CN101014830B - 振动型惯性力传感器 - Google Patents

Abstract

一种振动型惯性力传感器，能够通过缩短接通电源的时刻与信号输出变得稳定时之间的时间段，而迅速开始测量，而且，即使在不稳定状态下开始测量，也可使测量误差的发生最小化。所述振动型惯性力传感器包括用以检测惯性力的振荡器(1)，用以驱动振荡器(1)的振荡电路单元(2)，以及信号处理电路单元(3)，用以在振荡器(1)检测输出的基础上，根据惯性力的大小而产生信号，并具有保持机构(4)，用于在接通电源后直到振荡电路单元(2)的工作变得稳定的一段时间内，使信号处理电路单元(3)内的处理信号保持在预定电位。

Description

振动型惯性力传感器

技术领域

本发明涉及检测惯性力用的惯性力传感器，具体地说，涉及一种振动型惯性力传感器，利用振荡器检测惯性力。

背景技术

普通的这类振动型惯性力传感器具有如图4所示的结构(比如参照日本专利未审公开No.H10-221083和H9-292231)。

振动型惯性力传感器用作角速度传感器，用于作为惯性力而检测角速度，它具有用于检测角速度的振荡器1，用于驱动振荡器1的振荡电路单元2，以及信号处理电路单元3，用于在振荡器1的检测输出基础上，对应于角速度的大小产生具有直流电压的角速度信号。虽然这里将静电电容检测型用作所述振荡器1，但也存在采用压电驱动/压电检测型振荡器(音叉型振荡器、音片型振荡器等)的情况。把振荡电路单元2构成为用振荡器1为谐振元件的闭环自激振荡器。

在具有上述结构的振动型惯性力传感器中，振荡电路单元2的振荡输出被给作对振荡器1的驱动信号。响应这一驱动信号，振荡器1沿预定的驱动方向振荡，并将对应于沿所述驱动方向的振荡量的信号回馈给振荡电路单元2。相应地，振荡电路单元2自身振荡，并再对振荡器1提供驱动信号。于是，振荡器1按几乎是自谐振频率维持振荡。

当所加给的旋转角速度使用振荡器1的角速度检测轴作为旋转轴时，沿与驱动方向垂直的方向产生科利奥里力，同时，振荡器1的驱动方向改变。由振荡器1检测因科利奥里力所致的振动位移，并输入到信号处理电路单元3。信号处理电路单元3在振荡器1检测输出的基础上进行预先确定的信号处理，如信号转换、同步检波、平滑化等，并取出具有与角速度大小相对应的直流电压的角速度信号。

在图4所示的常规振动型惯性力传感器中，从接通电源开始(图5(a)中的时间t1)直至振荡电路单元2的振荡输出变稳定(图5(b)中的时间t2)，需要几百微秒的时间(图5(b)中的时间段Ta)。在所述时间Ta中，加给振荡器1的驱动信号的电压处于不稳定状态。

在所述电压不稳定的状态中，也就是在不稳定的时间段Ta中，由于振荡器1的驱动状态也不稳定，以致振荡器1的检测输出含有大的误差信号。因此，来自信号处理电路单元3的角速度信号也被扰乱，输出有所变化(参见图5(c))。

信号处理电路单元3包括平滑电路，用以使经过与振荡电路单元2的振荡频率同步地同期检测后的输出平滑化。直到所述平滑电路的输出变为稳定为止，需要一定的时间。比如，由于通常将平滑电路设定为截止频率约为10-50Hz，因此具有约16-3ms的时间常数。

在普通振动型惯性力传感器的情况下，在振荡输出不稳定的时间段Ta期间，由于输入到所述平滑电路的信号也会受到大的扰乱，因此，在经过了振荡电路单元2的不稳定时间Ta之后，所述平滑电路实际上变得稳定为止，还需要花费一定的时间(图5(c)中的时间段Tc)。

如上所述，普通振动型惯性力传感器存在一个问题，即从接通电源开始到信号处理电路单元3变稳定为止，需要预定的时间(Ta+Tc)。而且，在这种情况下，信号处理电路单元3变为稳定时的那个时间(图5中的时间t3)对于用户来说不是很清楚的。难于判断实际上何时开始测量角速度，即使用输出信号为宜。因此，在接通电源后，直到信号处理电路单元3的输出变为稳定的这段期间内开始测量角速度，会产生大的误差，并且不能检测出精度良好的角速度。

