch Anlegen einerAC-Spannung von einer Ansteuerungsschaltung an den Vibrator undzum Erzeugen eines Winkelgeschwindigkeitssignals durch Erfassendes einer Verschiebung des Vibrators, die in einer Erfassungsachsenrichtungsenkrecht zur Ansteuerungsachsenrichtung auftritt, entsprechenden Signals.
    [0002] Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensoren werdenverwendet, um eine Drehung, einen Seitenschlupf etc. von Fahrzeugenzu erfassen. Z.B. wird gemäß einemFahrzeugstabilisierungssteuersystem oder einem Vierradlenkwinkelsteuersystemder Seitenschlupf eines Fahrzeugs auf der Grundlage einer Winkelgeschwindigkeitoder ähnlichem,die von einem Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor erfaßt wird,erfasst, um einen Abnormitätszustanddes Fahrzeugs zu erfassen, und es wird eine Bremse auf der Grundlagedes Erfassungsergebnisses gesteuert, so daß das Fahrzeug sicher gefahrenwerden kann.
    [0003] Bei Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensorenwird eine AC-Spannung von einer Ansteuerschaltung an einen Vibratorangelegt, um den Vibrator in einer Ansteuerungsachsenrichtung anzusteuern,es wird das Signal, das einer Verschiebung des Vibrators, die ineiner Erfassungsachsenrichtung senkrecht zur Ansteuerachsenrichtungauftritt, erfasst, und es wird ein Winkelgeschwindigkeitssignalauf der Grundlage des der erfaßtenVerschiebung entsprechenden Signals erzeugt.
    [0004] Die Geschwindigkeit eines Objektsmit einer Masse M in der X-Achsenrichtung wird durch einen v-Vektordargestellt, die Richtung senkrecht zur v-Richtung wird als Y-Achsenrichtung festgelegt,und die Richtung senkrecht zur X-Achse und zur Y-Achse wird alsZ-Achse festgelegt. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um dieZ-Achse erzeugt wird, wirkt eine Corioliskraft 2 · M · (Ω X v) inder Y-Achsenrichtungauf das Objekt. Hierbei stellt Ω denVektor in Z-Achsenrichtung dar, und "X" stelltdas äußere Produktdar. Daher tritt eine Verschiebung in der Erfassungsachse (Y-Achse)auf, da der Vibrator in der Ansteuerungsachsenrichtung (X-Achse)vibriert wird, das Signal, das der Verschiebung, die im Vibratorin der Erfassungsrichtung (Y-Achse) auftritt, entspricht, wird erzeugt,und schließlichwird ein Winkelgeschwindigkeitssignal auf der Grundlage des derVerschiebung des Vibrators entsprechenden Signals erzeugt.
    [0005] Die Signalkomponente der Corioliskraftist proportional zur Geschwindigkeit v des Objekts. Daher erscheint,wenn der Vibrator mit einer vorbestimmten Frequenz vibriert wird,die Signalkomponente als eine Komponente, deren Phase gegenüber derVerschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators um90 Grad verschoben ist, wie wenn sie in der Erfassungs-Achsenrichtungvibriert.
    [0006] Es wurde bei dieser Art von Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensorherausgefunden, daß sogar dann,wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse wirkt, aufgrundeines Effekts wie z.B. eines mechanischen Dimensionsfehlers oder ähnlichem beimVibrator eine fremde oder unnötigeVibrationskomponente in der Erfassungsachsenrichtung erscheint.Diese fremde Vibrationskomponente wird durch eine externe Störung wiez.B. einer Temperatur oder ähnlichemverändert,und somit wird der Vibrator im allge meinen so eingestellt, daß die fremdeVibration verringert wird. Wenn keine derartige Einstellung erfolgt,wird die Fahrcharakteristik des Fahrzeugs im obigen System auf bemerkenswertunstabile Weise gesteuert, was nicht wünschenswert ist.
    [0007] Daher beschreibt das US-Patent 5,987,987 ( JP-A-11-351874 ) ein Verfahren zur Einstellungeiner fremden Vibration des Vibrators eines Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors.Gemäß diesemEinstellungsverfahren kann eine fremde Vibration, die in der Erfassungsachsenrichtungdes Vibrators auftritt, durch mechanisches Trimmen bzw. Beschneidender Gratlinie des Basisabschnitts des Vibrators, wie es in 5 gezeigt ist, verringertwerden.
    [0008] Das Verfahren zum mechanischen Trimmen derGratlinie des Basisabschnitts des Vibrators benötigt jedoch eine Trimmeinrichtungzum Trimmen des Vibrators und eine Saugvorrichtung zum Absaugen vonbeim Trimmen entstandenem Staub, der bei einer derartigen Einstellungsvorgehensweiseim Sensorhauptkörperam Vibrator absorbiert wird. Außerdemist es schwierig, die fremde Vibration erneut einzustellen, wennein Einstellfehler aufgrund einer übermäßigen Trimmung bzw. Beschneidungdes Vibrators auftritt. Zusätzlichkann eine derartige Trimmung des Vibrators eine mechanische Beschädigung desVibrators verursachen.
    [0009] Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,einen Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor bereitzustellen, derweder einen Trimmer noch eine Saugvorrichtung bei der Einstellungbenötigt,eine erneute Einstellung ermöglichtund außerdemeinen Vibrator nicht mechanisch beschädigt.
    [0010] Die Aufgabe wird mit den Merkmalendes unabhängigenAnspruchs 1 gelöst.Die abhängigenAnsprüchesind auf bevorzugte Ausführungsformender Erfindung gerichtet.
    [0011] Erfindungsgemäß erzeugt eine erste Erfassungsschaltungein Signal, das einer Verschiebung eines von einer Ansteuerungsschaltungangesteuerten Vibrators in Richtung der Ansteuerungsachse entspricht,und eine zweite Erfassungsschaltung erzeugt ein einer Vibrationsverschiebung,die in der Erfassungsachsenrichtung auftritt, entsprechendes Signal.Eine Einstellschaltung stellt die Amplitude des Signals entsprechendder Verschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung, die von derersten Erfassungsschaltung erfaßtwird, in derselben Phase oder in der umgekehrten Phase ein und führt dassomit eingestellte Signal als Vergleichsbezugssignal der Verstärkungsschaltungan der ersten Stufe der zweiten Erfassungsschaltung zu.
