DE19910415A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten OszillatorInfo
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator, wobei zwei symmetrisch zu der Schwingung des zweiten Oszillators frequenz- und phasenverschobene Signale dazu verwendet werden, das Antwortverhalten des ersten Oszillators zu bestimmen. In Abhängigkeit der Differenz der Antwortverhalten wird eine Abstimmung des ersten Oszillators mit Bezug auf den zweiten Oszillator durchgeführt. Zur Amplitudenkorrektur erfolgt eine Quotientenbildung aus dem Ausgangssignal und der Summe der Antwortverhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können insbesondere in einem Drehratensensor zum Einsatz kommen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit
einem zweiten Oszillator sowie einen Drehratensensor, der
ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung
verwendet.
Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt,
die zur Auswertung von Schwingungssignalen mehrerer
Oszillatoren die erfaßten Signale numerisch behandeln, um
Amplitudenfehler, Phasenfehler und dergleichen zu
berücksichtigen. Es wird hierfür ein
Signalauswerteverfahren verwendet, wie beispielhaft in der
DE-OS 196 53 020 beschrieben. Allgemein sind
Drehratensensoren, die beispielsweise den Corioliseffekt
ausnutzen, im Zusammenhang mit Systemen zur
Fahrzeugdynamikregelung bei Kraftfahrzeugen bekannt. Der
beschriebene Drehratensensor besteht in an und für sich
üblicher Weise aus einer oder mehreren Massen, die durch
eine in einer elektrischen Schaltung erzeugten Spannung zur
mechanischen Schwingung angeregt werden. Die mechanischen
Schwingungen wirken auf eine oder mehrere
Beschleunigungssensoren, die bei einer Drehung des Systems
auch die auf die schwingenden Massen wirkende
Coriolisbeschleunigung messen. Aus den Anregungs- und
Beschleunigungssignalen kann mit Hilfe einer geeigneten
Auswerteschaltung die Drehrate des Systems bestimmt werden.
Ein zusätzliches elektrisches Testsignal, das auf den oder
die Beschleunigungssensoren gegeben wird, kann dazu dienen,
eine zusätzliche, willkürlich erzeugte Beschleunigung auf
den Sensor wirken zu lassen. Damit können beispielsweise
Informationen über die Eigenschaften des
Beschleunigungssensors und der nachgeschalteten
Auswerteschaltung gewonnen werden. Es ist somit auch
möglich, Fehler, insbesondere systematische Fehler, zu
erkennen. Dies ist besonders wichtig, da den Corioliseffekt
auswertende Drehratensensoren systematische Fehler
aufweisen, deren Auswirkung auf das Meßsignal durch
geeignete Wahl der Auswertemethoden minimiert werden muß.
Es wurden möglichst weit entfernte Oszillatorfrequenzen
gewählt, damit der Amplitudenfehler durch
Resonanzüberhöhung und Phasenfehler möglichst gering ist,
damit ein elektrisches Übersprechen des Schwingungssignales
auf das Beschleunigungssignal durch phasenrichtige
Demodulation unterdrückt werden kann. Da man den
Frequenzabstand aufgrund von Empfindlichkeitseinbußen nicht
zu groß wählen darf, bleibt immer ein bestimmter Restfehler
bestehen.
Zur Auswertung der Ausgangssignale von Drehratensensoren
werden Schaltungen des analogen und des digitalen Typs für
die Signalverarbeitung verwendet. Solche
Auswerteschaltungen können die Drehrate ermitteln und
außerdem noch zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des
Sensors bzw. der Auswerteschaltung dienen. Aufgabe der
Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
anzugeben, die eine Auswertung von Schwingungen bei
erhöhter Genauigkeit und bei geringerem Fehler ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen in dieser
Art verbesserten Drehratensensor anzugeben.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruches 6 sowie durch Drehratensensoren
mit den Merkmalen der Ansprüche 9 und 10 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen
Ansprüchen definiert.
Insbesondere umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zum
Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten
Oszillator die folgenden Schritte:
- - Erzeugen von zwei symmetrisch zu der Schwingung bzw. Frequenz der zweiten Oszillatorfrequenz und/oder phasenverschobenen Signalen;
- - Anregen des ersten Oszillators mit den so gebildeten Signalen;
- - Bestimmen des Antwortverhaltens des ersten Oszillators auf diese Signale, beispielhaft als Amplituden- oder Phasenwerte;
- - Bilden eines Differenzsignales aus den Antwortverhalten, z. B. eine Phasendifferenz oder eine Amplitudendifferenz;
- - und Abstimmen der Frequenz und/oder der Phase des ersten Oszillators in Abhängigkeit von dem Differenzsignal.