另外，还可以根据产品说明书等所示，从接通电源开始至信号处理电路单元3的输出变得稳定的这段时间内，警告用户这段时间不去测量角速度；但是，由于可能会给用户方面增加额外的负担，所以这并不是首选的。

发明内容

为解决所述各问题而实现本发明。本发明的目的在于提供一种振动型惯性力传感器，能够通过缩短自接通电源开始至信号输出变得稳定的这段时间，而迅速开始测量，还能从外部明确地辨识所述信号输出变得稳定，而且，即使在不稳定状态下突然开始测量的情况下，也可使测量误差的发生最小化。

为解决上述问题，本发明提供一种振动型惯性力传感器，它包括：用以检测惯性力的振荡器；用以驱动振荡器的振荡电路单元；以及信号处理电路单元，用以在振荡器检测输出的基础上，根据惯性力的大小而产生信号。本发明采用如下结构。

具体地说，振动型惯性力传感器的第一种方案在于，它包括：用以检测惯性力的振荡器；用以驱动振荡器的振荡电路单元；以及信号处理电路单元，用以在振荡器检测输出的基础上，根据惯性力的大小而产生信号，而且它的特征在于包括：保持机构，用于响应电源的接通，在接通电源后至振荡电路单元的工作变得稳定的这段时间内，将所述信号处理电路单元内的被处理信号保持在预定电位。

本发明振动型惯性力传感器的第二种方案的特征在于，在前述第一种方案的发明结构中，所述信号处理电路单元至少包括同步检测电路，用以同步检测振荡器的检测输出，还包括平滑电路，用以平滑所述同步检测电路的输出，并且，所述保持机构在信号处理电路内的平滑电路之前的位置，将所述处理的信号保持在预定电位。

本发明振动型惯性力传感器的第三种方案的特征在于，在上面的两种发明结构中，所述保持机构都具有幅值确定电路，用以监测振荡电路单元的信号幅值并实行控制，使得直至所述信号幅值变得等于或大于预定值之前，被处理的信号保持在预定的电位。

本发明振动型惯性力传感器的第四种方案的特征在于，在前面第一和第二种方案的发明结构中，所述保持机构具有计时电路，用以计数自接通电源起的时间，并实行控制，使得直至经过所述预定时间被处理的信号保持在预定的电位。

本发明振动型惯性力传感器的第五种方案的特征在于，在前述四种方案之一的发明结构中，所述保持机构保持的预定电位被设定成与在直到测不到惯性力时作为信号处理电路单元输出所得到的电位相应。

本发明振动型惯性力传感器的第六种方案的特征在于，在前述五种方案之一的发明结构中，所述保持机构具有状态告知输出端，用以告知外部振荡电路单元的振荡状态稳定化的事实。

采用本发明可有如下效果。本发明第一方案的振动型惯性力传感器包括保持机构，用于在接通电源后至振荡电路单元的工作变得稳定的这段时间内，将所述信号处理电路单元内的被处理信号保持在预定电位。由此，使得在振荡器为不稳定的振荡状态时间段内，所述信号处理电路单元内的被处理信号保持在预定电位，并且，信号处理电路单元的输出也保持在恒定的电位。于是，即使在所述不稳定的时间段内突然测量信号的情况下，也可将误差的发生抑制得最小。从而，能够确实地防止发生大误差的麻烦、测量精度极为低下，以及信号处理电路单元的输出饱和，从而不能进行测量等情况的发生。

在有如第二种方案的信号处理电路单元至少包括同步检测电路，以同步检测振荡器检测输出，而且，还包括平滑电路，用以平滑所述同步检测电路输出的情况下，由于振荡器的振荡状态为不稳定的时间段内，被保持在预定电位下的信号仍被输入到所述平滑电路，当所述保持机构在信号处理电路单元中的平滑电路之前位置将被处理的信号保持在预定电位时，所述振荡器的振荡状态偏移稳定状态，并使在停止保持所述预定电位时平滑电路的不稳定时间段缩短。因此，使从接通电源起至信号处理电路单元的输出变为稳定的整个时间得以被缩短，并迅速开始测量。