    [0012] Eine Signalkomponente der Corioliskraft wirktin der Erfassungsachsenrichtung als Komponente, deren Phase gegenüber derVerschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators um 90Grad verschoben ist. Eine fremde Vibrationskomponente besitzt dieselbePhase wie oder die umgekehrte Phase zu derjenigen der Verschiebungin der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators. Daher wird dieVerschiebung in der Ansteuerungsachsenrichtung des Vibrators alsVergleichsbezugssignal der Verstärkungsschaltungder ersten Stufe zugeführt,wobei sie durch die Einstellschaltung auf dieselbe Phase oder umgekehrtePhase eingestellt wird, die die Verschiebung in der Ansteuerachsenrichtung desVibrators aufnimmt, und die Signalkomponente der fremden Vibrationskomponentewird in der Verstärkungsschaltungder ersten Stufe der zweiten Erfassungsschaltung versetzt bzw. miteinem Versatz versehen (offset). Somit wird nur die Signalkomponente,die dieselbe Phase wie die Corioliskraft aufweist, erfaßt. Dementspre chendkann der Sensor der vorliegenden Erfindung eine erneute Einstellung durchführen undnur die Signalkomponente erfassen, die dieselbe Phase wie die Corioliskraftaufweist, ohne eine Trimmeinrichtung oder eine Saugvorrichtung beider Einstellung zu benötigenund ohne den Vibrator mechanisch zu beschädigen.
    [0013] Die obigen und weitere Vorteile dervorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detailliertenBeschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht.Es zeigen:
    [0014] 1 eineschematische Darstellung eines Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensorgemäß der erstenAusführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt,
    [0015] 2 eineschematische Darstellung einer fremden Vibrationskomponente,
    [0016] 3 eineschematische Darstellung eines Teils eines Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensors gemäß der zweitenAusführungsformder vorliegenden Erfindung,
    [0017] 4 eineschematische Darstellung orthogonaler fremder Vibrationskomponenten,und
    [0018] 5 eineschematische Darstellung des Standes der Technik.
    [0019] Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformender vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungenbeschrieben.
    [0020] Ein in 1 gezeigterVibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 gemäß der erstenAusführungsformist vom piezoelektrischen Typ. Wenn der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 alsGierratensensor verwendet wird, erzeugt er ein Winkelgeschwindigkeitssignal,wenn sich ein Fahrzeug dreht bzw. rotiert.
    [0021] Der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 besitzteinen Vibrator 12. Der Vibrator 12 weist ein piezoelektrischesElement aus z.B. PZT-Keramiken oder ähnlichem als Hauptkörper auf.Er ist in Form einer Abstimmgabel ausgelegt, so daß ein Paar Armabschnitte 12a und 12b längs derZ-Achse parallel so angeordnet sind, dass sie sich einander gegenüberliegenund am Basisendabschnitt 12c miteinander verbunden sind.Jeder der Armabschnitte 12a und 12b ist so ausgelegt,daß ereine rechtwinklige Säulengestaltaufweist. Eine Erfassungselektrode 12d zur Erfassung derVerschiebung in der X-Achsenrichtung eines Armabschnittes 12a, 12b istan dem oberen Abschnitt der Oberflächenseite (Vorderseite) einesjeweiligen Armabschnitts 12a, 12b ausgebildet,und außerdemist eine Ansteuerelektrode 12e zum Ansteuern der Armabschnitte 12a und 12b inder X-Achsenrichtungam unteren Abschnitt eines jeweiligen Armabschnitts 12a, 12b ausgebildet.Die X-, Y- und Z-Achse sind orthogonal zueinander.
    [0022] Außerdem sind Erfassungselektroden 12f zurErfassung der Verschiebung in der Y-Achsenrichtung an den oberenAbschnitten der äußeren Oberflächen (Seitenflächen) derArmabschnitte 12a und 12b ausgebildet, und Anschlusselektroden 12g sind anden oberen Abschnitten der Armabschnitte 12a und 12b ander Vorderflächenseiteausgebildet. Die Erfassungselektroden 12f sind mit einerjeweiligen Anschlusselektrode 12g verbunden.
    [0023] Die Erfassungselektroden 12d,die Ansteuerelektroden 12e und die Anschlusselektroden 12g sindverdrahtet, so dass Signale ausgegeben werden können und eine Ansteuerungswechselspannung angelegtwerden kann. Eine Masseelektrode (GND) ist an der im wesentlichengesamten Oberflächeder Hinterflächenseite(Rückseite)der Armabschnitte 12a und 12b ausgebildet, umeine Bezugsspannung bereitzustellen.
    [0024] Die Erfassungselektroden 12d sindmit dem Eingangsanschluß einerVerstärkungsschaltung(erste Erfassungsschaltung) 13 verbunden, die ein erstes Erfassungssignalentsprechend einer Verschiebung des Vibrators 12 erzeugt.Dieser Ausgang der Verstärkungsschaltung 13 wirdeiner Amplitudenpegelsteuerschaltung 14 zugeführt, dieeine automatische Verstärkungssteuerung(AGC) aufweist. Die Verstärkungsschaltung 13 weisteine Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungauf (Strom i, Spannung v), bei der ein invertierender Eingangsanschluß und ein Ausgangsanschluß einesOperationsverstärkers 13a über einenWiderstand 13b miteinander verbunden sind, während einnicht invertierender Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 13a mitGND (Masse) verbunden ist und ein invertierender Eingangsanschlussdirekt mit den Erfassungselektroden 12d verbunden ist.Die Pegelsteuerschaltung 14 ist eine Verstärkungsschaltungzum Steuern der Amplitude auf eine vorbestimmte Amplitude.
    [0025] Der Ausgang der Pegelsteuerschaltung 14 wirdeiner 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 zugeführt. DieAusgangssignalspannung der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 unddie durch Invertieren und Verstärkender Ausgangssignalspannung einer Invertierungs- und Verstärkungsschaltung 16 erhalteneSignalspannung werden den Ansteuerelektroden 12e zugeführt, sodaß dieseSignalspannungen eine zueinander entgegengesetzte Phase aufweisen.Die der Ansteuerungsschaltung 17 entsprechende Schaltungbesteht aus der Pegelsteuerschaltung 14, der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 undder Invertierungs- und Verstärkungsschaltung 16,wobei die Eingangs-/Ausgangsbeziehung wie oben beschrieben erhaltenwird.
    [0026] Im folgenden wird der Vibrationsbetriebim stationärenZustand, wenn der Vibrator 12 in der X-Achsenrichtung vibriert,beispielhaft beschrieben.
    [0027] Im allgemeinen besitzt der Vibrator 12 eine charakteristischeFrequenz, und die maximale Amplitude der Verschiebung in der X-Achsenrichtung kanndurch Ansteuern und Vibrieren des Vibrators 12 in der X-Achsenrichtungmit der der charakteristischen Frequenz entsprechenden Resonanzfrequenz erreichtwerden. Gleichzeitig wird im stationären Zustand, in dem die maximaleAmplitude erhalten wird, die Vibrationsverschiebung um 90 Grad inBezug auf die Amplitude der angelegten Ansteuerspannung in der Phaseverschoben, d.h. in der Phase verzögert.
