• 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:
    Um richtigphasige Komponenten aufzuheben, welche auf Vibratoren (4a, 4b) erster und zweiter Sensoreinheiten (100, 200) in einer Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung (Y) einwirken, ermittelt ein Differenzverstärkungsschaltkreis (22) eine Differenzwellenform zwischen einer ersten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform J1 und einer zweiten Winkelgeschwindigkeits-Wellenform J2. Um weiterhin verbleibende richtigphasige Komponenten der erhaltenen Differenzwellenform zu verringern, stellen Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellschaltkreise (31, 32) einen Eingangsverstärkungsfaktor der ersten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform J1 und einen Eingangsverstärkungsfaktor der zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform J2 ein, bevor diese Wellenformen J1 und J2 dem Differenzverstärkungsschaltkreis (22) eingegeben werden.
    公开号:DE102004015527A1
    申请号:DE102004015527
    申请日:2004-03-30
    公开日:2004-10-21
    发明作者:Hirofumi Kariya Higuchi；Takeshi Nishio Ito
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:G01P3-44
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung betrifft einen Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrations-oder Oszillationstyps.
    [0002] Winkelgeschwindigkeitssensoren(Gyrosensoren) werden grob in einen. mechanischen Typ, der die Präzessioneines Rotationskörpersverwendet, einen optischen Typ, der die Lichtempfangszeitänderungabhängigvon der Umdrehung eines sich in einem Gehäuse drehenden Laserstrahlsverwendet, einen Fluidtyp, der eine Heizdrahttemperatur erfaßt, welchedie Einspritzmenge eines Fühlgaseswiedergibt, die sich abhängigvon der Drehung eines Gehäuses ändert, wenndas Sensierungsgas auf den Heizdraht in dem Gehäuse gesprüht wird und andere Typen unterteilt.Andererseits werden Winkelgeschwindigkeitssensoren in jüngerer Zeitzur Erkennung der Fahrrichtung eines Kraftfahrzeuges in einem Fahrzeugnavigationssystemoder dergleichen notwendig. Ein Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypswird bevorzugt in derartigen Systemen verwendet, da der Vibrationstyphinsichtlich Kosten und Gewicht im Vergleich mit den oben beschriebenenanderen Typen vorteilhaft ist. Der Winkelgeschwindigkeitssensordes Vibrationstyps hat einen Vibrator, der in einer bestimmten Referenzrichtung oszilliertund, wenn eine Winkelgeschwindigkeit auf diesen Vibrator wirkt,eine neue Oszillationskomponente auf der Grundlage einer Corioliskrafterkennt (nachfolgend als eine Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponentebezeichnet), die in einer Sensierungsrichtung senkrecht zu der Standardvibrationsrichtungerzeugt wird, wonach dann eine Winkelgeschwindigkeitsinformationauf der Grundlage der erkannten Oszillationskomponente ausgegebenwird. Beispielsweise ermöglichtin einem Fahrzeugnavigationssystem die Überwachung der momentanen Positionauf der Grundlage von GPS (Global Positioning System), grob dieBewegungsrichtung eines Fahrzeugs zu erfassen, jedoch kann plötzlichenRichtungsänderungendes Fahrzeugs an Kreuzungen oder dergleichen nicht gefolgt werden.Somit ist es notwendig, eine Drehbewegung des Fahrzeugs auf derGrundlage der Winkelgeschwindigkeit zu erfassen. In diesem Fallwird der Drehrichtungswinkel durch Integration momentaner Werteder Winkelgeschwindigkeit berechnet. Die Bewegungskomponenten desVibrators, welche von dem oben beschriebenen Winkelgeschwindigkeitssensordes Vibrationstyps erkannt werden, sind jedoch nicht immer auf die Corioliskraftbeschränkt,welche von der Winkelgeschwindigkeit stammt. Wenn dieser Sensorin ein Fahrzeug oder dergleichen eingebaut wird, enthalten die Bewegungskomponentendes Vibrators unnötige Beschleunigungskomponenten,welche der Corioliskraftkomponente überlagert sind, beispielsweiseein plötzlicherStoß oderirgendwelche anderen Vibrationen, welche von Nicht-Winkelgeschwindigkeitsfaktorenverursacht werden. Diese unnötigenBeschleunigungskomponenten treten als Störrauschen in der zu erfassendenWinkelgeschwindigkeit auf und verschlechtern demzufolge die Sensierungsgenauigkeit desSensors, wenn dieser Sensor zur Erkennung der Fahrtrichtung einesKraftfahrzeuges verwendet wird.
    [0003] Dieoffengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2001-153659 beschreibt einen bekannten Winkelgeschwindigkeitssensor,der zwei kombinierte Sensoren beinhaltet, welche in der Standardvibrationsrichtungmit zueinander entgegengesetzten Phasen vibrieren und der eine letztendlicheWinkelgeschwindigkeitswellenform ausgibt, welche einer Differenzzwischen den Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponentenwellenformender beiden Sensoren entspricht. Wenn die Vibratoren mit gegeneinanderentgegen gesetzten Phasen oszillieren haben die Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponenten, welchevon diesen Vibratoren erkannt werden, ebenfalls die gegeneinanderentgegengesetzte Phasenbeziehung. Andererseits, die oben beschriebenen unnötigen Beschleunigungskomponententreten als sich in Phase befindlichen Komponenten auf. Somit können durchErhalt einer Differenzialwellenform diese sich in Phase befindlichenBeschleunigungskomponenten aufgehoben werden, so daß nur dienotwendigen Winkelgeschwindigkeitsoszillationskomponenten verbleiben.Die Sensorgenauigkeit kann erhöhtwerden.
    [0004] Nebendem Vibrator (z. B. einem Erkennungsgewicht) enthält jedochein Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps für gewöhnlich einenVibratorantriebsabschnitt zur Betätigung des Vibrators (beispielsweiseKammzahnelektroden und piezoelektrische Elemente, wie sie in demoben beschriebenen Dokument nach dem Stand der Technik offenbartsind) und einen Erkennungsabschnitt, der eine Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponenteerkennt (z. B. einen Verschiebungserkennungsabschnitt des Kapazitätstyps).Diese Komponenten sind unvermeidlich Herstellungsfehlern unterworfen, welchemöglicherweiseindividuelle Sensorunterschiede in den Sensierungseigenschaftenfür die Winkelgeschwindigkeitbewirken. Diese individuellen Sensorunterschiede bewirken eine Differenzin der Sensierungsgenauigkeit der sich in Phase befindlichen Beschleunigungskomponenten,welche von zwei kombinierten Sensoren erkannt werden, die die obenbeschriebenen Vibrationen mit entgegengesetzter Phase bewirken.Infolgedessen verbleiben einige der in Phase befindlichen Komponenten,selbst wenn der oben beschriebene Ablauf zum Erhalt der Differenzialwellenformdurchgeführtwird. Die Sensierungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit wird somitverschlechtert.
    [0005] Dasoben beschriebene Dokument nach dem Stand der Technik offenbarteinen Verschiebungssensierungsabschnitt des Kapazitätstyps,genauer gesagt, einen Vibrationserkennungskondensator, der in derLage ist, den Abstand zwischen Elektroden in Antwort auf eine angelegteWinkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente zu ändern. Einekonstante Vorspannung wird an diesen vibrationserkennenden Kondensatorangelegt. Eine Ladungsbetragänderungdes Vibrationserkennungskondensators, welche abhängig von der Änderung desAbstandes zwischen den Elektroden auftritt, wird in eine Spannungswellenformumgewandelt und als eine Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformerzeugt. Die Faktoren, welche die Differnz in der Beschleunigungssensierungsgenauigkeitdes Sensors bewirken, umfassen Änderungenoder Schwankungen der Vorspannung, welche an den VibrationserkennendenKondensator angelegt wird. Um dies zu beseitigen, schlägt das obenbeschriebene Dokument nach dem Stand der Technik die Verwendung einesimaginärenKurzschlusses eines Operationsverstärkers bei der Erzeugung einerDifferenzwellenform von Ausgängeneiner Mehrzahl von Sensoren vor und liefert die Spannung einer Referenzenergiequellean die vibrationserkennenden Kondensatoren der jeweiligen Sensoren.Gemäß diesemSystem wird es möglich,den nachteiligen Einfluß aufgrundeiner Änderungoder Schwankung der Vorspannung zu verringern. Dieses System istjedoch nicht insgesamt wirksam, nachteilige Einflüsse aufgrundvon sich änderndenFaktoren anders als die Vorspannung zu verringern, beispielsweiseGewicht und Größe des Vibrators(d. h. Erkennungsgewicht), die Spezifikationen des Vibratorantriebsabschnittesoder der Elektrodenbereich des vibrationserkennenden Kondensators.
    [0006] Angesichtsder oben beschriebenen Probleme hat die vorliegende Erfindung zurAufgabe, einen Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps bereitzustellen,der bei einer Winkelgeschwindigkeits-Sensiervorrichtung zur Ausgabeeiner Differenzialwellenform zwischen zwei Sensoreinheiten des Vibrationstypsanwendbar ist und in der Lage ist, die Differenz von sich in Phasebefindlichen Komponenten zu verringern, welche in den Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformder jeweiligen Sensoren auftreten und auch in der Lage ist, sichin Phase befindliche Komponentenrauschpegel in der Differenzialwellenformzu verringern, ohne daß einenachteilige Beeinflussung durch verschiedene Faktoren erfolgt, welchederartige Änderungenoder Rauschen bewirken, so daß dieSensierungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit verbessert wird.