在振动型惯性力传感器不具有所述保持机构的情况下，如果传感器输出的误差变大，哪怕是暂时的，这之后即使是在传感器的输出被切换至具有较小误差的传感器输出情况下，直至信号转换成正确值之前，是需要一段时间的。比如，假定所述正确的传感器输出应为0mV，而在切换之前那一刻为1000mV时，对于传感器输出而言，为从1000mV转换成0mV左右(5mV或更小)，需要一定的与平滑电路的时间常数相对应的时间。

另一方面，若传感器的输出不是这样大，在将输出切换至误差较小的输出的情况下，就不需要较长的时间去将输出转换成正确的值。在假定所述正确的传感器输出应为0mV，而在切换之前那一刻为10mV的情况下，为从10mV转成0mV左右，比如5mV或更小，则与传感器的输出从1000mV转换成0mV左右，如5mV或更小的情况相比，所需要的时间更短。

如上所述，在没有保持机构的情况下，为了回到正确值所需要的时间随给出正确输出之前一刻的误差大小而上下波动。当所述切换之前一刻的误差较大时，就需要较长的时间以回到正确的输出。

相反，在有如本发明那样设置所述保持机构的情况下，平滑电路的输出值变为接近正确值，而与振荡器的输出无关。也就是说，在上述举例中，一般都可以使切换成具有较小误差(正确值)的输出之前一刻成为10mV。与不设置保持机构而且传感器输出瞬间成为具有较大误差的输出，如1000mV的情况相比，可使直到输出成为稳定的时间有一定的缩短，并可迅速开始测量。

在有如第三种方案的振动型惯性力传感器那样，所述保持机构具有幅值确定电路，用以监测振荡电路单元的信号幅值并实行控制，以使被处理的信号保持在预定电位，直至信号幅值变得等于或大于预定值的情况下，所述振荡电路单元的信号幅值受到幅值确定电路的监测。相应地，能够精确地检测从接通电源直到振荡器的振荡状态变得稳定的时间。因此，即使在从接通电源直到振荡器的振荡状态变得稳定的时间在产品或其批量之间，或者随着使用条件等而变化的情况下，也可在从接通电源直到振荡器的振荡状态变得稳定的时间段内，使信号处理电路单元中的处理信号可靠地保持在预定的电位，而不会受这些因素的影响。因而，能使可靠性得到改善。

在从接通电源直到振荡器的振荡状态变得稳定的时间不改变那样多并可被预知的情况下，无需像第三种方案那样设置幅值确定电路。像第四种方案的振动型惯性力传感器那样，采用保持机构具有计时电路的结构，以计数从接通电源的时间，并实行控制，使被处理的信号直到经过所述预定时间之前都保持在预定电位值，所述计时电路计数从接通电源起的时间，并且在从接通电源直到经过所述预定时间的时间段内，可将信号处理电路单元中经处理的信号保持在预定电位。

像在第五种方案的振动型惯性力传感器中那样，在无惯性力被检测时，把由保持机构保持的预定电位设定成与作为信号处理电路单元的输出所得到的电位相对应的情况下，即使在振荡电路单元为不稳定的状态的时间段内突然实行信号测量时，也可将误差的发生抑制到最小。具体地说，考虑使用所述振动型惯性力传感器的装置，如视频摄像机或车辆导航系统，对于接通电源后的时间，通常处于几乎为静止的状态。因此，在无惯性力被测得时，通过将所述保持机构保持的预定电位初步设定成与作为信号处理电路单元的输出所得到的电位相对应的值，由所述信号处理电路单元产生与所述装置的使用条件有关的测量输出。因而，即使在所述不稳定的时间内不能得到正确的测量输出，也可以使问题的发生受到抑制。

有如第六种方案的振动型惯性力传感器中那样，在所述保持机构具有状态告知输出端，用以通知外面所述振荡电路单元的振荡状态稳定的情况下，用户可以清楚地掌握信号处理电路单元的输出稳定化的时刻。由此，用户可以确实地判断测量开始的时刻，从而可以防止发生接通电源之后在信号处理电路单元的输出不稳定的状态下突然开始测量的问题，并使可靠性得以提高。