    [0028] Eine selbstanregende Oszillationsschaltung istzum Ansteuern des Vibrators 12 mit der Resonanzfrequenz,bei der die maximale Amplitude erzeugt wird, ausgelegt. AC-Ansteuerungsspannungen,die eine zueinander entgegengesetzte Phase aufweisen (in der Phaseum 180 Grad verschoben), werden von der Ansteuerungsschaltung 17 andie Ansteuerelektroden 12e, die an den inneren Abschnittender Armabschnitte 12a, 12b ausgebildet ist, unddie Ansteuerelektrode 12e, die an den äußeren Abschnitten der Armabschnitte 12a, 12b ausgebildet ist,angelegt. Gleichzeitig kontrahieren, wenn sich die inneren Abschnitteder Armabschnitte 12a und 12b des Vibrators 12 inder Z-Achsenrichtungausdehnen, die äußere Abschnitteder Armabschnitte 12a und 12b in der Z-Achsenrichtung.Im Gegen satz dazu dehnen sich die äußeren Abschnitte in der Z-Achsenrichtung aus,wenn die inneren Abschnitte in der Z-Achsenrichtung kontrahieren, wodurchdie Spitzenabschnitte der Armabschnitte 12a und 12b des Vibrators 12 inder X-Achsenrichtung vibriert werden. Gleichzeitig werden diejenigenStellen der Armabschnitte 12a und 12b, die denAnordnungspositionen der Erfassungselektroden 12d entsprechen, inVerbindung mit der Ausdehnung/Kontraktion in der Z-Achsenrichtungderjenigen Stellen der Armabschnitte 12a und 12b,die der Anordnungsposition der Ansteuerelektroden 12e entsprechen,gedehnt/kontrahiert. Es wird ein Verzerrungssignal als zeitliche Änderungder Ladungsmenge (Strom), die durch einen piezoelektrischen Effektin den Erfassungselektroden 12e auftreten, erzeugt, wenndie Stellen der Armabschnitte 12a und 12b (dieinneren Abschnitte der Armabschnitte) an den Anordnungspositionender Erfassungselektroden 12d in der Z-Achsenrichtung gedehnt/kontrahiertwerden. Dieses Verzerrungssignal wird einer Strom/Spannungswandlungund Verstärkungdurch die Verstärkungsschaltung 13 unterzogen.Dementsprechend verstärktdie Verstärkungsschaltung 13 dasVerzerrungssignal als Signal, das der Vibrationsverschiebung derArmabschnitte 12a und 12b des Vibrators 12 inder X-Achsenrichtungentspricht.
    [0029] Das somit erzeugte Signal wird sogesteuert, daß esdurch die Pegelsteuerschaltung 14 verstärkt wird, so daß derenAmplitude festgelegt ist, die obige Phasenverschiebung wird durchdie 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 15 korrigiert, und diese Spannungwird wiederum den Ansteuerelektroden 12e zugeführt. Dieselbstanregende Oszillationsschaltung ist somit als Ansteuerungssystemaufgebaut. Wenn die AC-Spannung von der Ansteuerungsschaltung 17 anden Vibrator 12 angelegt wird, tritt eine Vibration miteiner vorbestimmten Resonanzfrequenz in der X-Achsenrichtung entsprechend der Anordnungsrichtungder Armabschnitte 12a und 12b auf, und die Vibrationdes Vibrators 12 in der X-Achsenrichtung wird aufrechterhalten.
    [0030] Der Ausgang der Verstärkungsschaltung 13 wirdals Erfassungssignal der Vibration erzeugt, und dieses Erfassungssignalwird dem Eingangsanschluß 18a einerEinstellschaltung 18 zugeführt. Die Einstellschaltung 18 weisteine erste Einstellschaltung 19 an der ersten Stufe undeine zweite Einstellschaltung 20 an der zweiten Stufe auf.Die Einstellschaltung 18 wird verwendet, um die Amplitudedes Erfassungssignals auf dieselbe Phase oder umgekehrte Phase einzustellen.Die erste Einstellschaltung 19 ist an der ersten Stufeder Einstellschaltung 18 vorgesehen, und die Amplitudedes Erfassungssignals wird durch deren elektrischen Aufbau auf dieselbePhase oder umgekehrte Phase eingestellt. Dieses eingestellte Signalwird der zweiten Einstellschaltung 20 an der zweiten Stufeund außerdemeiner Erfassungsschaltung (zweite Erfassungsschaltung) 21 zugeführt. Wiespäterbeschrieben wird, ist die Erfassungsschaltung 21 vorgesehen,um ein zweites Erfassungssignal entsprechend der Vibrationsverschiebungin der Y-Achsenrichtung des Vibrators 12 zu erzeugen.
    [0031] Die erste Einstellschaltung 19 istso ausgelegt, daß dernicht invertierende Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 19a mitGND verbunden ist, der invertierende Eingangsanschluß und derAusgangsanschluß desOperationsverstärkers 19a über einenWiderstand 19b miteinander verbunden sind und das Erfassungssignalder Verstärkungsschaltung 13 über denWiderstand 19c dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 19a zugeführt wird.Außerdemist die gesamte Widerstandskomponente eines veränderbaren Widerstands 19d mitdrei Anschlüssenzur Einstellung zwischen den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 19a undden Eingangsanschluß 18a derersten Einstellschaltung 19 für das Erfassungssignal geschaltet.
    [0032] Das Ausgangssignal der ersten Einstellschaltung 19 wirdvon dem Widerstandswerteinstellanschluß des veränderbaren Widerstands 19d ausgegeben.Dementsprechend wird der Widerstandswerteinstellanschluß des veränderbarenWiderstands 19d extern eingestellt, um dessen Widerstandswerteinzustellen, so daß dieAmplitude des Erfassungssignals der Verstärkungsschaltung 13 in Phase(0 Grad) oder in umgekehrte Phase (180 Grad) eingestelltwerden kann.
    [0033] Das Ausgangssignal der ersten Einstellschaltung 19 wirdder zweiten Einstellschaltung 20 zugeführt. Die zweite Einstellschaltung 20 weisteinen Operationsverstärker 20a,Widerstände 20b und 20c undeine Invertierungs- und Verstärkungsschaltungzum Verstärkendes Ausgangssignals der ersten Einstellschaltung 19 mitz.B. -1 auf. Dieses Ausgangssignal wird der zweiten Erfassungsschaltung 21 zugeführt.
    [0034] Die zweite Erfassungsschaltung 21 besitztin der ersten Stufe Strom/Spannungs-Wandlungsschaltungen 22a und 22b undin der zweiten Stufe eine Differenzverstärkungsschaltung 23.Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22a istso ausgelegt, daß dasAusgangssignal vom Ausgangsanschluß eines Operationsverstärkers 22aa über einenWiderstand 22ab zum nicht invertierenden Eingangsanschlusszurückgeführt wird,und das Ausgangssignal der ersten Einstellschaltung 19 wirdals Vergleichsbezugssignal in den nicht invertierenden Eingangsanschlussdes Operationsverstärkers 22aa eingegeben.Der nicht invertierende Eingangsanschluss der Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22aa ist direktmit der Anschlusselektrode 12g des Armabschnitts 12a verbunden.