    [0007] ZurLösungder obigen und anderer zugehörigerAufgaben schafft die vorliegende Erfindung einen Winkelgeschwindigkeitssensordes Vibrationstyps mit ersten und zweiten Sensoreinheiten, von denenjede einen Vibrator hat, der in einer vorbestimmten Standardvibrationsrichtungschwingt und einem Sensierungswellenform-Erzeugungsabschnitt, der eineWinkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente erkennt, die in einerWinkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtungerzeugt wird, die unterschiedlich zu der Standardsvibrationsrichtungist, wenn eine Winkelgeschwindigkeit auf den Vibrator einwirkt und aucheine Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform auf der Grundlageder Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente erzeugt. Die ersten undzweiten Sensoreinheiten veranlassen, daß ihre Vibrationen mit einanderentgegengesetzten Phasen in der Standardvibrationsrichtung schwingen,so daß diejeweiligen Sensierungswellenform-Erzeugungsabschnitteveranlaßtwerden, die ersten und zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformmit wechselseitig umgekehrten Phasen zu erzeugen. Eine Differenzialwellenform-Erkennungsvorrichtung istvorgesehen, um eine Differenzialwellenform zwischen der ersten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformund der zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform zuerhalten, so daß sichin Phase befindliche Komponenten, welche auf die jeweiligen Vibrationender ersten und zweiten Sensoreinheiten in Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtungwirken, aufgehoben werden. Eine Eingangsverstärkungseinstellvorrichtung istvorgesehen, um wenigstens eine Eingangsverstärkung der ersten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformund eine Eingangsverstärkungder zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform einzustellen,welche in die Differenzialwellenform-Erkennungsvorrichtung eingegebenwerden, um eine restliche sich in Phase befindliche Komponente derDifferenzialwellenform zu verringern.
    [0008] Beidem oben beschriebenen Aufbau des Beschleunigungssensors des Vibrationstypsgemäß der vorliegendenErfindung wird vorab wenigstens eine der Eingangsverstärkungender ersten und zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformbei der Erkennung der Differenzialwellenform zwischen den beidenSensoreinheiten durch die differenziale Wellenform-Erkennungsvorrichtungeingestellt. Somit kann die restliche sich in Phase befindlicheKomponente der Differenzialwellenform mit Sicherheit verringertwerden. Somit verringert die vorliegende Erfindung wirksam einenRauschpegel der sich in Phase befindlichen Komponente, der in der Differenzialwellenformverblieben ist, selbst wenn die Sensierungseigenschaften gegenüber unnötigen Beschleunigungskomponenten,welche diese sich in Phase befindlichen Komponenten verursachen,in individuellen Sensoreinheiten unterschiedlich sind. Weiterhinkann die vorliegende Erfindung die Sensierungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeitbei der Erkennung auf der Grundlage der Differenzialwellenform verbessern.Weiterhin ist beim Vorgang der Erzeugung der Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformdie Durchführungder Verstärkungseinstellungvor der Ereugung der Differenzialwellenform gemäß der vorliegenden Erfindungwirksam dahingehend, nachteilige Einflüsse aufgrund von Unterschiedenoder Schwankungen wesentlich zu verringern, welche ihren Ursprungvon irgendwelchen anderen Faktoren haben. Es ist wünschenswert,daß dieWinkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung mit der Richtung derCorioliskraft übereinstimmt(d. h. der Richtung senkrecht zu der Standardvibrationsrichtung).Jedoch kann die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung auf einenicht senkrechte Richtung relativ zu der Standardvibrationsrichtunggesetzt werden, so lange eine Projektionskomponente der Corioliskraftmit Sicherheit erzeugt werden kann.
    [0009] Umdie Winkelgeschwindigkeit-Sensierungsgenauigkeit zu verbessern,ist es wünschenswert,die oben beschriebene Verstärkungseinstellungderart durchzuführen,daß dieWinkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformen, welche von beiden Sensoreinheitenerhalten werden, im Beschleunigungskomponentenpegel aneinander angeglichen werden,so daß nämlich derAufhebungseffekt der sich in Phase befindlichen Komponenten optimiert wird.Die Verstärkungseinstellungkann fürbeide der beiden Sensoreinheiten oder nur für eine hiervon durchgeführt werden.
    [0010] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung beinhaltet die Differenzialwellenform-Erkennungsvorrichtungeinen Differenzverstärkungsschaltkreis,der Analogdaten der ersten und zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformeneingibt und die Verstärkungseinstellvorrichtungbeinhaltet einen Verstärkungseinstellschaltkreismit analogem Eingang, der eine analoge Eingangsverstärkung derWinkelgeschwindigkeits- Sensierungswellenformeinstellt. Die Verwendung des analogen Differenzverstärkungsschaltkreiseskann den Schaltkreisaufbau vereinfachen, der zur Verarbeitung derDifferenzialwellenform notwendig ist und erlaubt auch problemloseine Echtzeitverarbeitung. Die oben beschriebene Einstellung des Verstärkungsfaktorskann als eine analoge Eingangsverstärkungsfaktoreinstellung für die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformdurchgeführtwerden.
    [0011] DerSensierungswellenform-Erzeugungsabschnitt kann einen vibrationserkennendenKondensator zur Änderungdes Abstandes zwischen Elektroden abhängig von der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente,eine Vorspannungsleistungsquelle zur Anlegung einer konstanten Vorspannung anden vibrationserkennenden Kondensator, einen Ladungsverstärker zurErkennung einer Ladungsbetragsänderungdes vibrationserkennenden Kondensators abhängig von einer Änderungdes Abstandes zwischen den Elektroden, wenn die Vorspannung angelegtwird und zur Wandlung der erkannten Ladungsbetragsänderungin eine Spannung zur Ausgabe einer Winkelgeschwindigkeit-Sensierungsspannungswellenformbeinhalten. Die Verwendung des Ladungsverstärkers kann die Winkelgeschwindigkeit-Sensierungswellenformeiner jeden Sensoreinheit als Spannungswellenform handhaben. Indiesem Fall wird der Verstärkungsfaktoreinstellschaltkreismit analogem Eingang zwischen dem Ladungsverstärker und dem Differenzverstärkungsschaltkreiszur Einstellung eines Eingangsverstärkungsfaktors der Winkelgeschwindigkeit-Sensierungsspannungswellenformangeordnet, welche von dem Ladungsverstärker erzeugt wird und dem Differenzverstärkungsschaltkreiseingegeben wird. Unter Verwendung von Widerständen ist die Winkelgeschwindigkeit-Sensierungsspannungswellenformleicht einstellbar. Der Schaltkreisaufbau kann vereinfacht werden.Der Freiheitsgrad bei der Auslegung des Schaltkreises kann erhöht werden.
    [0012] Genauergesagt, der Verstärkungsfaktoreinstellschaltkreismit analogem Eingang hat einen Pufferverstärker an einer Eingangsstufedes Differenzverstärkungsschaltkreises,der die Winkelgeschwindigkeit-Sensierungswellenform eingibt. Wenigstens einTeil eines Verstärkungsfaktor-Bestimmungswiderstandesdes Pufferverstärkerswird durch einen variablen Widerstand gebildet. Ein Ausgang desPufferverstärkers,der im Verstärkungsfaktorauf der Grundlage der Widerstandswerteinstellung mit dem vaiablenWiderstand eingestellt worden ist, wird dem Diferenzialverstärkungsschaltkreisals Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform eingeben, welchder analogen Eingangsverstärkungsfaktoreinstellungunterworfen wurde. Mit dieser Anordnung ist der unabhängige Pufferverstärker mitder Eingangsseite des Differenzverstärkungsschaltkreises verbunden.Die Winkelgeschwindigkeits-Vibrationswellenform, welche von jederSensoreinheit erzeugt wird, kann dem Differenzverstärkungsschaltkreisohne Hinzuaddieren unnötigerGewichtungskomponenten eingegeben werden. weiterhin kann die Verstärkungsfaktoreinstellungdes Eingangspegels unabhängigin einem weiten Bereich durchgeführtwerden.
    [0013] Weiterhin,wenn die Verstärkungsfaktoreinstellungdes Eingangspegels nicht in einem weiten Bereich durchgeführt werdenmuß, istes wünschenswert,daß deranaloge Eingangsverstärkungsfaktoreinstellschaltkreiseinen variablen Widerstand beinhaltet, der zumindest einen Teildes Verstärkungsfaktorbestimmungswiderstandesdes Differenzverstärkungsschaltkreisesbildet und der analoge Eingangsverstärkungsfaktoreinstellschaltkreisstellt den analogen Eingangsverstärkungsfaktor der Winkelgeschwindigkeit-Sensierungswellenform,die dem Differenzverstärkungsschaltkreiseingegeben wird, auf der Grundlage einer Widerstandswerteinstellung desvariablen Widerstandes ein.
    [0014] Weiterhinkann die analoge Eingangsverstärkungsfaktoreinstellungnur einmal gemacht werden, beispielsweise bevor der Sensor in denVertrieb gelangt. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß der variableWiderstand, der fürdie analoge Eingangsverstärkungsfaktoreinstellungverwendet wird, einen Widerstandswert hat, der irreversibel änderbarist und nur in einer bestimmten Richtung einstellbar ist, um alterungsbedingte Änderungeneines einmal eingestellten Wertes zu unterdrücken. Genauer gesagt, der variablewiderstand ist bevorzugt ein mittels Laser trimmbarer Widerstand.Wenn mit dem Laserstrahl bearbeitet, ändert sich die Konfigurationdieses mit Laser trimmbaren Widerstandes physikalisch und irreversibel.Die einmal verarbeitete Konfiguration des mit Laser trimmbaren Widerstandesist stabil und verbleibt unverändert,bis der Laser-Trimmvorgang erneut verwendet wird. Dies ist vorteilhaftdahingegend, daß derWiderstandswert und der eingestellte analoge Eingangsverstärkungsfaktorwertkonstant gehalten werden können.