附图说明

图1是表示本发明第一实施例振动型惯性力传感器结构的方框图；

图2(a)-2(d)是用于说明图1所示振动型惯性力传感器工作情况所给出的时间图；

图3是表示本发明第二实施例振动型惯性力传感器结构的方框图；

图4是表示普通振动型惯性力传感器结构的示意方框图；

图5(a)-5(c)是用于说明图4所示振动型惯性力传感器工作情况所给出的时间图。

图中标号说明

1    振荡器

2    振荡电路单元

3    信号处理电路单元

4    保持机构

11   第一检测机构

12   第二检测机构

13    振动体

14    驱动机构

15    监测机构

21    信号变换电路

22    第一位相调节电路

23    AGC电路

31    第一信号变换电路

32    第二信号变换电路

33    差动放大电路

34    第二位相调节电路

35    同步检测电路

36    平滑电路

37    放大电路

41    切换电路

42    参考电位产生电路

43    幅值确定电路

44    状态告知输出端

45    计时电路

46    电源接线端

具体实施方式

以下将更为具体地描述本发明的实施例以及它们的特点。

第一实施例

图1是表示本发明第一实施例振动型惯性力传感器结构的方框图。

第一实施例振动型惯性力传感器被用作角速度传感器，用于作为惯性力而检测角速度，它具有用于检测角速度的振荡器1，用于驱动所述振荡器1的振荡电路单元2，以及具有信号处理电路单元3，用于根据基于振荡器1检测输出的角速度产生角速度信号。

在第一实施例的情况下，振荡器1为静电电容检测型的，具有振动体13、用以驱动振动体13的驱动机构14、用以监测振动体13振动状态并将监测结果回馈至振荡电路单元2的监测机构15，以及具有第一和第二检测机构11和12，用以检测振动体13因科利奥里力所致的振动位移。振动体13由以硅材料、玻璃材料等制成的振动基板构成。驱动机构14由驱动电极构成。监测机构15由监测电极构成。第一和第二检测机构11和12由检测电极构成。

振荡电路单元2的作用为一闭环自激振荡电路，使用振荡器1作为谐振元件，包括信号变换电路21、第一位相调节电路22和AGC电路23。

由于振荡器1中监测机构15的监测信号输出指示静电电容的变化，所以，用于将电容改变量变换为与该电容改变量相应的电压的C-V变换电路被用作所述信号变换电路21。第一位相调节电路22调节从信号变换电路21输出的监测信号的位相，使得能够实现自激振荡。AGC电路23把第一位相调节电路22输出的信号的幅值调节成恒值电压，并将所得信号作为驱动信号输出到驱动机构14。信号变换电路21的输出还被提供给信号处理电路单元3中的第二位相调节电路34。

信号处理电路单元3具有第一和第二信号变换电路31和32、差动放大电路33、第二位相调节电路34、同步检测电路35、平滑电路36和放大电路37。

第一和第二信号变换电路31和32变换振荡器1输出的检测信号，以便适于信号处理。在振荡器1是静电电容检测型的情况下，第一和第二检测机构11和12当中每一个的输出作为静电电容的改变量而受到检测。相应地，第一和第二信号变换电路31和32当中每一个的由C-V变换电路构成，用于把静电电容的改变量变换为与该静电电容改变量相应的电压。

差动放大电路33放大第一和第二信号变换电路31和32的输出信号之间的差。所述第一和第二信号变换电路31和32的输出信号的位相彼此相反，它们被差动放大电路33变换为一个与科利奥里力相应的电压信号。

第二位相调节电路34把振荡电路单元2的信号变换电路21输出的监测信号的位相调节成的适于根据差动放大电路33的输出信号实行同步检测的位相。同步检测电路35根据第二位相调节电路34的输出信号作为基准位相实行同步检测，从而取出与角速度大小相应的角速度信号。由于在同步检测电路35中经过同步检测的角速度信号处于半波整流状态，所以，平滑电路36将角速度信号平滑成与角速度大小相应的直流电压。放大电路37对经平滑电路36平滑的角速度信号进行直流放大，并输出经放大的信号。

另外，第一实施例的振动型惯性力传感器具有保持机构4，用于对应于电源的接通，在从接通电源之后的瞬间直至振荡电路单元2变成稳定状态的期间，将信号处理电路单元3中的处理信号保持在预定电位。

保持机构4具有参考电位产生电路42、幅值确定电路43、切换电路41和状态告知输出端44。参考电位产生电路42产生预定的参考电位Eo。相应于在没有旋转角速度加给振荡器1的不旋转时刻作为信号处理电路单元3的输出所得的电位，而设定这种情况下的参考电位Eo。

具体地说，比如在信号处理电路单元3输出的直流电压信号处于围绕着表示不旋转的2.5V作为中心而在±2.5V范围的情况下，在保持状态下，把参考电位产生电路42的参考电位Eo设定成，从信号处理电路单元3输出与不旋转相对应的+2.5V。