    [0035] Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22b istso ausgelegt, daß dasAusgangssignal des Ausgangsanschlusses des Operationsverstärkers 22ba über einenWiderstand 22bb zum invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers zurückgeführt wird,und das Ausgangssignal der zweiten Einstellschaltung 20 wirdals Vergleichsbezugssignal in den nicht invertierenden Eingangsanschlussdes Operationsverstärkers 22ba eingegeben.Der invertierende Eingangsanschluß der Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22bb ist direktmit der Anschlusselektrode 12g des Armabschnitts 12b elektrischverbunden.
    [0036] Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b besitzeneine Verbindung zu den jeweiligen Armabschnitten 12a und 12b.Verzerrungssignale, die auftreten, wenn die hinteren Oberflächenseiten(Rückseiten)der Armabschnitte 12a und 12b in der Y-Achsenrichtunggedehnt/kontrahiert werden, werden durch die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b alszeitliche Änderungder Ladungsmenge (Strom), die in den Erfassungselektroden 12f,die auf den äußeren Oberflächen derArmabschnitte 12a und 12b ausgebildet sind, auftritt,erfasst und der Strom/Spannungs-Wandlung/Verstärkung unterzogen.
    [0037] Eine Differenzverstärkungsschaltung 23 ist mitder hinteren Stufe dieser Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b verbunden.Die Differenzverstärkungsschaltung 23 istso ausgelegt, daß einOperationsverstärker 23a undWiderstände 23b bis 23e miteinanderverbunden sind, um die Ausgangssignale der Verstärkungsschaltungen 22a und 22b differentiellzu verstärken.Der Ausgang der Differenzverstärkungsschaltung 23 wirdeiner synchronen Erfassungsschaltung 24 zugeführt unddanach als Winkelgeschwindigkeitssignal durch eine Filterschaltung 25 undeine DC-Verstärkungsschaltung 26 erfasstbzw. ausgegeben.
    [0038] Die synchrone Erfassungsschaltung 24 führt dieErfassung synchron zur Phase der Corioliskraft und der phasengleichenSignalkomponente (umgekehrte Phasensignalkomponente) durch, wodurch einErfassungssignal erzeugt wird. Das somit erzeugte Erfassungssignalwird einer Filterverarbeitung (Tiefpaßfilterverarbeitung) unterzogen,um eine DC-Komponente zu erzeugen. Eine DC-Verstärkungsschaltung 26 verstärkt dieDC-Komponente, um das Winkelgeschwindigkeitssignal zu erfassen bzw.auszugeben.
    [0039] 2 zeigtschematisch die Vibrationsrichtung der Spitzenabschnitt (obererAbschnitt) der Armabschnitte, wenn der Vibrator in Richtung der Z-Achsebetrachtet wird. Die Ansteuerspannungen werden den Ansteuerelektroden 12e vonder Ansteuerungsschaltung 17 zugeführt, und die Spitzenabschnitteder Armabschnitte 12a und 12b werden in der X-Achsenrichtungvibriert, wie es anhand der durchgezogenen Linie gezeigt ist. Gleichzeitigtritt sogar dann eine fremde Vibration in der Y-Achsenrichtung auf,wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω wirkt und keine Gegenmaßnahme zurEliminierung der fremden Vibration ergriffen wird, und somit wird derVibrator in einer mit einer gestrichelten Linie gezeigten Richtungvibriert. Diese Richtung ist in Bezug auf die gewünschte Vibrationsrichtung(X-Achsenrichtung) geneigt. Die Spitzenabschnitte der Armabschnitte 12a und 12b werdenso vibriert, daß diemaximale Verschiebung an einer P1-P1-Position (Innenseite-Innenseite in derX-Achsenrichtung und den gegenüberliegendenSeiten in der Y-Achsenrichtung)und an einer P2-P2-Position (Außenseite-Außenseitein der X-Achsenrichtung, die gegenüberliegenden Seiten in derY-Achsenrichtung) erzielt wird.
    [0040] Wie oben beschrieben ist, besitztdie fremde Vibrationskomponente, die aufgrund eines mechanischenDimensionsfehlers oder ähnlichemdes Vibrators 12 währendder Vibration in der Y-Achsenrichtung auftritt, dieselbe Phase oderdie umgekehrte Phase in Bezug auf die Verschiebung in der X-Achsenrichtung.Ob die Vibration in derselben Phase oder in umgekehrter Phase auftritt,d.h., ob die Vibration in der nach rechts geneigten Richtung oderin der nach links geneigten Richtung der 2 auftritt, ändert sich entsprechend derSeite eines Dimensionsfehlers des Vibrators 12.
    [0041] Zur Eliminierung dieses Einflussesweist diese Ausführungsformdie Einstellschaltung 18 auf. Die Verstärkungsschaltung 13,die mit den Erfassungselektroden 12d verbunden ist, erfaßt den inden Erfassungselektroden 12d auftretenden Strom und unterziehtdiesen der Strom/Spannungs-Wandlung/Verstärkung. Die somit verstärkte Signalspannungwird durch die erste Einstellschaltung 19 so eingestellt, daß sie dieselbePhase oder die umgekehrte Phase besitzt, und wird als Vergleichsbezugssignalspannungin den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 22aa derStrom/Spannungs-Verstärkungsschaltung 22a eingegeben.
    [0042] Andererseits wird in der ersten undzweiten Einstellschaltung 19 und 20 die Signalspannung,die durch die Verstärkungsschaltung 13 derStrom/Spannungs-Wandlung/-Verstärkung unterzogenwurde, in eine Signalspannung eingestellt, die die umgekehrte Phasezu derjenigen Signalspannung aufweist, die in den nicht invertierendenEingangsanschluss des Operationsverstärkers 22a eingegebenwird, und wird als Vergleichsbezugsspannung in den nicht invertierendenEingangsanschluss des Operationsverstärkers 22ba eingegeben.
    [0043] Die Strom/Spannungs-Verstärkungsschaltungen 22a und 22b erfassenden Strom, der in den jeweiligen Erfassungselektroden 12f auftritt,und führenden erfaßtenStrom der Strom/Spannungs-Wandlung/Verstärkung zu. Da die Rückführungswiderstände 22ab und 22bb mitden jeweiligen Operationsverstärkern 22a und 22ba verbundensind, wird der Operationsverstärkungsbetrieb(imaginärerKurzschluß) durchgeführt, undder nicht invertierende Eingangsanschluss und der invertierendeEingangsanschluß werdenauf dasselbe Potential eingestellt. Daher ist die in den nicht invertierendenEingangsanschluss eingegebene Vergleichsbezugssignalspannung gleichderjenigen, die in den invertierenden Eingangsanschluß eingegebenwird.