    [0015] Weiterhinkönnenzwei Sensoreinheiten des Vibrationstyps die Differenz nicht nurin der zu erkennenden sich in Phase befindlichen Komponente bewirken,sondern auch in der Phase der Winkelgeschwindigkeitssensierungswellenform.Beispielsweise in dem Fall, in dem sich die mechanischen Resonanzeigenschaftendieser Vibratoren in Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung(genauer gesagt die Resonanzcharakteristikfrequenzen) in beidenSensoreinheiten unterscheiden, ist es aus der Theorie elastischerVibrationen bekannt, daß sich dieVibrationswellenformphase abhängigvon der Differenz zwischen einer tatsächlichen Frequenz des Vibratorsund seiner charakteristischen Frequenz ändert. Solche Unterschiede,welche in den Resonanzcharakteristika auftreten, werden für gewöhnlich durchdie Differenz im Elastizitätskoeffizientenzwischen zwei elastischen Tragteilen bewirkt, welche er möglichen,daß derOszillator relativ zu einem festen Schwenkpunkt schwingt. wenn irgendeinePhasendifferenz zwischen zwei winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformenerzeugt wird, verbleibt eine erhebliche Differenzialkomponente,welche von einer derartigen Phasendifferenz abgeleitet wird, selbstnach der oben erwähntenVerstärkungsfaktoreinstellungzur Einstellung der sich in Phase befindlichen Komponentenpegel.Somit verschlechtert sich die Sensierungsgenauigkeit. Es ist daher wünschenswert,eine Phaseneinstellvorrichtung bereitzustellen, mit der eine Eingangswellenformphase zumindestvon einer von erster Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformund zweiter Winkelgeschwindigkeits-Wellenform zur Eingabe in dieDifferenzialwellenform-Erkennungsvorrichtung einstellbar ist. Dievon der Phaseneinstellvorrichtung durchgeführte Phaseneinstellung kanndie Phasendifferenz verringern, bevor die Differenzialwellenformerzeugt wird, selbst wenn eine derartige Phasendifferenz zwischenbeiden Wellenformen erzeugt wird. Somit kann die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsgenauigkeitbei der Erkennung auf der Grundlage der Differenzialwellenform verbessertwerden.
    [0016] Weiterhinist es bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps dervorliegenden Erfindung möglich,einen Signalverarbeitungsabschnitt für jeden Ausgang der erstenund zweiten Sensoreinheiten bereitzustellen, um eine Rauschkomponente zuentfernen, welche eine Frequenz unterschiedlich zu einer Betriebsfrequenzdes Vibrators hat. Der Signalverarbeitungsabschnitt kann wirksamdie voranstehend beschriebenen unnötigen Beschleunigungskomponentenentfernen, welche in einem Frequenzbereich liegen, der weit vonder Betriebsfrequenz entfernt ist. Wenn jedoch sich in Phase befindlicheKomponenten auf jeweilige Vibratoren der ersten und zweiten Sensoreinheiteneinwirken und eine rauschnahe Oszillationskomponente in einem Frequenzbereichhaben, der um ±50%um die Betriebsfrequenz reicht (d.h. ein Frequenzbereich mit seinerMitte bei der Betriebsfrequenz und einer Breite von ±50% bezüglich dieserMitte), wird der obige Signalverarbeitungsabschnitt nicht ausreichendarbeiten. Somit ist es bevorzugt, daß die Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellvorrichtungeine Amplitudeneinstellung für eineSensorausgangswellenform durchführt,welche als zusammengesetzter Ausgang der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponenteund der rauschnahen Oszillationskomponente ausgegeben wird, undzwar zumindest füreine der ersten und zweiten Sensoreinheiten. Im Ergebnis wird esmöglich,eine relative Amplitudendifferenz zwischen zwei rauschnahen Oszillationskomponentenjeweiliger Sensoreinheiten zu verringern. Insbesondere wenn dierauschnahe Oszillationskomponente innerhalb eines Frequenzbereichesist, der von ±10%um die Betriebsfrequenz liegt (d.h. einem Frequenzbereich mit seinerMitte bei der Betriebsfrequenz und einer Breite von ±10% bezüglich dieserMitte), ist es praktisch unmöglich,diese rauschnahe Oszillationskomponente zu entfernen, selbst wennder Signalverarbeitungsabschnitt die Filtergenauigkeit verbessert.Hier bringt die obige Anordnung bemerkenswerte Effekte.
    [0017] Dieobigen und weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegendenErfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung,welche in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung zu lesen ist,in der:
    [0018] 1 ein Schaltkreisdiagrammist, welches einen Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsgemäß einerersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0019] 2 ein Schaltkreisdiagrammist, welches den Aufbau eines Sensierungswellenform-Erzeugungsabschnittesgemäß der erstenAusführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0020] 3A eine Draufsicht auf einBeispiel eines lasertrimmbaren Widerstandes gemäß einer ersten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0021] 3 eine Seitenansicht ist,welche den lasertrimmbaren Widerstand von 3A zeigt;
    [0022] 4A bis 4D Ansichten sind, welche verschiedeneBeispiele des lasertrimmbaren Widerstandes zeigen;
    [0023] 5 eine graphische Darstellungist, welche das Prinzip der Aufhebungsverarbeitung von sich in Phasebefindlichen Komponenten erläutert, welchein dem Beschleunigungssensor des Vibrationstyps durchgeführt wird(im Fall eines Sensorrauschens außer dem Band);
    [0024] 6 eine graphische Darstellungist, welche die Arbeitsweise des Beschleunigungssensors des Vibrationstypsgemäß der vorliegendenErfindung zeigt;
    [0025] 7 ein Schaltkreisdiagrammist, welches den Beschleunigungssensor des Vibrationstyps gemäß einerzweiten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0026] 8 ein Schaltkreisdiagrammist, welches den Beschleunigungssensor des Vibrationstyps gemäß einerdritten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0027] 9 ein Schaltkreisdiagrammist, welches den Beschleunigungssensor des Vibrationstyps gemäß einervierten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0028] 10 ein Schaltkreisdiagrammist, welches den Beschleunigungssensor des Vibrationstyps gemäß einerfünftenAusführungsformder vorliegenden Erfindung zeigt;
    [0029] 11 eine graphische Darstellungist, welche das Prinzip der Aufhebungsverarbeitung von sich in Phasebefindlichen Komponenten erläutert, welchein dem Beschleunigungssensor des Vibrationstyps durchgeführt wird(im Fall eines Sensorrauschens außer dem Band);
    [0030] 12 eine graphische Darstellungist, welche das Rauschen erläutert,welches in dem Sensorband von 11 verbleibt;und
    [0031] 13 eine graphische Darstellungist, welche die Arbeitsweise des Beschleunigungssensors des Vibrationstypsgemäß der vorliegendenErfindung zeigt (im Fall von Inbandrauschen des Sensors).
    [0032] BevorzugteAusführungsformender vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme aufdie beigefügteZeichnung beschrieben.
    [0033] 1 ist ein Schaltkreisdiagramm,welches einen Gesamtaufbau eines Winkelgeschwindigkeitssensors desVibrationstyps (der nachfolgend als "Winkelgeschwindigkeitssensor" vereinfacht sein kann)gemäß einerbevorzugten Ausführungsform dervorliegenden Erfindung zeigt. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 1 desVibrationstyps hat einen Sensierungsabschnitt, der aus einer erstenSensoreinheit 100 und einer zweiten Sensoreinheit 200 besteht.Die erste Sensoreinheit 100 beinhaltet einen Vibrator (z.B. ein Gewicht) 4a und einen Sensierungswellenform-Erzeugungsabschnitt 15,wohingegen die zweite Sensoreinheit 200 einen Vibrator(z. B. ein Gewicht) 4b und Sensierungs-Wellenformerzeugungsabschnitte 16 beinhaltet.Die Vibratoren 4a und 4b schwingen in einer vorbestimmtenStandardvibrationsrichtung X. Wenn eine Winkelgeschwindigkeit aufdie jeweiligen Vibratoren 4a und 4b aufgebrachtwird, wird eine Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente ineiner bestimmten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung Y erzeugt,welche unterschiedlich zu der Standardvibrationsrichtung X ist.Bei dieser Ausführungsformist die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung Y senkrecht zurStandardvibrationsrichtung X. Jeweilige Sensierungswellenform-Erzeugungsabschnitte 15 und 16 erkennendie Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente und erzeugen eineWinkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente.
    [0034] DieSensoreinheiten 100 und 200 veranlassen die jeweiligenVibratoren 4a und 4b mit gegeneinander entgegengesetztenPhasen in Standardvibrationsrichtung X zu schwingen, so daß die Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponenten,welche in der Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung Y auftreten,zueinander invertierte Phasen haben. Infolgedessen werden die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformenals erste und zweite Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformen W1und W2 erzeugt, welche zueinander invertierte Phasen haben.
    [0035] DerSensierungswellenform-Erzeugungsabschnitt 15 beinhalteteinen vibrationserkennenden Kondensator 5a, eine Vorspannungquelle 4v (siehe 2), die eine konstante Vorspannungan den vibrationserkennenden Kondensator 5a anlegt undeinen Ladungsverstärker 20.Der Sensierungswellenform-Erzeugungsabschnitt 16 beinhalteteinen vibrationserkennenden Kondensator 5b, eine Vorspannungsquelle(ähnlichzur Vorspannungsquelle 4v), welche eine konstante Vorspannungan den vibrationserkennenden Kondensator 5b anlegt, undeinen Ladungsverstärker 21.Genauer gesagt, jeder der Vibratoren 4a und 4b istelastisch an einen Antriebsrahmen 3 über einen Ausleger 6 befestigt,der einen Vibrationsschwenkpunkt ergibt, so daß jeder Vibrator in Y-Richtungschwingen kann. Weiterhin ist der Antriebsrahmen 3 elastischan einem Sensorrahmen 10 über einen Ausleger 2 befestigt,der einen Vibrationsschwenkpunkt ergibt, so daß jeder Vibrator in X-Richtungschwingen kann. Die Vibratoren 4a und 4b können somitzusammen mit dem Antriebsrahmen 3 in X-Richtung schwingen.