Durch dieses Verfahren können somit zwei Schwingungen
aufeinander abgestimmt ("gematcht") werden, so daß
beispielsweise eine Resonanzüberhöhung gezielt einstellbar
ist.
Vorteilhafterweise sind die ersten und zweiten Oszillatoren
unterschiedliche, insbesondere orthogonale Moden ein und
desselben Schwingungskörpers. Somit kann beispielsweise ein
Schwingungskörper mit zwei Freiheitsgraden bezüglich seiner
zwei Schwingungsmoden abgestimmt bzw. "gematcht" werden.
Alternativ ist das Verfahren natürlich auch anwendbar auf
zwei voneinander unabhängige Schwingungskörper, und zwar
auch bei unabhängiger Schwingungsrichtung.
Das Bestimmen des Antwortverhaltens kann in besonders
einfacher Weise mittels Erfassung der Amplitude und/oder
der Phase der Schwingung des ersten Oszillators erfolgen.
Diese Meßgrößen lassen sich besonders einfach z. B. mittels
Beschleunigungssensoren oder ähnlichen Mitteln bestimmen.
Das Abstimmen des ersten Oszillators erfolgt
vorteilhafterweise durch das Verschieben der Eigenfrequenz.
Ein insbesondere bevorzugtes Verfahren zum Verschieben der
Eigenfrequenz ist die sogenannte elektrostatische
Mittkopplung, wobei jedoch auch andere, das
Schwingungsverhalten beeinflussende Verfahren, die dem
Fachmann geläufig sind, zum Einsatz kommen können.
Schließlich ist es bevorzugt, daß das erfindungsgemäße
Verfahren als Regelung verwendet wird, wobei zur Bildung
der Regelung eine Wiederholung des Verfahrens stattfindet.
Somit kann eine permanente Übereinstimmung ("Matchen")
erzielt werden, die zusätzlich Temperaturänderungen
berücksichtigt und andere Parameter ausgleicht, da die
Schwingungen immer automatisch aufeinander abgestimmt
werden.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zum Abstimmen eines
ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator eine
Einrichtung auf, die zwei symmetrisch zu der Schwingung des
zweiten Oszillators frequenz- oder phasenverschobene
Signale erzeugt. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren eine
Einrichtung, die das Antwortverhalten des ersten
Oszillators auf die erzeugten Signale erfaßt und aus diesen
erfaßten Werten ein Differenzsignal erzeugt. In
Abhängigkeit von dem gebildeten Differenzsignal stimmt eine
Steuereinrichtung die Amplitude, die Frequenz und/oder die
Phase des ersten Oszillators ab. Insbesondere kann die
Steuereinrichtung bevorzugt auch als Regeleinrichtung
verwendet werden, die eine permanente Abstimmung der
Schwingungen der zwei Oszillatoren gewährleistet.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
verwendbar mit unterschiedlichen, insbesondere orthogonalen
Moden eines Schwingungskörpers sowie auf mehrere
unabhängige Schwingungskörper, bei beliebiger Ausrichtung.
In weiterer Ausgestaltung umfaßt die Steuer- oder
Regeleinrichtung eine elektrostatische
Mittkopplungseinrichtung, um das Schwingungsverhalten des
ersten Oszillators in besonders einfacher Weise abstimmen
zu können, so daß das "Matchen" der zwei Schwingungen
einfach durch Anlegen eines elektrischen Signales
ermöglicht wird. Selbstverständlich sind auch andere, das
Schwingungsverhalten beeinflussende Einrichtungen mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbar, wie z. B. das
Zuschalten von zusätzlichen Federn und dergleichen.
Die erfindungsgemäßen Drehratensensoren zeichnen sich
dadurch aus, daß sie das erfindungsgemäße Verfahren zum
Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten
Oszillator ausführen oder eine Vorrichtung zum Abstimmen
eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator gemäß
der vorliegenden Erfindung umfassen.