    [0044] Die Verschiebung der fremden Vibrationskomponentein der Y-Achsenrichtung wird so eingestellt, daß sie dieselbe Phase oder dieumgekehrte Phase zu der Phase der Verschiebung der Vibrationskomponentein der X-Achsenrichtungaufweist. Daher wird die Signalspannung der fremden Vibrationskomponente,die von den Anschlusselektroden 12g den Verstärkungsschaltungen 22a und 22b an derAnfangsstufe zugeführtwird, auf ähnlicheWeise so eingestellt, daß siedieselbe Phase oder die umgekehrte Phase zur Phase der Erfassungssignalspannungaufweist, die erfaßtund von der Verstärkungsschaltung 13 verstärkt wird.
    [0045] Dementsprechend wird sogar dann,wenn die fremde Vibrationskomponente, die durch die gestrichelteLinie in 2 dargestelltist, auftritt, wenn ein Nutzer oder ähnliches den Widerstandswertdes veränderbarenWiderstands 19d der ersten Einstellschaltung 19 einstellt,währenddie Ausgangsspannungen der Verstärkungsschaltungen 22a und 22b überwachtwerden, so dass das Erfassungssignal der Verstärkungsschaltung 13 soeingestellt wird, daß esin die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der Operationsverstärker 22aa und 22ba inderselben Phase oder in umgekehrter Phase eingegeben wird, die Vergleichsbezugssignalspannung,die in den nicht invertierenden Eingangsanschluss eingegeben wird,an den invertierenden Eingangsanschluß anlegt wird, da der Operationsverstärkungsbetrieb(imaginärerKurzschluß)wie oben beschrieben durchgeführtwird, so daß dieSignalspannung der fremden Vibrationskomponente versetzt bzw. mit einemVersatz versehen (offset) wird.
    [0046] Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achsein wirkt, wenn die obige Einstellung durchgeführt wurde, wirkt eine Corioliskraftproportional zu Ωx(die Vibrationsgeschwindigkeit in der X-Achsenrichtung) in der Y-Achsenrichtung. Hierstellt die Vibrationsgeschwindigkeit in der X-Achsenrichtung eine differentielleKomponente der Verschiebung in der X-Achsenrichtung dar, und dieCorioliskraft wirkt als eine Komponente, deren Phase gegenüber derVerschiebung in der X-Achsenrichtung um 90 Grad verschoben ist.
    [0047] Gleichzeitig werden die Armabschnitte 12a und 12b inentgegengesetzten Richtungen der Y-Achsenrichtung vibriert. DieseVibrationsgröße wirdin der Differenzverstärkungsschaltung 23 verstärkt, umein Coriolis-Komponentensignalzu erhalten. Danach führtdie synchrone Erfassungsschaltung 24 die Erfassung synchronzum Coriolis-Komponentensignal durch, und eine DC-Spannung wird durchdie Filterschaltung 25 und die DC-Verstärkungsschaltung 26 ausgegeben.
    [0048] Es wird angenommen, daß die nichtinvertierenden Eingangsanschlüsseder Operationsverstärker 22aa und 22ba nichtmit der Einstellschaltung 18, sondern mit GND verbundensind, und dass die fremde Vibrationskomponente der synchronen Erfassungsschaltungohne Versatz zugeführt wird.In diesem Fall wird ein Komponentensignal, dessen Phase gegenüber demCoriolis-Komponentensignal um 90 Grad verschoben ist, verstärkt unddann der synchronen Erfassungsschaltung 24 zugeführt.
    [0049] Wie es oben beschrieben ist, führt diesynchrone Erfassungsschaltung 24 die Erfassung von Signalenso aus, dass sie synchron in der Phase (oder umgekehrter Phase)zur Corioliskraft und der Signalkomponente sind. In diesem Fallwird, wenn die synchrone Phase auch nur leicht verschoben ist, die Änderungsgröße einerKomponente, deren Phase gegenüberderjenigen des Coriolis-Komponentensignalsum 90 Grad verschoben ist, nach der Filter durch die Filterschaltung 25 undder DC-Verstärkung durchdie DC-Verstärkungsschaltung 26 erfasst.Dieses verursacht ein Problem, wenn das Winkelgeschwindigkeitssignalerzeugt wird. Daher kann gemäß dieserAusführungsformdas Komponentensignal, dessen Phase gegenüber dem Coriolis-Komponentensignalum 90 Grad verschoben ist, durch den oben beschriebenen Schaltungsaufbauverringert werden, so weit wie möglichverhindert werden kann, dass die aufgrund der Phasenverschiebungzum synchronen Erfassungszeitpunkt auftretende Änderungsgröße das Winkelgeschwindigkeitssignalbeeinflusst.
    [0050] Gemäß der oben beschriebenen erstenAusführungsformwird das der Verschiebung der Armabschnitte 12a und 12b desVibrators 12, der in der X-Achsenrichtung durch die Ansteuerungsschaltung 17 angesteuertwird, entsprechende Signal von der Verstärkungsschaltung 13 erfasst,und das der in der Y-Achsenrichtung auftretenden Vibrationsverschiebungentsprechende Signal wird direkt durch die Verstärkungsschaltungen 22a und 22b derzweiten Erfassungsschaltung 21 erfaßt. Die Einstellschaltung 18 stelltdie Amplitude der Erfassungssignalspannung, die von der Verstärkungsschaltung 13 erfaßt wird,auf dieselbe Phase o der die umgekehrte Phase ein, und das somiteingestellte Signal wird als Vergleichssignalspannung in die nichtinvertierenden Eingangsanschlüsseder Operationsverstärker 22aa und 22ba derVerstärkungsschaltungen 22a und 22b ander ersten Stufe eingegeben.
    [0051] Daher wird die Vergleichsbezugssignalspannungdurch den Verstärkungsbetrieb(imaginärer Kurzschluß) der Operationsverstärker 22aa und 22ba anden invertierenden Eingangsanschluß angelegt, so daß das Signalder fremden Vibrationskomponente, das sogar dann auftritt, wennkeine Winkelgeschwindigkeit Ω umdie Z-Achse wirkt, versetzt bzw. mit einem Versatz versehen werdenkann. Dementsprechend ist es nicht notwendig, den Vibrator 12 miteiner Trimmeinrichtung zu trimmen und den bei der Trimmung entstehendenStaub bei der Einstellung mit einer Saugvorrichtung abzusaugen.Zusätzlichwird der Vibrator 12 mechanisch nicht beschädigt, eskann eine erneute Einstellung durchgeführt werden, und die Zuverlässigkeitkann verbessert werden.
    [0052] In der in den 3 und 4 gezeigtenzweiten Ausführungsformwerden diejenigen Bestandteile, die denen der ersten Ausführungsformentsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibungweggelassen.