幅值确定电路43监测振荡电路单元2中第一位相调节电路22的输出信号幅值，并确定所述信号幅值是否等于还是大于预定值。切换电路41设置在平滑电路36之前的同步检测电路35与平滑电路36之间。当从幅值确定电路43输出表明振荡电路单元2稳定化的状态信号时，切换电路41把连接状态从参考电位产生电路42与平滑电路36互相连接的状态切换至同步检测电路35与平滑电路36互相连接的状态。从状态告知输出端44通知外面，从幅值确定电路43输出振荡电路单元2被稳定化的状态信号。

下面将参照图2的时间特性曲线描述具有上述结构的振动型惯性力传感器的工作情况。

通过接通电源，从振荡电路单元2把驱动信号输出给振荡器1中的驱动机构14。相应地，振荡器1沿预定的驱动方向振荡，并将从第一位相调节电路22输出的信号输入到幅值确定电路43。幅值确定电路43确定第一位相调节电路22输出信号的波形幅值是否等于还是大于预定值。

由于振荡电路单元2的工作在接通电源(图2(a)中的时间t1)之后的一段时间内是不稳定的(图2(b)中的时间段Ta)，所以，加给振荡器1中的驱动机构14的驱动信号电压也处于不稳定的状态。与此同时，第一位相调节电路22输出信号的波形幅值小于预定值，以致没有信号自幅值确定电路43输出(见图2(c))。

在这种情况下，由切换电路41使参考电位产生电路42与平滑电路36相连，从而经平滑电路36及放大电路37输出参考电位产生电路42所产生的预定参考电位Eo。因此，信号处理电路单元3的输出保持在与不旋转的时刻相对应的恒定电位，比如上面所述的2.5V。

这之后，在经过一段时间之后使得振荡电路单元2的工作稳定化时，第一位相调节电路22输出信号的波形变得等于或大于预定值(图2中的时间t2)。于是，从幅值确定电路43输出表示振荡电路单元2稳定化的高电平状态信号(见图2(c))。利用这样的状态信号，切换开关41切换，使同步检测电路35与平滑电路36连接。从而，能够测量角速度。由于自幅值确定电路43输出的状态信号被加到状态告知输出端44，从而通知外面，振荡电路单元2的振荡状态稳定化。

在本发明的振动型惯性力传感器中，把驱动信号提供给振荡器1的驱动机构14，使振动体13沿预定的驱动方向振动，并从根据监测机构15输出与沿所述驱动方向的振动对应的监测信号。由于监测信号被回馈给振荡电路单元2，使振荡电路单元2因所述监测信号而自激振荡，并再次将驱动信号加给驱动机构14。相应地，振荡器1的振动体13按谐振频率继续稳定地振荡，所述谐振频率是与振荡电路单元2输出的驱动信号频率相同的频率。

当在这种状态下把旋转角速度加给振荡器1的角速度检测轴时，沿与驱动方向正交的方向产生科利奥里力，并使振荡器1的振荡方向改变。由第一和第二检测机构11和12检测因科利奥里力所引起的振动位移，并输入到信号处理电路单元3。

信号处理电路单元3中的第一和第二信号变换电路31和32，把振荡器1中的第一和第二检测机构11和12测到的静电电容变化变换成与该变化大小相对应的电压信号。继而，由差动放大电路33放大这两种信号，并将合成为单独一个的信号输入到同步检测电路35。同步检测电路35与第二位相调节电路34的输出信号作为基准位相同步地检测差分放大信号，从而由同步检测电路35得出建立在科利奥里力基础上的角速度信号。

在普通振荡型惯性力传感器中，在振荡器1的振动状态不稳定的一段期间内(见图5(c))，信号处理电路单元3输出的角速度信号大大地受到扰动，并发生输出波动。相反，在第一实施例的振荡型惯性力传感器中，在振荡器1的振动状态不稳定的一段期间内，把具有预定参考电位Eo的信号从参考电位产生电路42提供给平滑电路36，从而使信号处理电路单元3的输出保持在与不旋转对应的恒定电位(见图2(d))。于是，就不再发生比如信号处理电路单元3输出有较大波动的问题，并可将误差抑制到最小。