Es sollte erwähnt werden, daß die Erfindung nicht auf
mechanische Schwingungen und Oszillatoren beschränkt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun
anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In
dieser zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Drehratensensors als
ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Fig. 2 ein Blockdiagramm, welches einen Teil eines
Drehratensensors als zweites bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm eines weiteren bevorzugten
Ausführungsbespieles eines erfindungsgemäßen
Drehratensensors mit Empfindlichkeitskorrektur,
Fig. 4 eine Einrichtung zum Beeinflussen des
Schwingungsverhaltens eines Oszillators als
Teil eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des
erfindungsgemäßen Drehratensensors,
Fig. 5 ein Bodediagramm zur Erläuterung der
erfindungsgemäßen Vorrichtungen und des
erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 6 ein weiteres Bodediagramm zur Erläuterung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
In dem Blockdiagramm der Fig. 1 ist ein zweiter Oszillator
20 dargestellt, welcher einen Schwingungsmodus eines
Schwingkörpers oder einen einzelnen Schwingkörper
darstellen kann. Dieser wird in üblicher Weise wie bei
bekannten Drehratensensoren schwingungsmäßig angeregt,
wobei seine Eigenfrequenz f0 ist. Diese Frequenz f0 wird
als Eingabe in einer Einrichtung 12 verwendet, die in der
gezeigten Ausführungsform als Frequenzgenerator ausgebildet
ist und zwei Testsignale erzeugt, die symmetrisch zu der
Schwingung des zweiten Oszillators um ± 100 Hz Frequenz
verschoben sind. Mit den so erzeugten Testsignalen wird ein
erster Oszillator 10 angeregt. In der gezeigten
Ausführungsform ist der erste Oszillator 10 in einer
Einrichtung 11 enthalten, die das Antwortverhalten des
Oszillators auf die erzeugten Signale erfaßt und ein
Differenzsignal daraus bildet. Dieses Differenzsignal wird
unter Verwendung einer geeigneten elektronischen Schaltung
einem Regler 16 zugeführt, der eine Veränderung des
Schwingungsverhaltens des Oszillators 10 über geeignete
Maßnahmen beeinflußt. Sobald die zwei Oszillatoren 10, 20
eingeschwungen sind, besteht kein Differenzsignal mehr, so
daß das Ausgangsnutzsignal unter stabilen
Auswertebedingungen verwendet werden kann. Somit können
zwei Schwingungsmoden eines Drehratensensors automatisch
aufeinander abgestimmt werden, was zu stabilen
Auswertebedingungen für die Corioliskraft führt. Da der
Detektionsmodus bzw. der erste Oszillator exakt bei seiner
Eigenfrequenz betrieben wird, resultiert eine
Empfindlichkeitserhöhung entsprechend der
Resonanzüberhöhung, das bedeutet, daß eine hohe Güte
erzielt werden kann. Demzufolge läßt sich die Auflösung
erheblich verbessern, wobei auch Temperaturveränderungen
und Alterungseffekte automatisch nachgeregelt werden, indem
durch den Regelsteuerkreis die Schwingungen immer
aufeinander gematcht bzw. abgestimmt sind.
In dem Blockdiagramm der Fig. 2 wird zusätzlich eine
Auswertung der Amplitude der Testsignalantworten, die den
Phasenfehler berücksichtigen, gezeigt. Hierin wird eine
weitere Multiplikation mit einem Testsignal durchgeführt,
welches um 90° phasenverschoben ist zu den jeweiligen
ursprünglichen Testsignalen. Die beiden Ergebnissignale
werden geometrisch addiert, um somit eine Information über
die tatsächliche Amplitude der Testsignalantworten zu
erhalten. Es ist festzuhalten, daß das in Fig. 2
dargestellte Blockdiagramm mit der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsform kombiniert werden kann.
Alternativ kann mit dem in Fig. 2 dargestellten
Blockdiagramm anhand der Auswertung der Phasendifferenz
zwischen den Testsignalantworten und dem zweiten Oszillator
die Resonanzfrequenz des Detektionskreises oder des ersten
Oszillators geregelt werden. Die Phasenverschiebung des
zweiten Oszillators beträgt in seinem Resonanzpunkt exakt
90°. Der Detektionsmodus für die Drehrate bestimmt somit
wiederum ein Differenzsignal aus den Testsignalantworten,
diesmal bezüglich der Phase, und veranlaßt in analoger
Weise eine Abstimmung des ersten Oszillators 10. Somit wird
der erste Oszillator 10 so lange verstimmt, bis ein
eingeschwungener Zustand vorliegt, bei dem der Betrag der
Differenzen der Phasenschiebung identisch ist, d. h. bis das
Differenzsignal nicht mehr auftritt.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispieles, mit dem eine
Empfindlichkeitskorrektur durchführbar ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird aus der Summe der beiden
Testsignalantworten eine Information über die
Resonanzüberhöhung erhalten. Man kann nunmehr einen
Quotienten bilden von Ausgangs-Nutzsignal zu Summensignal,
wodurch die Empfindlichkeit des Nutzsignales normiert
werden kann, d. h. unabhängig von der Güte des
Detektionskreises.