    [0053] Diese Ausführungsform besitzt eine Schaltungzur Vermeidung einer nachteiligen Beeinflussung auf der Grundlageeines elektrischen Faktors, der im wesentlichen phasengleich (oderin umgekehrter Phase) zum Coriolis-Komponentensignal auftritt. Wie obenin der ersten Ausführungsformbeschrieben ist, tritt die fremde Vibration durch den mechanischenDimensionsfehlers oder ähnlichem des Vibrators 12 inder Y-Achsenrichtung auf. Die Komponentensignalspannung, deren Phasegegenüber demCoriolis-Komponentensignalum 90 Grad verschoben ist, tritt jedoch auch auf. Diese Wirkung kanndurch Eingeben der Signalspannung von der Einstellschaltung 18 indie zweite Erfassungsschaltung 21 korrigiert und vermiedenwerden.
    [0054] Wenn jedoch die AC-Spannung von derAnsteuerungsschaltung 17 an die Ansteuerelektroden 12e desVibrators 12 angelegt werden, tritt eine kapazitive Kopplungdurch das piezoelektrische Material des Vibrators 12, denZwischenraum oder ähnlichem hauptsächlich zwischenden Erfassungselektroden 12f und den Ansteuerelektroden 12e zurErfassung der Verschiebung in der Y-Achsenrichtung auf. Somit wirdsogar dann, wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse wirkt, einfremdes Signal, das phasengleich mit oder in umgekehrter Phase zumCoriolis-Komponentensignalist, erzeugt.
    [0055] In der ersten Ausführungsformsind die Ansteuerelektroden 12e am unteren Abschnitt desVibrators 12 vorgesehen, und die Erfassungselektroden 12f sindan den oberen Abschnitten der jeweiligen Armabschnitte 12a und 12b vorgesehen,um die Elektroden in einem räumlichenIntervall anzuordnen, wodurch der nachteilige Einfluß der Kapazitätskopplungmaximal vermieden wird. Gleichzeitig wird im Vergleich zur mit Bezugauf die erste Ausführungsformbeschriebenen fremden Vibrationskomponente diese orthogonale fremdeVibrationskomponente quantitativ verringert. Es tritt jedoch sogarin einem derartigen Fall eine leichte orthogonale fremden Komponenteauf. Daher könnennicht alle nachteiligen Einflüsseverhindert werden. Somit ist es notwendig, die durch den elektrischenFaktor verursachten nachteiligen Einflüsse zu verringern. Durch denin 3 gezeigten Schaltungsaufbauskann die Auswirkung der kapazitiven Kopplung maximal verringert werden,unab hängigvon der Anordnung der Ansteuerelektroden 12e und der Erfassungselektroden 12f zueinander.
    [0056] Die Erfinder haben experimentelleine derartige Wirkung der Kopplung bestätigt, daß eine orthogonale fremde Vibrationskomponenteauftritt, die bewirkt, daß sichdie Spitzenabschnitte eines jeweiligen Armabschnitts 12a, 12b bewegen,als ob eine elliptische Ortskurve (Drehung im Uhrzeigersinn oderDrehung entgegen dem Uhrzeigersinn) gezogen würde, wie es in 4 gezeigt ist (entsprechend den PositionenP3-P3, P4-P4, P5-P5, P6-P6). Tatsächlich wird eine Ortskurvegezogen, die durch Kombinieren einer linearen Vibrationsortskurve,die durch eine gestrichelte Linie in 2 gezeigtist, und einer elliptischen Ortskurve, die durch eine gestrichelteLinie in 4 gezeigt ist,erzielt wird, wenn sowohl die mechanische als auch die elektrischenachteilige Beeinflussung wie oben beschrieben auftreten.
    [0057] Zur Vermeidung dieser nachteiligenEinflüssewird die Schaltung der 3 anstelleder Einstellschaltung 18 der ersten Ausführungsformverwendet.
    [0058] Es ist insbesondere eine 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 mitdem Eingangsanschluß 18a derEinstellschaltung 18 verbunden, um den Ausgang der Verstärkungsschaltung 13 zuversorgen. Die 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 verschiebtdie Phase der Signalspannung, die in der Verstärkungsschaltung 13 verstärkt wird, um90 Grad und führtdie somit phasenverschobene Signalspannung einer Versatzschaltung(Offset-Schaltung) 31,die mit der anschließendenStufe verbunden ist, zu. Die Versatzschaltung 31 weisteine erste Versatzschaltung 32 an einer ersten Stufe und einezweite Versatzschaltung 33 an einer zweiten Stufe auf.Die erste Versatzschaltung 32 weist einen Operationsverstärker 32a, Widerstände 32b, 32c,einen veränderbarenWiderstand 32d etc. auf, die wie in 3 gezeigt miteinander verbunden sind,und besitzt dieselben Verbindungen bzw. Verschaltungen untereinanderwie die erste Einstellschaltung 19.
    [0059] In der ersten Versatzschaltung 32 wirddie Amplitude der Signalspannung, die in ihrer Phase in der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 verschobenwird, durch Einstellen des Widerstandswerts des veränderbarenWiderstands 32d von außenauf dieselbe Phase oder die umgekehrte Phase eingestellt und danachder zweiten Versatzschaltung 33 und einer Addierschaltung 34 zugeführt.
    [0060] Außerdem weist die zweite Versatzschaltung 33 einenOperationsverstärker 33a,Widerstände 33b, 33c etc.auf, die wie in 3 gezeigtmiteinander verbunden sind. Die Signalspannung, deren Amplitudedurch die erste Versatzschaltung 32 eingestellt wird, wirdmit -1 invertiert, so dass deren Phase umgedreht wird, und dannder Addierschaltung 35 zugeführt.
    [0061] In der ersten Ausführungsformwird die Ausgangssignalspannung der ersten Einstellschaltung 19 direktdem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22aa zugeführt. Inder zweiten Ausführungsformwird jedoch die Ausgangssignalspannung durch die Addierschaltung34 dem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22aa zugeführt.
    [0062] Außerdem wird in der ersten Ausführungsformdie Ausgangssignalspannung der zweiten Einstellschaltung 20 direktdem nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22ba zugeführt. Inder zweiten Ausführungsformwird jedoch die Ausgangssignalspannung durch die Addierschaltung 35 demnicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22ba zugeführt. Die Addierschaltung 34 addiertdie in der ersten Einstellschaltung 19 eingestellte Signalspannungzu der in der ersten Versatzschaltung 32 eingestelltenSignalspannung und führtdas Additionsergebnis dem nicht invertierenden Eingangsanschlussdes Operationsverstärkers 22aa zu.
    [0063] Die Addierschaltung 35 addiertdie in der zweiten Einstellschaltung 20 invertierte undverstärkteSignalspannung zur in der zweiten Versatzschaltung 33 invertiertenund verstärktenSignalspannung und führtdann das Additionsergebnis dem nicht invertierenden Eingangsanschlussdes Operationsverstärkers 22ba zu.