    [0036] JederAntriebsrahmen 3 der jeweiligen Sensoreinheiten 100 und 200 hatbewegliche Elektroden 1b, die an seiner Seitenoberfläche angebrachtsind. Die beweglichen Elektroden 1b, welche jeweils eine Einheitselektrodebilden, die sich in X-Richtung erstreckt, sind mit konstanten Abständen wiedie Zähne einesKamms in Y-Richtung ausgerichtet. Weiterhin weist der Sensorrahmen 10 stationäre Elektroden 1a auf,welche an jeder Seite so angeordnet sind, dass sie mit den beweglichenElektroden 1b gekoppelt sind. Die stationären Elektroden 1a,welche jeweils eine Einheitselektrode bilden, die sich in X-Richtung erstreckt,sind in konstanten Abständenwie die Zähneeines Kamms in Y-Richtung angeordnet. Die stationären Elektroden 1a unddie beweglichen Elektroden 1b überlappen einander abwechselndan ihren gegenüberliegendenEnden.
    [0037] EinAntriebsoszillationsabschnitt 101 legt eine Antriebsspannungmit konstanter Frequenz F zwischen die beweglichen Elektroden 1b unddie stationärenElektroden 1a. Die beweglichen Elektroden 1b beginnenmit einer Vi bration relativ zu den stationären Elektroden 1a mitder Frequenz F in X-Richtung. Diese Vibrationskraft bewirkt, daß der Antriebsrahmen 3,der mit den beweglichen Elektroden 1b integriert ist, schwingt.Weiterhin schwingen die Vibratoren 4a und 4b inX-Richtung (d. h. Standardvibrationsrichtung). In diesem Fall sinddie Richtungen der Antriebsspannung, welche an die jeweiligen Vibratoren 4a und 4b angelegtwird, in X-Richtung in den jeweiligen Sensoreinheiten 100 und 200 zueinander entgegengesetzt.Als Ergebnis bewirken die beiden Vibratoren 4a und 4b,daß zueinanderentgegengesetzte phasensynchrone Schwingungen in X-Richtung auftreten.Wenn eine zu erfassende Winkelgeschwindigkeit unter diesen Umständen andie Vibratoren 4a und 4b angelegt wird, erzeugendie Vibratoren 4a und 4b Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponentenentsprechend der Corioliskraft, welche eine Amplitude haben, welchedie Größe der eingegebenenWinkelgeschwindigkeit wiedergibt und welche in Y-Richtung zueinanderentgegengesetzte Phasen haben.
    [0038] Dievibrationserkennenden Kondensatoren 5a und 5b ändern einenZwischenelektrodenabstand (d. h. den Abstand zwischen Elektroden)abhängig vonder Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente. 2 zeigt die erste Sensoreinheit (d. h.den Vibrator 4a) als repräsentativen Vibrator. Gemäß der Schaltkreisanordnungvon 2 ist der vibrationserkennendeKondensator 5a überden Vibrator 4a mit der Vorspannungsquelle 4v verbunden.Eine konstante Vorspannung wird überden Vibrator 4a von der Vorspannungsquelle 4v anden vibrationserkennenden Kondensator 5a angelegt. Diein dem vibrationserkennenden Kondensator 5a zu speichernde Ladungsmenge ändert sichabhängigvon einer Änderungdes Zwischenelektrodenabstandes des vibrationserkennenden Kondensators 5a.Der Ladungsverstärker 20 wandeltdie Lademenge des vibrationserkennenden Kondensators 5a ineine Spannung und gibt eine Win kelgeschwindigkeits-Sensierungsspannungswellenformaus. Der Ladungsverstärker 20 hat üblichenbekannten Aufbau. Ein negativer Rückkopplungskondensator 20b,der mit einem Operationsverstärker 20p verbundenist, speichert die elektrische Ladung, welche mit der Ladung desvibrationserkennenden Kondensators 5a ausbalanciert ist.Die Anschlußspannungdes negativen Rückkopplugskondensators 20b wirdeinem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 20p alsspannungsgewandeltes Ladungssignal eingegeben. Somit bilden derOperationsverstärker 20p und dernegative Rückkopplungskondensator 20b zusammeneinen Ladungsspannungswandlerschaltkreis, der die Ladung des vibrationserkennenden Kondensators 5a ineine Spannung verstärktund ein verstärktesSpannungssignal ausgibt. Der negative Rückkopplungswiderstand 20a erlaubt,daß sichder negative Rückkopplungskondensator 20b entlädt, wennder erzeugte Ladungspegel des vibrationserkennenden Kondensators 5a abnimmt.Weiterhin hat der negative Rückkopplungswiderstand 20a die Funktion,eine Sättigungdes Ausgangs des Operationsverstärkers 20p zuverhindern. Eine Referenzenergiequelle 20v gibt eine Verstärkungsreferenzspannungfür denLadungsverstärker 20 aus.
    [0039] Zurückkehrendzu 1, so erhält der Differenzverstärkungsschaltkreis 22 Analogwerteder ersten und zweiten Winkelgeschwindigkeit-Sensierungswellenformen,welche von den jeweiligen Ladungsverstärkern 20 und 21 erzeugtwurden. Der Differenzverstärkungsschaltkreis 22 bestehtaus einem Operationsverstärker 22p undVerstärkungsfaktor-Bestimmungswiderständen 22a, 22b, 22c und 22d.Die Widerstände 22a und 22b habenden gleichen Widerstandswert (R1), wohingegen die Widerstände 22c und 22d dengleichen Widerstandswert (R2) haben. Wenn der Operationsverstärker 22p SpannungenK1 und K2 erhält,erzeugt der Operationsverstärker 22p eineAusgangsspannung von (R2/R1)·(K1–K2). Indiesem Fall umfasst zum Zwecke der Vereinfachung der ErläuterungK2 den Einfluß einerReferenzspannung, welche von einer Referenzengergiequelle 22v geliefertwird. Somit kann der Differenzverstärkungsschaltkreis 22 eineDifferenzkomponente zwischen den beiden Eingangsspannungen K1 undK2 mit dem Verstärkungsfaktor R2/R1ohne Erzeugung der Gewichtungsfaktoren für die Eingangsspannungen K1und K2 verstärken.
    [0040] weiterhinsind dem Differenzverstärkungsschaltkreis 22 Pufferverstärker 31 und 32 zugeordnet,welche analoge Eingangsverstärkungsfaktoreinstellschaltkreiseals Eingangsstufen zum Empfang der Winkelgeschwindigkeits-SensierungsspannungswellenformenJ1 und J2 bilden, welche von den jeweiligen Sensoreinheiten 100 und 200 geliefert werden.Der Pufferverstärker 31 istals invertierender Verstärkerschaltkreisbestehend aus einem Operationsverstärker 31p und Verstärkungsfaktor-Bestimmungswiderständen 31t und 31a angeordnet.Auf ähnlicheWeise ist der Pufferverstärker 32 alsinvertierender Verstärkerschaltkreisbestehend aus einem Operationsverstärker p und Verstärkungsfaktor-Bestimmungswiderständen 32t und 32a angeordnet. EineReferenzenergiequelle 31v liefert eine Verstärkungsreferenzspannung über einenwiderstand 31c an einen nicht invertierenden Eingangsanschluß des Oberationsverstärkers 31p.Auf ähnlicheWeise liefert eine Referenzenergiequelle 32v eine Verstärkungsreferenzspannung über einenWiderstand 32c an einen nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 32p.Gemäß dieserAusführungsformsind die negativen Rückkopplungswiderstände 31p und 32p alsvariable Widerständeausgelegt. Mit anderen Worten, wenigstens einige der Verstärkungsfaktor-Bestimmungswiderstände derjeweiligen Pufferverstärker 31 und 32 sindvariable Widerstände.Diese Schaltkreisanordnung erlaubt, daß der Verstärkungsfaktor der jeweiligenPufferverstärker 31 und 32 linearabhängig vonder Einstellung der Widerstandswerte der negativen Rückkopplungswiderstände 31t und 32t geändert wird.
    [0041] Beider oben beschriebenen Schaltkreisanordnung werden die Winkelgeschwindigkeits-SensierungsspannungswellenformenJ1 und J2, welche von den Sensoreinheiten 100 und 200 geliefertwerden, von den variablen Widerständen 31t und 32t ausgegebenund dem Differenzverstärkungsschaltkreis 22 alsdie Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform eingegeben, welcheder analogen Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellungunterworfen wurde. Wie voranstehend beschrieben, so hat der Differenzverstärkungsschaltkreis 22 einenkonstanten Verstärkungsfaktor(R2/R1). Somit kann der Pufferverstärker 31 unabhängig dieEinstellung des Eingangsverstärkungsfaktorsder Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsspannungswellenform von derSensoreinheit 100 durchführen. Der Pufferverstärker 32 kannunabhängigdie Einstellung des Eingangsverstärkungsfaktors der Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsspannungswellenformvon der Sensoreinheit 200 durchführen. Weiterhin gibt die Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellung,die in den jeweiligen Pufferverstärkern 31 und 32 durchgeführt wird,keinen wesentlichen Einfluß aufden Verstärkungsfaktordes Differenzverstärkungsschaltkreises 22.Es ist jedoch möglich,daß nureiner der Pufferverstärker 31 und 32 dieVerstärkungsfaktoreinstellungdurchführt.In diesem Fall wird einer der negativen Rückkopplungswiderstände 31t und 32t durcheinen festen Widerstand ersetzt.