Fig. 4 zeigt schematisch das Funktionsprinzip der
elektrostatischen Mittkopplung, welche als Einrichtung
verwendet werden kann, um den ersten Oszillator
abzustimmen, insbesondere wenn es sich um einen
mechanischen Oszillator handelt. Die Frequenz eines
Schwingers kann allgemein durch die sogenannte
elektrostatische Mittkopplung reduziert werden. Eine
elektrostatische Mittkopplung ergibt sich, wenn man an eine
kapazitiv-differentiell messende Anordnung eine
Gleichstromspannung anlegt (was auch für einfache
Kondensatoren gilt). Die kapazitiv-differentiell messende
Anordnung wird durch einen Plattenkondensator mit den
Platten 22, 24 und einer dazwischen angeordneten
schwingenden Masse 10 gebildet. Bei der Messung werden die
Kapazitäten bestimmt, die zwischen der schwingenden Masse
und den einzelnen Platten des Plattenkondensators 22, 24
entstehen. Die schwingende Masse 10 ist in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel an einer Feder 26 aufgehängt, die über
die Federkonstante k verfügt. Die gesamte Steifigkeit des
Systemes ergibt sich aus der Summe der mechanischen und
elektrostatischen Steifigkeit. Die elektrostatische
Steifigkeit entspricht der Ableitung der elektrostatischen
Kraft nach der Auslenkung des Schwingungskörpers 10. Durch
die elektrostatische Mittkopplung kann das System härter
oder weicher gestaltet werden, da sich zwei Platten mit
unterschiedlichem Potential bekanntermaßen anziehen. Der
Mittkopplungsfaktor ergibt sich aus folgender Gleichung:
wobei A die Fläche des Plattenkondensators, X die
Auslenkung, U die Spannung und dGap den Plattenabstand des
Kondensators darstellen. Aus obiger Gleichung läßt sich die
Formel für die Resonanzfrequenz des ersten Oszillators bzw.
des Detektionsmodus wie folgt bestimmen:
Alternativ zu der elektrostatischen Mittkopplung kann der
erste Oszillator auch durch den sogenannten Closed-loop-
Betrieb abgestimmt werden, wobei hierauf nicht weiter im
Detail eingegangen werden soll, da dieses Verfahren dem
Fachmann aus dem Bereich der Schwingungslehre bekannt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren, wie auch die das Verfahren bzw. die Vorrichtung
verwendenden Drehratensensoren können besser verstanden
werden anhand der folgenden Beschreibung des in Fig. 5
dargestellten Bodediagrammes. Im oberen Teil der Fig. 5
ist eine Auftragung des Schwingungsverhaltens des ersten
Oszillators dargestellt. Aufgetragen wurde die Amplitude
des Ansprechverhaltens in Abhängigkeit der Frequenz der
Testsignale. Gestrichelt ist die Resonanzverteilung des
ersten Oszillators dargestellt, wie er vor Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegt. Wenn nun der erste
Oszillator mit den Testfrequenzen angeregt wird, d. h. mit
den Frequenzen benachbart zu f0, so ergeben sich zwei
unterschiedliche große Amplituden der Antwortsignale.
Bildet man nun aus diesen zwei Antwortsignalen eine
Differenz und veranlaßt in Abhängigkeit dieses
Differenzsignales eine Verschiebung der Detektionsfrequenz,
so wird die Resonanzfrequenzkurve erhalten, die als
durchgezogene Linie dargestellt ist. Somit wird der erste
Oszillator in solch einer Weise abgestimmt, daß seine
Resonanzfrequenz mit der Frequenz f0 übereinstimmt. In
diesem Zustand entspricht die Amplitude des Antwortsignales
bei den beiden Testfrequenzen einander, so daß kein
Differenzsignal gebildet wird. Dies stellt den
eingeschwungenen Zustand dar, in dem die Übereinstimmung
stattfindet. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es
somit nicht mehr nötig, den Detektionsmodus möglichst weit
von der Oszillatorfrequenz entfernt vorzusehen, wie es bei
Drehratensensoren bisher der Fall war. Vielmehr tritt ein
Amplitudenfehler durch die Resonanzüberhöhung und der
Phasenfehler nicht mehr auf, da dieser eingeschwungene
Zustand durch permanente Regelung immer und stabil
beibehalten wird.