    [0064] In diesem Fall wird wie oben beschriebendie Verschiebung der orthogonalen fremden Vibrationskomponente,die eine elliptische Ortskurve zeichnet (Drehung im Uhrzeigersinn,Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn) in der Phase gegenüber derVerschiebung der Vibrationskomponente in der X-Achsenrichtung um90 Grad verschoben. Somit wird die Signalspannung der orthogonalenfremden Vibrationskomponente ebenfalls in der Phase gegenüber derPhase des in der Verstärkungsschaltung 13 erzeugtenErfassungssignals um 90 Grad verschoben.
    [0065] Daher stellt ein Bediener den Widerstandswertdes veränderbarenWiderstands 33d der ersten Versatzschaltung 33 externein, währenddie Ausgangsspannungen der Verstärkungsschaltungen 22a und 22b indem Zustand überwachtwerden, in dem keine Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse wirkt. Somitwird die Erfassungssignalspannung der Verstärkungsschaltung 13 aufeine Signalspannung eingestellt, deren Phase um 90 Grad verschobenist, und danach als Vergleichsbezugssignalspannung den nicht invertierendenEingangsanschlüssender Operationsverstärker 22aa und 22ba durchdie Addierschaltungen 34 und 35 zugeführt. Dementsprechendkann die Signalspannung der orthogonalen fremden Vibrationskomponentedurch im wesentlichen denselben Betrieb wie mit Bezug auf die erste Ausführungsformbeschrieben versetzt bzw. mit einem Versatz versehen werden. Somitwird die Versatzeinstellung nicht in der DC-Verstärkungsschaltung 26 durchgeführt.
    [0066] Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsformwird in der Versatzschaltung 31 die Amplitude der Signalspannung,die in der 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 um 90 Gradphasenverschoben wird, durch den veränderbaren Widerstand 32d aufdieselbe Phase oder umgekehrte Phase eingestellt. Die extern eingestellte Signalspannungwird zur in der Versatzschaltung 33 eingestellten Signalspannungdurch die Einstellschaltung 18 addiert, und die somit addierteSignalspannung wird dann in die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse derOperationsverstärker 22aa und 22ba derzweiten Erfassungsschaltung eingegeben, so daß zusätzlich zum Vorteil der erstenAusführungsformder durch den elektrischen Faktor verursachte nachteilige Einflussmaximal unterdrücktwerden kann.
    [0067] Die vorliegende Erfindung ist nichtauf die obigen Ausführungsformenbeschränkt,sondern kann wie folgt modifiziert werden.
    [0068] Der Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor 11 kannnicht nur füreinen Gierratensensor zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit, mitder sich ein Fahrzeug dreht, sondern auch als Rollratensensor oderNickratensensor zur Erfassung eines Rollwinkels verwendet werden.
    [0069] In den obigen Ausführungsformenweist die zweite Erfassungsschaltung 21 zweistufige Verstärkungsschaltungen 22a, 22b, 23 auf. Die zweite Erfassungsschaltung 21 kann jedoch auch nureine einstufige Verstärkungsschaltungoder drei- oder mehrstufige Verstärkungsschaltungen aufweisen.
    [0070] In den obigen Ausführungsformenwird die Einstellung durch die veränderbaren Widerstände 19d, 32d durchgeführt, diejeweils drei Anschlüsse aufweisen.Die Einstellung kann jedoch auch manuell unter Verwendung einesTrimmwiderstands oder durch Einstellen (Trimmen) des Widerstandswertes miteinem Dünnfilmwiderstanddurchgeführtwerden. Es kann ein beliebiger Modus verwendet werden, insoweitdas Erfassungssignal der ersten Erfassungsschaltung je nach Erfordernisauf dieselbe Phase oder umgekehrte Phase eingestellt werden kann. Wennaußerdemein Einstellwert im voraus festgelegt wird, kann der veränderbareWiderstand 19d, 32d mit drei Anschlüssen durcheinen festen Widerstand mit einem Abzweiger, der mit einem vorbestimmtenEinstellwert eingestellt wurde, ersetzt werden.
    [0071] In den obigen Ausführungsformenist im wesentlichen der gesamte Aufbau des Vibrators 12 durchein piezoelektrisches PZT-Keramikelement in Gestalt einer Abstimmgabelausgebildet. Der Vibrator ist jedoch nicht auf diese Art von piezoelektrischem PZT-Keramikelementbeschränkt,sondern kann aus einer Metallplatte, an dem ein piezoelektrischesKeramikelement angebracht ist, ausgebildet werden.
    [0072] Die erste und zweite Ausführungsformwerden fürpiezoelektrische Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensoren verwendet.Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch für einen elektrischen Kapazitätswinkelgeschwindigkeitssensorangewendet werden, wie er in der JP-A-5-248872 beschrieben ist. D.h., es kanneine Kapazitäts/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltungzum Wandeln der elektro statischen Kapazitätsänderung in eine Spannungsänderungin der ersten Stufe der zweiten Erfassungsschaltung 21 anstelleder Strom/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltung 22a etc. derersten und zweiten Ausführungsformvorgesehen sein.
    [0073] In diesem Fall ist zumindest ein Armabschnittpaarin einer kammzahnförmigenGestalt angeordnet, und mindestens ein Erfassungsarmabschnittpaar,das senkrecht zu diesem Armabschnittspaar angeordnet ist, in derErfassungsachsenrichtung senkrecht zur Ansteuerungsachsenrichtungvorgesehen, in der das Armabschnittspaar in der Ansteuerungsachsenrichtungunter Anlegung einer AC-Spannung von der Ansteuerschaltung vibriertwird. Die Kapazitäts/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltungerfasst die Änderungder elektrostatischen Kapazität,die zwischen den Erfassungsarmabschnittspaaren auftritt, als Signal,das der Vibrationsverschiebung entspricht, die in der Erfassungsachsenrichtungauftritt (die Vibrationsrichtung der Erfassungsarmabschnitte).
    [0074] Außerdem kann die fremde Vibrationskomponente ähnlich wiebei den obigen Ausführungsformendurch Eingeben des Ausgangssignals der Einstellschaltung 18 oderder in 3 gezeigten Schaltungals Vergleichsbezugssignal fürden Signaleingang der Kapazitäts/Spannungs-Wandlungs/Verstärkungsschaltungversetzt bzw. mit einem Versatz versehen werden. Kurz gesagt kannein beliebiger Typ von Winkelgeschwindigkeitssensor verwendet werden,solange der Vibrator in der Ansteuerachsenrichtung unter Anlegungeines AC-Signals von der Ansteuerschaltung an den Vibrator vibriertwird und das der in der Erfassungsachsenrichtung senkrecht zur Ansteuerachsenrichtungauftretenden Verschiebung des Vibrators entsprechende Signal erfasstwird, um die Winkelgeschwindigkeit zu erfassen. Außerdem kannein beliebiger Winkelgeschwindigkeitssensor angewendet werden, solangeein Paar Armabschnitte so angeordnet ist, das sie sich einandergegenüberliegen.