    [0042] Beispielsweisewird die Einstellung eines analogen Verstärkungsfaktors nur einmal vordem Vertrieb des Sensors durchgeführt. Unter Berücksichtigungdieser Umständeverwendet diese Ausführungsformlasertrimmbare Widerständezur Bildung der variablen Widerstände 31t und 32t.Die 3A und 3B zeigen als ein Beispieleinen la sertrimmbaren widerstand des Oberflächenanordnungstyps, der alsvariabler Widerstand verwendet werden kann (obgleich nur der variableWiderstand 31t gezeigt ist). Ein dicker Widerstandsfilm 41 istauf einer Hauptoberflächeeiner Substratplatte 42 ausgebildet und Elektroden 40 und 40 sindan beiden Enden dieses Substrates 42 ausgebildet. Ein LaserstrahlLB wird auf die Oberflächedes dicken Widerstandsfilms 41 gerichtet, um eine Ausnehmung 41g zubilden, welche die elektrische Leitfähigkeit entlang der Oberfläche unterbindet.Gemäß den 4A bis 4d ist die Ausbildung der Ausnehmung 41g beliebig undhinsichtlich Muster und Längeauf verschiedene Weise änderbar.Der Widerstandswert des dicken Widerstandsfilms 41 wirdirreversibel geändertund abhängigvon Muster und Längeder Ausnehmung 41g bestimmt. Die Ausnehmung 41g verringertdie wesentlichen Breite des leitfähigen Pfads, der sich zwischenden Elektroden 40 und 40 erstreckt oder vergrößert diewesentlichen Längedes leitfähigen Pfads.Somit wird die Widerstandswert-Einstellung des dicken Widerstandsfilms 41 derartdurchgeführt, daß der Widerstandim Vergleich zu dem Ausgangszustand erheblich anwächst.
    [0043] Nachfolgendwird eine Arbeitsweise des Winkelgeschwindigkeitssensors 1 erläutert. Wiebereits unter Bezug auf 1 erläutert, wenneine Winkelgeschwindigkeit, welche zu erfassen ist, auf die jeweiligenVibratoren 4a und 4b unter der Bedingung einwirkt,daß dieVibratoren 4a und 4b mit zueinander entgegengesetztenPhasen in X-Richtung schwingen (d. h. in Standardvibrationsrichtung),werden die Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponenten mit zueinanderentgegengesetzten Phasen in Y-Richtung erzeugt. In Antwort auf dieseWinkelgeschwindigkeit-Oszillationskomponenten wandeln die Ladungsverstärker 20 und 21 dieLadungsmengenänderungs-Wellenform,welche von den vibrationserkennenden Kondensatoren 5a und 5b erzeugtworden sind, in Spannungen um und geben die ersten und zweiten Winkelgeschwindigkeits-SensierungsspannungswellenformenJ1 und J2 aus.
    [0044] Wenneine Winkelgeschwindigkeit auf die jeweiligen Vibratoren 4a und 4b,welche in den Sensoreinheiten 100 und 200 in X-Richtungvibrieren, einwirkt, wie in 1 gezeigt, ändert sichdie in Y-Richtung auftretende Corioliskraft in ihrer Richtung abhängig vonder Beschleunigung der jeweiligen Vibratoren 4a und 4b inX-Richtung. Wenn die in X-Richtung laufenden Vibrationen der jeweiligenSensoreinheiten 100 und 200 in ihren Phasen entgegengesetzt sind,sind die in Y-Richtung laufenden Vibrationen der jeweiligen Sensoreinheiten 100 und 200,welche von der Corioliskraft herrühren, d. h. die Sensorausgangswellenformenin ihren Phasen entgegengesetzt. Nachfolgend wird die Ausgangswellenformphaseder ersten Sensoreinheit 100 als erste Phase bezeichnet,währenddie Ausgangswellenformphase der zweiten Sensoreinheit 200 alszweite Phase bezeichnet wird. Die Winkelgeschwindigkeit-Ausgangswellenformen,welche von den jeweiligen Sensoreinheiten 100 und 200 erzeugtwerden, sind in ihren Amplituden im wesentlichen zueinander identisch,wie mit durchgezogenen Linien in 5 dargestellt, wenndiese Sensoreinheiten 100 und 200 so angeordnetsind, daß sievollständigzueinander äquivalentsind, ohne nachteilig durch späternoch zu beschreibende verschiedene Änderungen beeinflußt zu werden,und wenn unnötigeBeschleunigungskomponenten, welche durch andere Faktoren bewirktwerden, nicht hinzuaddiert werden.
    [0045] Für den Fall,daß unnötige Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 den jeweiligenVibratoren 4a und 4b hinzuaddiert werden, werdendiese unnötigenBeschleunigungskomponenten δg1und 6g2 den Winkelgeschwindigkeits-SensierungsspannungswellenformenJ1 und J2 überlagert,wie gestrichelt in 5 dargestellt.wenn die unnötigenBe schleunigungskomponenten δg1und δg2auf gleichem Pegel sind, könnendiese Beschleunigungskomponenten δg1und δg2vollständigin dem Differenzverstärkungsschaltkreisaufgehoben werden. Jedoch könnendie Vibratoren 4a und 4b, die in 1 gezeigt sind, hinsichtlich Gewichtund Ausgestaltung leicht unterschiedlich sein. Die vibrationserkennendenKondensatoren 5a und 5b können in ihren Elektrodenflächen oderin ihren Elektrodenabständenan der Vibrationsmittenposition leicht unterschiedlich sein. Weiterhinkönnendie jeweiligen Elemente (z. B. die Elektroden 1a und 1b),welche die Treiberabschnitte der Vibratoren 4a und 4b für die Vibrationin X-Richtung bilden, leicht unterschiedlich sein. In solchen Fällen können dierichtigphasigen unnötigen Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 Unterschiedein ihren Pegeln bewirken, wie in 6 gezeigt.Wenn diese Wellenformen direkt in den Differenzverstärkungsschaltkreiseingegeben werden, werden die unnötigen Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 nichtvollständigaufgehoben und verbleiben demzufolge als Teil der Differenzialwellenform.Mit anderen Worten, die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsgenauigkeitverschlechtert sich.
    [0046] Somitwerden gemäß dieserAusführungsformdie Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsspannungswellenformen J1 undJ2 einmal in die Pufferverstärker 31 und 32 gemäß 1 eingegeben, um die Verstärkungsfaktoreinstellungdurchzuführen,so daß dieDifferenz zwischen den Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 gemäß 6 beseitigt wird. Nach Beendigungder Verstärkungsfaktoreinstellungschicken die Pufferverstärker 31 und 32 die Winkelgeschwindigkeits-SensierungsspannungswellenformenK1 und K2 an den Differenzverstärkungsschaltkreis 22 (siehe 1). Diese Verstärkungsfaktoreinstellungkann flexibel einen inherenten Unterschied zwischen den Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 beseitigen,wenn diese von den Variatio nen herrührt, welche von den oben beschriebenen verschiedenenFaktoren beeinflußtwerden. Im Ergebnis verbleiben die Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 nichtauf der Differenzwellenform. Die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsgenauigkeit kannverbessert werden. Was das Verstärkungsfaktoreinstellverfahrenbetrifft, kann eine geeignete Vibrationsvorrichtung verwendet werden,um experimentell richtigphasige Beschleunigungen den jeweiligenSensoreinheiten 100 und 200 hinzuzuaddieren. Dannkann die Pegelmessung der Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 im Vergleichmit den reinen Wellenformen durchgeführt werden, welche erhaltenwerden, wenn keine Beschleunigungskomponente den jeweiligen Sensoreinheiten 100 und 200 hinzuaddiertwird.
    [0047] DieVerstärkungsfaktoreinstellungwird so durchgeführt,daß dieBeziehung G1/G2 = δg1/δg2 erfüllt ist,wobei G1 den Verstärkungsfaktordes Pufferverstärkers 31 wiedergibtund G2 den Verstärkungsfaktordes Pufferverstärkers 32 wiedergibt.Gemäß dieserAusführungsformwird das Verhältnis Rx/Ryder Widerstandswerte Rx und Ry der jeweiligen variablen Widerstände 31t und 32t gemäß 1 δg1/δg2 gleichgesetzt. Hierzu werdendie Widerstandswerte der jeweiligen variablen Widerstände 31t und 32t durchdas Lasertrimmen gemäß 3 eingestellt.
    [0048] Für den Fall,daß derWinkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps in ein Kraftfahrzeug eingebautwird, entstehen die voranstehend beschriebenen unnötigen Beschleunigungskomponentenaus Störvibrationenaufgrund verschiedener Faktoren während der Fahrbedingungen desKraftfahrzeugs. Weiterhin gibt die Betriebsfrequenz F der Vibratoren 4a und 4b dieFrequenz eines erhaltenen Winkelgeschwindigkeitssignals. Insbesondere,wenn die Betriebsfrequenz F nahe an den Frequenzen der Störvibrationenist, welche aus den Fahrbedingungen des Kraftfahr zeugs entstehen,beispielsweise Frequenzen von Motorvibrationen und Radvibrationen,sind die Winkelgeschwindigkeits-Signalwellenformen vollständig mitdiesen Störkomponentenkonfrontiert. Das verringert erheblich das S/N-Verhältnis imSensorausgang. Die Frequenzen der konstanten Störvibrationen liegen annähernd aufdem Wert einiger 100 Hz, wobei die oben beschriebene Betriebsfrequenzfür gewöhnlich ineinem relativ höherenBereich von 2 kHz bis 10 kHz gesetzt wird.
    [0049] Gemäß den obenbeschriebenen Frequenzfestlegungen haben die unnötigen Beschleunigungskomponenten,welche aus relativ niederfrequenten Störvibrationen entstehen, beispielsweiseMotorvibrationen und Reifenvibrationen, erheblich lange Periodenim Vergleich zu denjenigen der Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformen.Infolgedessen könnendiese unnötigenBeschleunigungskomponenten als translierende Beschleunigungskomponentenbetrachtet werden. Die Wellenformen der 5 und 6 zeigenden Fall dieser Art von Überlagerungniederfrequenter Störungen.Wenn die translatorische Beschleunigung in Y-Richtung konstant überlagertwird, verschiebt die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformden Pegel ihres Vibrationsmittelpunktes um einen Betrag einer hinzuaddiertentranslatorischen Beschleunigung. Weiterhin wirken diese translatorischenBeschleunigungen relativ zu den beiden Vibratoren 4a und 4b (1) in gleiche Richtung,welche die Schwingungen mit zueinander entgegengesetzten Phasenbewirken. Infolgedessen ist die Verschiebungsrichtung des Vibrationsmittelpunktswertesaufgrund der Überlagerung derBeschleunigung in den Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformender beiden Sensoreinheiten 100 und 200 die gleiche.