Analog zur Auswertung anhand der Amplitude kann die
erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren auch auf der Auswertung einer Phase des ersten
Oszillators basieren, wie es im unteren Teil von Fig. 5
dargestellt ist.
In Fig. 6 ist schließlich ein Bodediagramm gezeigt,
welches die Empfindlichkeitskorrektur darstellt. Wie bei
der Beschreibung von Fig. 2 erwähnt, kann man durch
Summieren der beiden Testsignalantworten eine Information
über die Resonanzüberhöhung erhalten. Wenn man den
Quotienten aus Ausgangsnutzsignal durch das Summensignal
bildet, so wird die Empfindlichkeit des Nutzsignales
unabhängig von der Güte des Detektionskreises, so daß sich
insgesamt die weniger fehlerbehaftete durchgezogene Kurve
im Amplitudenfrequenzdiagramm ergibt.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der
erfindungsgemäßen Lösung die Resonanzüberhöhung ausgenutzt
werden kann, entgegen der bisherigen Auffassung, wonach
man, bedingt durch den Amplitudenfehler und den
Phasenfehler, ein benachbartes Vorsehen von zwei Frequenzen
vermieden hat. Der Empfindlichkeitsfehler kann durch den
Betrieb in der Resonanzüberhöhung vollständig kompensiert
werden, so daß mit der erfindungsgemäßen Lösung ein
Drehratensensor realisierbar ist, der eine bessere
Ansprechfähigkeit aufweist und zudem eine einfachere Aus
wertung des Nutzsignales erlaubt. Es sollte noch erwähnt
werden, daß die Erfindung sowohl mit einem analogen als
auch mit einem digitalen Signalprozessor realisierbar ist.
Claims (12)
1. Verfahren zum Abstimmen eines ersten Oszillators (10)
mit einem zweiten Oszillator (20), mit den folgenden
Schritten:
- - Erzeugen von zwei symmetrisch zu der Schwingung des zweiten Oszillators (20) frequenz- und/oder phasenverschobenen Signalen;
- - Anregen des ersten Oszillators (10) mit den erzeugten Signalen;
- - Bestimmen des Antwortverhaltens des ersten Oszillators (10);
- - Bilden eines Differenzsignales aus den Antwortverhalten; und
- - Abstimmen der Frequenz und/oder der Phase des ersten Oszillators (10) in Abhängigkeit von dem Differenzsignal.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die ersten und
zweiten Oszillatoren (10, 20) unterschiedliche,
insbesondere orthogonale Moden eines Schwingungskörpers
und/oder mehrere unabhängige Schwingungskörper sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt
des Bestimmens des Antwortverhaltens das Erfassen der
Amplitude und/oder der Phase der Schwingung des ersten
Oszillators (10) umfaßt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
zur Amplitudenkorrektur der Quotient aus dem
Ausgangsnutzsignal und der Summe der Antwortverhalten
gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem der Schritt des Abstimmens des ersten Oszillators
das Verschieben der Eigenfrequenz, insbesondere mittels
elektrostatischer Mittkopplung umfaßt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit
dem weiteren Schritt des wiederholten Durchführens des
Verfahrens.
7. Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators
(10) mit einem zweiten Oszillator (20), mit einer
Einrichtung (12), die zwei symmetrisch zu der Schwingung
des zweiten Oszillators frequenz- und/oder
phasenverschobene Signale erzeugt;
eine Einrichtung (11), die das Antwortverhalten des ersten Oszillators (10) auf die erzeugten Signale erfaßt und ein Differenzsignal erzeugt; und
eine Steuereinrichtung, die die Frequenz und/oder Phase des ersten Oszillators (10) in Abhängigkeit von dem Differenzsignal abstimmt.
eine Einrichtung (11), die das Antwortverhalten des ersten Oszillators (10) auf die erzeugten Signale erfaßt und ein Differenzsignal erzeugt; und
eine Steuereinrichtung, die die Frequenz und/oder Phase des ersten Oszillators (10) in Abhängigkeit von dem Differenzsignal abstimmt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die ersten und
zweiten Oszillatoren (10, 20) unterschiedliche,
insbesondere orthogonale Moden eines Schwingungskörpers
und/oder mehrere unabhängige Schwingungskörper sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die
Steuereinrichtung eine elektrostatische
Mittkopplungseinrichtung umfaßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der
zur Amplitudenkorrektur eine Quotientenbildung aus dem
Ausgangssignal und der Summe der Antwortverhalten erfolgt.