    [0075] In der zweiten Ausführungsformist die 90-Grad-Phasenverschiebungsschaltung 30 vorgesehen,um die Einstellung durchzuführen,sie kann jedoch auch je nach Gelegenheit vorgesehen sein. D.h.,die zweite Ausführungsformkann so modifiziert werden, daß,wenn ein Signal phasengleich oder in umgekehrter Phase zur Corioliskraftist, die Amplitude unter Verwendung des in der Versatzschaltung 31 betreffendenSignals eingestellt wird und danach als Vergleichsbezugssignal durchdie Addierschaltungen 34 und 35 der zweiten Erfassungsschaltung 21 zugeführt wird.Ein fremdes Signal derselben Phase oder der umgekehrten Phase zurCorioliskraft wird durch die Kapazitätskopplung zwischen einem AC-Signal, dasvon der Ansteuerungsschaltung 17 an den Vibrator 12 angelegtwird, erzeugt, und somit ist es wünschenswert, daß die Versatzschaltung 31 soausgelegt ist, daß dieAmplitude des AC-Signals,die von der Ansteuerschaltung 17 an den Vibrator 12 angelegtwird, auf dieselbe oder die umgekehrte Phase eingestellt wird.
    [0076] In diesem Fall kann die Auswirkungder kapazitiven Kopplung von der angelegten AC-Spannung optimalentfernt werden. Kurz gesagt kann ein beliebiger Modus verwendetwerden, solange das Signal, das durch Einstellen der um 90 Gradphasenverschobenen Signalspannung auf dieselbe Phase oder umgekehrtePhase erzielt wird, als Vergleichsbezugssignal der Verstärkungsschaltungder ersten Stufe eingegeben wird.
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor (11), deraufweist: einen Vibrator (12), der unter Anlegungeiner AC-Spannungan diesen in einer Ansteuerungsachsenrichtung vibriert, eineAnsteuerungsschaltung (17) zum Anlegen der AC-Spannung an den Vibrator(12), und eine erste Erfassungsschaltung (13)zum Erzeugen eines Signals, das einer Verschiebung des Vibrators entspricht,die auf die Anlegung der AC-Spannung hin in einer Erfassungsachsenrichtungsenkrecht zur Ansteuerungsachsenrichtung auftritt, gekennzeichnetdurch eine zweite Erfassungsschaltung (21), die einzweites Signal entsprechend dem ersten Signal erzeugt, und eineEinstellschaltung (18) zum Einstellen einer Amplitude desersten Signals der ersten Erfassungsschaltung auf dieselbe Phaseoder die umgekehrte Phase, wobei die Einstellschaltung (18)das eingestellte erste Signal an die zweite Erfassungsschaltungals Vergleichsbezugssignal der zweiten Erfassungsschaltung anlegt.
    [2] Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor (11) nachAnspruch 1, wobei der Vibrator (12) mindestens einPaar Armabschnitte (12a, 12b) enthält, dieeinander gegenüberliegend angeordnetsind, die Einstellschaltung (18) mindestens ein PaarEinstellschaltungen (19, 20) enthält, diejeweils das Vergleichsbezugssignal mit zueinander entgegengesetztenPhasen erzeugen, die zweite Erfassungsschaltung (21) mehrereVerstärkungsschaltungen (22a, 22b, 23)enthält,die jeweils eine Verbindung zum Paar Armabschnitte aufweisen, und dieVerstärkungsschaltungen(22a, 22b, 23) der zweiten Erfassungsschaltungmit den Vergleichsbezugssignalen versorgt werden, die von der Einstellschaltungmit einander entgegengesetzter Phase eingestellt werden.
    [3] Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor (11) nachAnspruch 2, der außerdemaufweist: eine Versatzschaltung (31) zum Einstellender Amplitude eines um 90 Grad phasenverschobenen ersten Signalsder ersten Erfassungsschaltung auf dieselbe Phase oder die umgekehrtePhase, und Addierschaltungen (34, 35) zumAnlegen des Vergleichsbezugssignals an die Verstärkungsschaltungen der zweitenErfassungsschaltung durch Addieren der eingestellten ersten Signaleund der eingestellten phasenverschobenen ersten Signale.
    [4] Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor (11) nachAnspruch 3, wobei die Versatzschaltung (31) die Amplitudedes AC-Signals, das von der Ansteuerungsschaltung an den Vibratorangelegt wird, auf dieselbe Phase oder die umgekehrte Phase einstellt.
    [5] Vibrationswinkelgeschwindigkeitssensor (11) nacheinem der Ansprüche1 bis 4, wobei die Einstellschaltung (18) einen veränderbarenWiderstand (19d) zum veränderbaren Einstellen des Vergleichsbezugssignalsenthält.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    JP5365173B2|2013-12-11|物理量測定装置および電子機器
    JP4277025B2|2009-06-10|Rotational speed sensor
    JP4874067B2|2012-02-08|Angular velocity sensor
    EP2447671B1|2017-08-09|Winkelgeschwindigkeitssensor und synchrone detektionsschaltung dafür
    US5604309A|1997-02-18|Electronics for Coriolis force and other sensors
    US7069783B2|2006-07-04|Angular velocity sensor
    US7337669B2|2008-03-04|Inertial sensor and combined sensor therewith
    US7387025B2|2008-06-17|Angular velocity sensor
    EP1512976B1|2010-08-18|Messaufnehmer für dynamische Grössen
    JP3409565B2|2003-05-26|角速度センサの自己診断方法
    US20090071247A1|2009-03-19|Composite sensor and acceleration sensor
    EP1705457B1|2011-04-06|Winkelgeschwindigkeitssensor
    US10794778B2|2020-10-06|Physical quantity detecting device, electronic apparatus, and moving object
    DE19653577B4|2005-12-15|Vibrations-Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung mit einer sensorlosen Temperaturkompensation
    US20030011385A1|2003-01-16|Drive feedthrough nulling system
    US7441459B2|2008-10-28|Tuning-fork type transducer for angular-speed sensor, angular-speed sensor using the same transducer, and automotive vehicle using the same angular-speed sensor
    US20030072462A1|2003-04-17|Loudspeaker with large displacement motional feedback
    KR20090074788A|2009-07-07|진동 센서를 사용하여 회전율을 측정하는 장치
    KR100397107B1|2003-09-06|압전진동자의 구동장치
    JP5206409B2|2013-06-12|角速度センサ
    EP1167922B1|2007-04-25|Vibrationskreisel und diesen verwendende elektronische Vorrichtung
    JP2009186213A|2009-08-20|ジャイロセンサユニット
    CN102753936B|2015-11-25|振动型惯性力传感器
    DE4446971C2|1998-12-17|Oszillationskreisel und zugehörige Inspektionsvorrichtung
    JP2008116475A|2008-05-22|改良型音叉ドライブを備える慣性速度センサー及び方法
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US6907784B2|2005-06-21|
    JP2004279101A|2004-10-07|
    US20040177690A1|2004-09-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-01-20| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]