    [0050] Wieunter Bezug auf die 5 und 6 erläutert, kann der Winkelgeschwindigkeitssensordes Vibrationstyps gemäß dieserErfindung die verbleibenden niederfrequenten Störungen wirksam unterdrücken. DieStörungen,welche ausreichend niedere Frequenzen als die Frequenzwerte deszu erfassenden Winkelgeschwindigkeitssignales haben (d. h. die Betriebsfrequenzder Vibratoren) könnendurch andere Verfahren erkannt werden. Auf ähnliche Weise können Störungen,welche höherenFrequenzen als der Frequenzwert des zu erfassenden Winkelgeschwindigkeitssignals(d. h. Antriebsfrequenz der Vibratoren) angehören, beispielsweise harmonisches Rauschen,durch andere Verfahren erkannt werden. Genauer gesagt, wenn dievoranstehend beschriebene Verstärkungsfaktoreinstellungnicht zwischen den Sensoreinheiten durchgeführt wird, werden diese Artenvon niederfrequenten oder hochfrequenten Rauschkomponenten (d. h.Rauschkomponenten mit Frequenzen unterschiedlich von der Antriebsfequenz derVibratoren; nachfolgend als "sensorausbandiges Rauschen" genannt) nicht gegeneinanderaufgehoben und verbleiben im Ausgang des Differenzverstärkungsschaltkreises 22.Wie jedoch durch eine langkurz-gestrichelte Linie in 1 dargestellt, ist es bevorzugt,einen Signalverarbeitungsabschnitt 45 vorzusehen, der selektivdie sensorausbandigen Rauschkomponenten am Ausgang des Differenzverstärkungsschaltkreises 22 entfernt.Bei dieser Ausführungsformist der Signalverarbeitungsabschnitt 45 ein synchronerErkennungsschaltkreis oder ein Bandpaßfilter. Um beispielsweisediese Arten von sensorausbandigem Rauschen zu entfernen, kann einTiefpaßfilterverwendet werden, um hochfrequentes Rauschen zu entfernen oder einHochpaßfilter kannverwendet werden, um niederfrequentes Rauschen zu entfernen. DerSignalverarbeitungsabschnitt 45 hat die Funktion der Entfernungvon anderen verschiedenen sensorausbandigem Rauschen, einschließlich Schaltrauschen,Hintergrundrauschen aufgrund eines Wechselrichters oder dergleichen undharmonisches Rauschen oder anderes Rauschen, welches aufgrund elektrischerFaktoren neben dem Rauschen auftreten, wel che von mechanischen Vibrationenherrühren.Obgleich 1 den Signalverarbeitungsabschnitt 45 ander Ausgangsstufe des Differenzverstärkungsschaltkreises 22 zeigt,ist es möglich,einen derartigen Signalverarbeitungsabschnitt zwischen Pufferverstärker 31 unddem Differenzverstärkungsschaltkreis 22 vorzusehenund auch einen anderen Signalverarbeitungsabschnitt zwischen demPufferverstärker 32 unddem Differenzverstärkungsschaltkreis 22.
    [0051] Andererseits,wenn das Kraftfahrzeug fährt, können Rauschvibrationenmit Frequenzen relativ nahe an der Betriebsfrequenz der Winkelgeschwindigkeitssensoren(nachfolgend als nahe Rauschvibration bezeichnet) auftreten. DieseAusführungsform definiertdie Rauschvibrationen als nahe Rauschvibrationen, wenn diese Rauschvibrationeninnerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches mit einem Mittelpunktsind, der auf der Betriebsfrequenz F liegt und mit einer Breitevon ±50%(insbesondere ±10%)bezüglichdieses Mittelpunktes ist. Der von dem Signalverarbeitungsabschnitt 45 abgedeckteFrequenzbereich liegt außerhalbdieses Frequenzbereichs. Wenn beispielsweise ein Kieselstein oderein anderes Hindernis von einem Reifen hochgeschleudert wird undmit einem metallischen Chassis oder einer Karrosserie zusammenstößt, können plötzlich schrilleaktustische Geräuscheentstehen. Diese metallischen Aufschlaggeräusche haben Frequenzen nahe deroben beschriebenen Sensorbetriebsfrequenz.
    [0052] Weiterhinhaben die von der Reifenumdrehung verursachten Vibrationen relativniedrige Grundfrequenzen. Wenn ein Kraftfahrzeug auf einer rauhenFahrbahn fährt,könnenhochfrequente Komponenten entsprechend den Fahrbahnunebenheiten aufdas Winkelgeschwindigkeitssignal überlagern. Diese hochfrequentenKomponenten sind ebenfalls nahe der Betriebsfrequenz. Weiterhinhat der Fahr zeugkarrosserieaufbau eines Kraftfahrzeuges verschiedenemechanische Resonanzmoden.
    [0053] Insbesonderesind einige der charakteristischen Frequenzen von kompakten Einbauteilen,beispielsweise Befestigungsteilen (Schrauben, Muttern etc.) Klammernoder Halterungen nahe an der Betriebsfrequenz des Winkelgeschwindigkeitssensors.
    [0054] Indiesem Fall ist die Überlagerungder nahen Rauschvibrationen nicht so einfach wie die Wellenformverschiebungder 5 und 6. Als ein Beispiel zeigt 11 die Amplitudenänderung,die in den Ausgangswellenformen entsprechender Sensoreinheiten auftritt.In diesem Fall erhöhtdie nahe Rauschvibrationskomponente δg1 die Amplitude der Ausgangswellenformder ersten Sensoreinheit 100, die in der ersten Phase vibriert,wohingegen die nahe Rauschvibrationskomponente δg2 die Amplitude der Ausgangswellenformder zweiten Sensoreinheit 200 verringert, welche in derzweiten Phase vibriert (d. h. in der Phase entgegengesetzt zur erstenPhase) oder umgekehrt. Nachfolgend wird die Überlagerung von nahen Rauschvibrationenkurz erläutert.
    [0055] Zunächst wirdnun angenommen, daß die Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente durchdie folgende Gleichung ausgedrücktist: S = A·sin(2πft – φ) (i)
    [0056] Weiterhinwird die nahe Rauschoszillationskomponente durch die folgende Gleichungausgedrückt. N = δg·sin(2πft – φn) (ii)
    [0057] Wenndie nahe Rauschvibrationskomponente (ii) der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente(i) überlagertwird, kann die zusammengesetzte Wellenform S durch die folgendeGleichung ausgedrücktwerden: S = As·sin(2πft – φs) (iii)wobei Asund φsdurch die folgenden Gleichungen ausgedrückt sind: As = [A2 + δg2 – 2A·δg·cos(φn – φ)]1/2 (iv) φs = φ + Tan1–[{δg·sin(φn – φ)}/{A + δg·cos(φn – φ)} (v)
    [0058] Dadie erste Sensoreinheit 100 und die zweite Sensoreinheit 200 inentgegengesetztphasiger Beziehung sind, erfüllen die Phase φ in Gleichung(i) und die Phase φ2in der zweiten Sensoreinheit 200 die Beziehung φ2 = φ1 – π. Somit können unterBerücksichtigungder Gleichung (iv) die Amplituden der überlagerten Wellenformen S1und S2 der jeweiligen Sensoreinheiten 100 und 200 durchdie folgenden Gleichungen ausgedrückt werden: As1 = [A2 + δg2 – 2A·δg·cos(φn – φ1)]1/2 (vi) As2 = [A2 + δg2 – 2A·δg·cos(φn – φ1 + π)]1/2 = [A2 + δg2 – 2A·δg·cos(φn – φ1)]1/2 (vii)
    [0059] 6 zeigt den Fall, daß die Phase φn der nahenRauschvibration mit der Phase φ1 – π der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponenteder zweiten Sensoreinheit 200 übereinstimmt. Die Gleichungen(vi) und (vii) könnenauf folgende Weise modifiziert werden: As1 = A + δg (vi)' As2 = A – δg (vii)'
    [0060] Eszeigt sich somit, daß dienahe Rauschvibrationskomponente δgdie Funktion der Erhöhung derAmplitude eines Sensorausgang und der Verringerung der Amplitudedes anderen Sensorausgangs hat.
    [0061] Wiesich aus den Gleichungen (vi)' und(vii)' ergibt stimmen,wenn beide Sensoreinheiten 100 und 200 so angeordnetsind, daß sievollständige Äquivalenzzeigen, die unnötigeBeschleunigungskomponente δg1der ersten Sensoreinheit 100, entstanden aus der nahenRauschvibration vollständigmit der unnötigenBeschleunigungskomponente δg2der zweiten Sensoreinheit 200, entstanden aus der nahenRauschvibration, überein,wie in 6 gezeigt. Infolgedessen,wenn eine Differenzamplitude zwischen den beiden Wellenformen alsAs1 + As2 erhalten wird, werden die unnötigen Beschleunigungskomponenten δg1 und δg2 vollständig aufgehoben. Andererseitsist es fürgewöhnlichschwierig, diese nahen Rauschvibrationskomponenten über denFiltervorgang zu entfernen, der von dem Signalverarbeitungsabschnitt 45 gemäß 1 durchgeführt wird.Somit gibt es kein anderes Verfahren zur Aufhebung dieser nahenRauschvibrationskomponenten zwischen den Sensoreinheiten 100 und 200,welche die zueinander entgegengesetzten Phasenschwingungen verursachen.
    [0062] Indem Fall jedoch, in dem die unnötigenBeschleunigungskomponenten δg1und δg2nicht in Übereinstimmungsind aufgrund des Einflusses der voranstehend beschriebenen Änderungen,verbleibt eine Differenzialkomponente Δδg zwischen diesen Komponenten δg1 und δg2 gemäß 12 und kann durch ein herkömmlichesVerfahren unter Verwendung des Signalverarbeitungsabschnittes nichtentfernt werden.