当振荡电路单元2的振荡状态稳定时，并通过状态告知输出端44把这一事实通知外面。用户能够确实地判断测量开始的时间，并可防止发生在信号处理电路单元3输出不稳定的状态下突然开始角速度测量的问题。

另外，在振荡器1的振荡状态不稳定时间段内，还将预定参考电位Eo加给平滑电路36，使得在振荡器1的振荡状态进入稳定状态时，平滑电路36的不稳定周期(图2(d)中的周期Tb)变得较短。因而，可以使从接通电源直至信号处理电路单元3的输出稳定化的整个时间(Ta+Tb)比常规技术中的这一时间短，而且，可以迅速地开始角速度的测量。

在有如上述那样使振荡电路单元2的振荡输出稳定化之后，从同步检测电路35取得的建立在科利奥里力基础上的角速度信号处于被半波整流的状态。相应地，经切换电路41把角速度信号输入到平滑电路36，并将其平滑成为与角速度大小相应的直流电压。另外，由放大电路37放大所述角速度信号，并输出被放大的信号。

虽然第一实施例中由幅值确定电路43确定第一位相调节电路22的输出信号幅值，但本发明并不限于这种结构。作为一种可供选择的方式，AGC电路23的输出幅值或信号变换电路21的输出幅值都可以受到监测。

第二实施例

图3是表示本发明第二实施例振动型惯性力传感器结构的方框图。图3中与图1中参考标号相同的各部件，都表示与图1中一样或者相应的部件。

在第二实施例的振动型惯性力传感器中，不再使用第一实施例中所用的幅值确定电路43，而设置计时电路45，它计数从接通电源实行控制，而使被处理的信号直到过去一段预定的时间始终保持在预定电位的时间。

具体地说，在从接通电源直至振荡电路单元2的振荡状态稳定化的一段时间内各种变化都较小，并且所述一段时间能够被充分预测的情况下，可以不设置像第一实施例中那样的幅值确定电路43。在从接通电源直到所计数的预定时间过去的一段期间内，把信号处理电路单元3中处理过的信号保持于预定电位的情况下，也可稳定地测量角速度。

在第二实施例中，给保持机构4提供参考电位产生电路42、计时电路45、切换电路41和状态告知输出端44。可以按照类似于第一实施例中设置幅值确定电路43情况的同样方式测量角速度。

有如图3所示那样，将第二实施例的振动型惯性力传感器构造成，使得在由电源接线端46接通电源时，计时电路45被激活，开始计时。在经过预定的时间之后，时间已到，计时电路45输出时间已到信号。

切换电路41设置在差动放大电路33与同步检测电路35之间。当从计时电路45输出时间已到信号时，切换电路41把连接状态从参考电位产生电路42与同步检测电路35连接的状态切换成差动放大电路33与同步检测电路35连接的状态。

由于其它结构类似于图1所示第一实施例的情况，为避免重复，这里将不予详细的叙述。

在第二实施例的振动型惯性力传感器中，通过接通电源而使计时电路45被激活，并开始计时。直至计时电路45的时间已到之前，由切换电路41使同步检测电路35与参考电位产生电路42相连，以便将恒定的参考电位Eo加给同步检测电路35。在这种情况下，当输入信号电平为恒定值时，同步检测电路35总是输出恒定电位信号。因此，使信号处理电路单元3的输出保持在恒定的参考电位，如上面所述的2.5V。

当振荡电路单元2的输出预计要稳定化的预定时间已经过去时，计时电路45的时间已到，并输出时间已到信号。响应这个时间已到信号，切换电路41切换连接，使差动放大电路33与同步检测电路35连接。由此，能够输出角速度。所述时间已到信号被加给状态告知输出端44，使得通知外面，振荡电路单元2的振荡状态稳定化。

在第二实施例中，当输入信号具有恒定电平值时，同步检测电路35总是输出恒定电位信号。相应地，参考电位产生电路42所产生的参考电位Eo并不总是像第一实施例中那样必须具有一定的大小，而可以为接地电位。

在第一实施例中，所述切换电路41设置于同步检测电路35与平滑电路36之间，从而使信号处理电路单元3的输出保持在预定的电位。在第二实施例中，切换电路41设置于差动放大电路33与同步检测电路35之间。设置切换电路41的位置并不限于第一和第二实施例中的情况，而可以是随意选择的，只要是在信号处理电路单元3中传送角速度信号的线路内即可。