    [0063] DieseErfindung ermöglichtjedoch die Durchführungder oben beschriebenen Verstärkungsfaktoreinstellung.Ge nauer gesagt, wie in 13 gezeigt,unterliegt wenigstens entweder die erste Sensoreinheit 100 oderdie zweite Sensoreinheit 200 der Amplitudeneinstellungder Sensorausgangswellenform, welche als zusammengesetzter Ausgangvon der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskompnente und der nahenRauschvibrationskomponente erzeugt wird. Im Ergebnis kann eine relative Amplitudendifferenzzwischen den nahen Rauschvibrationswellenformkomponenten beiderSensoreinheiten verringert werden. Somit wird es möglich, nachteiligeEinflüsseaufgrund der nahen Rauschvibrationswellenformkomponenten wirksamzu unterdrückenoder zu beseitigen, welche durch den Signalverarbeitungsabschnitt 45 (1) in dem Frequenzbereichunter der Sensorbetriebsfrequenz F nicht entfernt werden können.
    [0064] Nachfolgendwerden Winkelgeschwindigkeitssensoren mit modifizierten Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung beschrieben. Abschnitte oder Teile identisch zu dem Winkelgeschwindigkeitssensor 1 gemäß 1 sind mit gleichen Bezugszeichenversehen und werden nachfolgend nicht beschrieben.
    [0065] Beieinem Winkelgeschwindigkeitssensor 150 gemäß 7 ist der analoge Eingangsverstärkungsfaktoreinstellschaltkreisso aufgebaut, daß wenigstenseinige der Verstärkungsfaktorbestimmungswiderstände 31t, 32t, 22c und 22d desDifferenzverstärkungsschaltkreises 22,z. B. die Eingangsstufenwiderstände 31t und 32t beidieser Ausführungsform durchvariable Widerständegebildet sind (beispielsweise durch die lasertrimmbaren Widerstände von 3.
    [0066] WennR1, R2, R3 und R4 die Widerstandswerte von vier Verstärkungsfaktorbestimmungswiderständen 31t, 22c, 32t und 22d darstellen,erzeugt der Differenzverstärkungs schaltkreis 22 einenAusgang V, der im wesentlichen durch die folgende Gleichung ausgedrückt werdenkann: V = –((R1 +R2)/R1) × [{R2/(R1+ R2) × J2 – {R4/(R3 +R4)} × J1] (1)
    [0067] Ausdem obigen Ausdruck ergibt sich, daß ein gesamter Verstärkungsfaktordurch (R1 + R2)/R1 ausgedrücktwird und Gewichtungsfaktoren R2/(R1 + R2) und R4/(R3 + R4) werdenden jeweiligen EingängenJ2 und J1 hinzuaddiert. Was die Gewichtungsfaktoren betrifft, soversteht sich, daß dieWiderstandswerte R1 und R3 der variablen widerstände 31t und 32t unabhängig inden jeweiligen Gewichtungsfaktoren enthalten sind. Mit anderen Worten, dieEingangsverstärkungseinstellungzur Aufhebung der richtigphasigen Komponenten ist möglich. Weiterhinbenötigtdiese Ausführungsformkeine Pufferverstärkerund somit ist der Schaltkreisaufbau sehr einfach.
    [0068] Indem Fall jedoch, daß dieEingangsverstärkungseinstellungdurch Änderungder Widerstandswerte R1 und R3 der Widerstände 31t und 32t durchgeführt wird,könnensowohl der Gesamtverstärkungsfaktordes Differenzverstärkungsschaltkreises 22 unddie Gewichtungsfaktoren der EingängeJ2 und J1 gleichzeitig geändertwerden. In diesem Zusammenhang ist der Freiheitsgrad bei der Einstellungim Vergleich zur Anordnung von 1 gering. Genauergesagt, die Einstellung muß sodurchgeführtwerden, daß keinnachteiliger Einfluß aufden Gesamtverstärkungsfaktordes Differenzverstärkungsschaltkreises 22 ausgeübt wird.Hierzu wird bei der Einstellung der Gewichtungsfaktoren (d. h. bei derEinstellung des Eingangsverstärkungsfaktors, derWiderstandswert R3 des Widerstandes 32t geändert, umden Eingang J1 einzustellen, da eine Änderung des WiderstandswertesR3 keinen Einfluß auf denGesamtverstärkungsfaktorhat, wie sich aus Gleichung (1) ergibt. Wenn in diesem Fall dervariable Widerstand durch einen lasertrimmbaren Widerstand gebildetwird, ergibt sich das folgende Problem. Wenn beispielsweise derBeitrag der richtigphasigen Komponente im Eingang J2 groß im Gegensatzzum Eingang J1 ist, muß derEingangsverstärkungsfaktor desEingangs J1 erhöhtwerden. Wie sich aus Gleichung (1) ergibt, muß in diesem Fall der WiderstandswertR3 erhöhtwerden. Wie jedoch voranstehend beschrieben, ist es unmöglich, denWiderstandswert des lasertrimmbaren Widerstandes zu verringern,da eine Einstellung des lasertrimmbaren Widerstandes nur in Richtungeiner Erhöhungdes Widerstandswertes möglichist. Somit ist das Festsetzen eines hohen Eingangsverstärkungsfaktorsfür denEingang J1 unmöglich,ohne den gesamten Verstärkungsfaktorzu ändern.
    [0069] Andererseits,bei der Anordnung von 1, ist,wenn die beiden variablen Widerstände 31t und 32t beidegeändertwerden, der Verstärkungsfaktor desDifferenzverstärkungsschaltkreises 22 (entsprechenddem Gesamtverstärkungsfaktorder Anordnung von 7)stets konstant. Somit unterliegt die Anordnung von 1 nicht den obigen Einschränkungen.Weiterhin ist das Setzen eines hohen Eingangsverstärkungsfaktorsdes Eingangs J1 relativ zum Verstärkungsfaktor des Eingangs J2einfach.
    [0070] Nachfolgendkönnenin 1 zwei Sensoreinheiten 100 und 200 desVibrationstyps eine Differenz nicht nur in der richtigphasigen,zu erkennenden Komponente, sondern auch in der Phase der Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformbewirken. Genauer gesagt, wenn die Resonanzcharakteristikfrequenzder Vibratoren 4a und 4b in der Winkelgeschwindigkeits-SensierungsrichtungY zueinander unterschiedlich ist, ändert sich die Phase der Vibrationswellenformabhängigvon der tatsächlichenFrequenz des Vibrators, d. h. eine Differenz zwischen der FrequenzF in der Standardvibrationsrichtung X und den oben beschriebenencharakteristischen Frequenzen. Der Hauptfaktor, der die charakteristische Resonanzfrequenzbeeinflußt,ist eine Variation im Elastizitätskoeffizientendes Auslegers 2 bei der Anordnung von 1. Wenn zwei Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformenin ihren Phasen unterschiedlich sind, können die Differenzialterme,welche von einer derartigen Phasendifferenz herrühren, nicht aufgehoben werden,selbst wenn die Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellungfür denDifferenzverstärkungsschaltkreis 22 durchgeführt wird,um den richtigphasigen Komponentenpegel einzustellen. Somit verschlechtertsich die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsgenauigkeit.
    [0071] Angesichtshiervon enthältein Winkelgeschwindigkeitssensor 151 von 8 Phaseneinstellschaltkreise (d. h. Phaseneinstellvorrichtungen) 35 und 36 zusätzlich zuder Anordnung des Winkelgeschwindigkeitssensors 150 von 7. Der Phaseneinstellschaltkreis 35 stelltdie Phase der ersten Winkelgeschwindigkeits-SensierungsspannungswellenformJ1 ein, welche in den Differenzverstärkungsschaltkreis 22 eingegebenwird, wohingegen der Phaseneinstellschaltkreis 36 die Phaseder zweiten Winkelgeschwindigkeits-SensierungsspannungswellenformJ2 einstellt, welche in den Differenzverstärkungsschaltkreis 22 eingegebenwird. Selbst wenn somit eine Phasendifferenz zwischen den beiden Wellenformenbewirkt wird, kann die Phaseneinstellung durchgeführt werden,um die Phasendifferenz zu verringern, bevor die Differenzwellenformerzeugt wird. Beispielsweise wird ein analoger Verzögerungseinstellschaltkreisverwendet, um jeden Phaseneinstellschaltkreis zu bilden. Gemäß der Ausführungsformvon 8 sind ein Kondensator 35b und einEntladewiderstand 35a verbunden, um einen derartigen Verzögerungsschaltkreiszu bilden. Der Entladewiderstand 35a ist ein variablerWi derstand. Die Verzögerungszeitkonstantekann durch Änderung desWiderstandswertes des Entladewiderstandes 35a eingestelltwerden. Die Phase der Wellenform kann ebenfalls geändert werden.Weiterhin unterscheidet sich ein Winkelgeschwindigkeitssensor 152 von 9 von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 1 von 1 dahingehend, daß Phaseneinstellschaltkreise 35 und 36 anden Eingangsstufen der jeweiligen Pufferverstärker 31 und 32 vorgesehensind.
    [0072] Weiterhinkann die oben erläuterteSchaltkreisanordnung des analogen Typs durch einen digitalen Schaltkreisgemäß 10 ersetzt werden, in welchemein Winkelgeschwindigkeitssensor 153 A/D-Wandlerabschnitte 60 und 61,einen DSP 62 (digitaler Signalprozessor) und einen D/A-Wandlerabschnitt 63 beinhaltet.Die A/D-wandlerabschnitte 60 und 61 wandeln dievon den jeweiligen Ladungsverstärkern 20 und 21 geliefertenanalogen Ausgängein digitale Daten. Der DSP 62 führt die digitale Verarbeitungdurch, die fürdie Verstärkungsfaktoreinstellung einerjeden Eingangswellenform notwendig ist (oder eine Phaseneinstellung),sowie fürdie Wellenformdifferenz-Erkennung. Der D/A-Wandlerabschnitt 63 wandeltden digitalen Ausgang vom DSP 62 in einen analogen Wertund erzeugt einen analogen Ausgang. In diesem Fall wirkt der DSP 62 alsDifferenzwellenform-Erkennungsvorrichtung, sowie als Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellvorrichtung(oder Phaseneinstellvorrichtung).