例如，可将切换电路41设在平滑电路36与在该平滑电路36后面的放大电路37之间，或者设置在所述放大电路37之后。不过，有如第一和第二实施例中那样，把切换电路41设置于平滑电路36之前是令人满意的，为的是通过减少平滑电路36时间常数的影响等，而尽早稳定信号处理电路单元3的输出。

在容许电路结构可以复杂化的情况下，可对第一和第二信号变换电路31和32中的每一个将切换电路41设置于平滑电路36之前。还可以把切换电路41分别设置在第一、第二检测电路11、12与第一、第二信号变换电路31、32之间。

虽然在第一和第二实施例中采用静电电容检测型作为振荡器1，但振荡器1并不限于本发明的静电电容检测型。比如，也可以采用具有三棱柱形振动元件的音片型振动器。

在使用这种音片型振动器的情况下，例如，将振荡体13做成由镍铬恒弹性钢、各种陶瓷等制成的三棱柱形。由压电元件构成驱动机构14，并可共用监测机构15以及第一、第二检测电路11、12。

在这种情况下，从第一、第二检测电路11、12输出由压电效应所引起的电荷信号。相应地，可将用来把电流转换成电压的I-V变换电路用作所述第一、第二信号变换电路31、32。

另外，作为振荡器1，不仅可以采用静电电容检测型的和音片型振动器的，而且可以采用音叉振荡器的等等。

虽然本发明在第一和第二实施例中把振荡电路单元2构造成为用振荡器1作为谐振元件的自激振荡电路，但振荡电路单元2并不限于这样的结构。例如，也可以在外部设置振荡器，并应用他激振荡器，以将振荡输出加给振荡器1。

虽然前面的第一和第二实施例中作为举例描述了用于检测角速度的角速度传感器作为所述振动型惯性力传感器，但本发明并不限于这种振动型惯性力传感器。也可将本发明应用于加速度传感器，用以通过使用振荡器来检测加速度。

工业实用性

如上所述，本发明提供一种振动型惯性力传感器，即使在在不稳定的状态下开始测量的情况下，它也能通过缩短自接通电源直至信号输出变得稳定的时间而迅速开始测量，同时可使测量误差的发生最小化。

因此，本发明可广泛地用于振动型惯性力传感器的场合，用于带有成像稳定器的照相机，车辆导航系统等当中。

Claims (5)

1.一种振动型惯性力传感器，它包括：用以检测惯性力的振荡器；用以驱动振荡器的振荡电路单元；以及信号处理电路单元，用以在振荡器检测输出的基础上，根据惯性力的大小而产生信号；其特征在于，所述振动型惯性力传感器还包括：

保持机构，用于响应电源的接通，在接通电源后至振荡电路单元的工作变得稳定的这段时间内，将所述信号处理电路单元内的被处理信号保持在预定电位；并且

所述保持机构具有幅值确定电路，用以监测振荡电路单元的信号幅值并实行控制，使得直至所述信号幅值变得等于或大于预定值之前，被处理信号保持在预定电位。

2.一种振动型惯性力传感器，它包括：用以检测惯性力的振荡器；用以驱动振荡器的振荡电路单元；以及信号处理电路单元，用以在振荡器检测输出的基础上，根据惯性力的大小而产生信号；其特征在于，所述振动型惯性力传感器还包括：

保持机构，用于响应电源的接通，在接通电源后至振荡电路单元的工作变得稳定的这段时间内，将所述信号处理电路单元内的被处理信号保持在预定电位；并且

所述保持机构具有计时电路，用以计数自接通电源起的时间，并实行控制，使得直至经过预定时间，被处理信号被保持在预定电位。

3.如权利要求1或2所述的振动型惯性力传感器，其特征在于，所述信号处理电路单元至少包括同步检测电路，用以同步检测振荡器的检测输出，还包括平滑电路，用以平滑所述同步检测电路的输出，并且，

所述保持机构在信号处理电路单元内的平滑电路前面的位置，将所述被处理信号保持在预定电位。

4.如权利要求1或2所述的振动型惯性力传感器，其特征在于，所述保持机构保持的预定电位被设定成与直到测不到惯性力时作为信号处理电路单元输出所得到的电位相应。

5.如权利要求1或2所述的振动型惯性力传感器，其特征在于，所述保持机构具有状态告知输出端，用以告知外部所述振荡电路单元的振荡状态稳定化。

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