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Ein Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstyps,mit: ersten und zweiten Sensoreinheiten (100, 200),von denen jede einen Vibrator (4a, 4b) hat, derin einer vorbestimmten Standardvibrationsrichtung (X) vibriert undeinem sensierenden Wellenformerzeugungsabschnitt (15, 16),der eine Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente erkennt,welche in einer Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsrichtung (Y) unterschiedlichvon der Standardvibrationsrichtung (X) erzeugt wird, wenn auf denVibrator (4a, 4b) eine Winkelgeschwindigkeit einwirktund auch eine Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform auf derGrundlage der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente erzeugt,wobei die ersten und zweiten Sensoreinheiten (100, 200)veranlassen, daß ihre Vibratoren(4a, 4b) mit einander entgegengesetzten Phasenin Standardvibrationsrichtung (X) schwingen, so daß die jeweiligensensierenden Wellenformerzeugungsabschnitte veranlaßt werden,die ersten und zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformenmit zueinander invertierten Phasen zu erzeugen; einer Differenzwellenformerkennungsvorrichtung (22)zum Erhalt einer Differenzwellenform zwischen der ersten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformund der zweiten Winkelgeschwindigkeits-Wellenform, um richtigphasigeKomponenten, welche auf die jeweiligen Vibratoren der ersten und zweitenSensoreinheiten in der Winkelgeschwindigkeit-Sensierungsrichtungeinwirken, aufzuheben; und einer Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellvorrichtung(31, 32) zur Einstellung zumindest des Eingangsverstärkungsfaktorsder ersten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform oder desEingangsverstärkungsfaktorsder zweiten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform, welchein die Differenzwellenformerkennungsvorrichtung (22) eingegebenwerden, um eine restliche richtigphasige Komponente der Differenzwellenformzu verringern.
    [2] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach Anspruch 1, wobei die Differenzwellenformerkennungsvorrichtungeinen Differenzverstärkungsschaltkreis(22) beinhaltet, der analoge Daten der ersten und zweitenWinkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformen empfängt undwobei die Verstärkungsfaktoreinstellvorrichtungeinen analogen Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellschaltkreis(31, 32) beinhaltet, der einen analogen Eingangsverstärkungsfaktorder Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform einstellt.
    [3] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach Anspruch 2, wobei der Sensierungswellenformerzeugungsabschnitteinen vibrationserkennenden Kondensator (5a, 5b)zur Änderungdes Abstandes zwischen Elektroden (1a, 1b) abhängig vonder Winkelgeschwindigkeits-Oszillatianskomponente, eine Vorspannungsquelle(4v) zur Anlegung einer konstanten Vorspannung an den vibrationserkennendenKondensator (5a, 5b) und einen Ladungsverstärker (20, 21)zur Erkennung einer Ladebetragsänderungim vibrationserkennenden Kondensator (5a, 5b)abhängigvon einer Abstandsänderung zwischenden Elektroden (1a, 1b) aufweist, wenn die Vorspannungangelegt wird und zur Wandlung der erkannten Ladungsbetragsänderungin eine Spannung zur Ausgabe einer Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsspannungswellenform,wobei der analoge Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellschaltkreis(31, 32) zwischen dem Ladungsverstärker (20, 21)und dem Differenzverstärkungsschaltkreis(22) zur Einstellung eines Eingangsverstärkungsfaktorsder Winkelgeschwindigkeits-Sensierungsspannungswellenform angeord netist, welche von dem Ladungsverstärker erzeugtwird und zur Eingabe in den Differenzverstärkungsschaltkreis.
    [4] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach Anspruch 2 oder 3, wobei der analoge Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellschaltkreiseinen Pufferverstärker(31, 32) an einer Eingangsstufe des Differenzverstärkungsschaltkreises(22) aufweist, der die Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenformerhält; wenigstensein Teil des Verstärkungsfaktorbestimmungswiderstandesim Pufferverstärkerdurch einen variablen Widerstand (31t, 32t) gebildetist; und ein Ausgang des Pufferverstärkers (31, 32)auf der Grundlage einer Widerstandswerteinstellung des variablenWiderstandes im Verstärkungsfaktoreingestellt wird und dem Differenzverstärkungsschaltkreis (22)als Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform eingegeben wird,welche einer analogen Eingangsverstärkungsfaktoreinstellung unterworfen wurde.
    [5] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach Anspruch 3, wobei der analoge Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellschaltkreiseinen variablen Widerstand (31t, 32t) beinhaltet,der wenigstens einen Teil des Verstärkungsfaktorbestimmungswiderstandesdes Differenzverstärkungsschaltkreis(22) bildet, wobei der analoge Eingangsverstärkungsfaktor-Einstellschaltkreisden analogen Eingangsverstärkungsfaktorder Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform einstellt, welchein den Differenzverstärkungsschaltkreiseingegeben wird, und zwar auf der Grundlage der Widerstandswerteinstellungdes variablen Widerstands.
    [6] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach Anspruch 4 oder 5, wobei der variable Widerstand (41)einen Widerstandswert hat, der nur in einer bestimmten Richtungirreversibel variabel und einstellbar ist.
    [7] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach Anspruch 6, wobei der variable Widerstand (41) einlasertrimmbarer Widerstand ist.
    [8] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach einem der Ansprüche1 bis 7, weiterhin mit einer Phaseneinstellvorrichtung (35, 36)zur Einstellung einer Eingangswellenformphase wenigstens entwederder ersten Winkelgeschwindigkeits-Sensierungswellenform oder derzweiten Winkelgeschwindigkeits-Wellenform zur Eingabe in die Differenzwellenformerkennungsvorrichtung(22).
    [9] Der Winkelgeschwindigkeitssensor des Vibrationstypsnach einem der. Ansprüche1 bis 8, wobei ein Signalverarbeitungsabschnitt für jedenAusgang der ersten und zweiten Sensoreinheiten vorgesehen ist, umeine Rauschkomponente mit einer Frequenz unterschiedlich zur Betriebsfrequenzdes Vibrators zu entfernen; richtigphasige Komponenten, welcheauf die jeweiligen Vibrationen der ersten und zweiten Sensoreinheiteneinwirken, eine nahe Rauschvibrationskomponente innerhalb einesFrequenzbereichs von ±50% umdie Betriebsfrequenz beinhalten; und die Eingangsverstärkungsfaktoreinstellvorrichtung eineAmplitudeneinstellung füreine Sensorausgangswellenform durchführt, welche als zusammengesetzterAusgang der Winkelgeschwindigkeits-Oszillationskomponente und dernahen Rauschoszillationskomponente erzeugt wird, und zwar für wenigstensentweder die erste oder die zweite Sensoreinheit, wodurch eine relativeAmplitudendifferenz zwi schen zwei nahen Rauschvibrationskomponenten derjeweiligen Sensoreinheiten verringert wird.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    KR100261357B1|2000-07-01|각속도 검출 장치
    US9835641B2|2017-12-05|Angular velocity detection device and angular velocity sensor including the same
    JP3122142B2|2001-01-09|振動ジャイロスコープ及び組立方法
    JP3785261B2|2006-06-14|マイクロアクチュエータの相補型静電駆動装置
    DE19580372B4|2004-06-24|Mikromechanischer Schwinger eines Schwingungsgyrometers
    US4644793A|1987-02-24|Vibrational gyroscope
    RU2327110C2|2008-06-20|Способ измерения угловых скоростей/ускорений с использованием кориолисова гироскопа - датчика угловой скорости, а также кориолисов гироскоп, который пригоден для этой цели
    ES2547721T3|2015-10-08|Electrónica digital en conjunto suspendido
    CN101487708B|2011-05-18|振动陀螺元件、振动陀螺元件的支撑结构和陀螺传感器
    EP0833127B2|2004-12-15|Drehgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung
    EP0729010B1|2000-07-26|Kompensationsvorrichtung für mikromechanische Sensoren
    JP3834397B2|2006-10-18|レートセンサ
    US6654424B1|2003-11-25|Method and device for tuning a first oscillator with a second oscillator and rotation rate sensor
    US6742390B2|2004-06-01|Angular velocity sensor
    US7284408B2|2007-10-23|Sensor system
    US7603903B2|2009-10-20|Vibration-type angular rate sensor
    US7107841B2|2006-09-19|Capacitance-sensing vibratory gyro and method for detecting change in capacitance
    EP0800642B1|2002-04-03|Vorrichtung zur ermittlung einer drehrate
    US5530342A|1996-06-25|Micromachined rate sensor comb drive device and method
    RU2405126C1|2010-11-27|Датчик угловой скорости
    JP3536497B2|2004-06-07|振動型角速度検出装置
    CN102348956B|2014-12-10|双轴旋转速率传感器
    EP1123485B1|2006-12-27|Sensor mit resonanzstruktur, insbesondere beschleunigungs- oder drehratensensor, sowie vorrichtung und verfahren zum selbsttest
    JP2977136B2|1999-11-10|ジャイロに意図されたセンサー素子
    KR100470590B1|2005-03-08|병진 가속에 의한 신호 검출을 방지하기 위한 마이크로자이로스코프
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2004317484A|2004-11-11|
    FR2853731A1|2004-10-15|
    KR20040086789A|2004-10-12|
    US7028548B2|2006-04-18|
    FR2853731B1|2007-05-18|
    KR100592985B1|2006-06-26|
    US20040187577A1|2004-09-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2009-01-22| 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]