11. Drehratensensor mit einer
Signalverarbeitungseinrichtung, die aus erfaßten
Schwingungen zweier Oszillatoren eine Drehrate bestimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 7 bis 10 vorgesehen ist.
12. Drehratensensor mit einer
Signalverarbeitungseinrichtung, die aus erfaßten
Schwingungen zweier Oszillatoren eine Drehrate bestimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Signalverarbeitungseinrichtung ein Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 ausführt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19910415A DE19910415B4 (de) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator |
US09/520,250 US6654424B1 (en) | 1999-03-10 | 2000-03-07 | Method and device for tuning a first oscillator with a second oscillator and rotation rate sensor |
JP2000063778A JP2000304550A (ja) | 1999-03-10 | 2000-03-08 | 第1の発振器を第2の発振器に整合マッチングするための方法及び装置並びにヨーレート−センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19910415A DE19910415B4 (de) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19910415A1 true DE19910415A1 (de) | 2000-09-14 |
DE19910415B4 DE19910415B4 (de) | 2010-12-09 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19910415A Expired - Lifetime DE19910415B4 (de) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6654424B1 (de) |
JP (1) | JP2000304550A (de) |
DE (1) | DE19910415B4 (de) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6553833B1 (en) | 1999-08-24 | 2003-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Device for bias potential generation for an oscillating rotation speed sensor |
DE10248736A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Nullpunktfehlers eines Corioliskreisels |
DE10248733A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10248734A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10248735A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10317159A1 (de) * | 2003-04-14 | 2004-11-11 | Litef Gmbh | Verfahren zur Kompensation eines Nullpunktfehlers in einem Corioliskreisel |
DE10321962A1 (de) * | 2003-05-15 | 2004-12-09 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Simulieren einer Drehrate und Verwendung von simulierten Drehraten zur initialen Kalibrierung von Drehratensensoren oder zur In-Betrieb-Nachkalibrierung von Drehratensensoren |
FR2871238A1 (fr) * | 2004-06-02 | 2005-12-09 | Bosch Gmbh Robert | Capteur de vitesse de rotation avec asservissement de frequence |
WO2006082128A1 (de) * | 2005-02-01 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Sensor mit selbsttest |
DE102007059857A1 (de) | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung mehrkanaliger Beschleunigungssensoren |
EP2466257A1 (de) * | 2010-12-15 | 2012-06-20 | SensoNor Technologies AS | Verfahren zur Anpassung der Eigenfrequenzen von Antriebs- und Detektionsoszillatoren in einem Coriolis-Schwingungsgyroskop |
DE102004014915B4 (de) * | 2003-03-27 | 2012-08-30 | Denso Corporation | Mikrokreiselsensor vom Oszillationstyp |
DE102016204683B3 (de) * | 2016-03-22 | 2017-07-13 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Verfahren zur automatischen frequenzanpassung von filtern während des betriebs in geschlossenen regelschleifen |
EP3653991A1 (de) | 2018-11-13 | 2020-05-20 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Verfahren zur automatischen frequenzanpassung eines filters in einer geschlossenen regelschleife |
DE102019215889A1 (de) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Inertialsensors |
DE102021201595A1 (de) | 2021-02-19 | 2022-08-25 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Bauelements und mikroelektromechanisches Bauelement |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8151641B2 (en) | 2009-05-21 | 2012-04-10 | Analog Devices, Inc. | Mode-matching apparatus and method for micromachined inertial sensors |
US8266961B2 (en) | 2009-08-04 | 2012-09-18 | Analog Devices, Inc. | Inertial sensors with reduced sensitivity to quadrature errors and micromachining inaccuracies |
US8783103B2 (en) * | 2009-08-21 | 2014-07-22 | Analog Devices, Inc. | Offset detection and compensation for micromachined inertial sensors |
US8701459B2 (en) * | 2009-10-20 | 2014-04-22 | Analog Devices, Inc. | Apparatus and method for calibrating MEMS inertial sensors |
US9446354B2 (en) | 2010-08-25 | 2016-09-20 | Repligen Corporation | Device, system and process for modification or concentration of cell-depleted fluid |
CN103221779B (zh) | 2010-09-18 | 2017-05-31 | 快捷半导体公司 | 微机械整体式六轴惯性传感器 |
WO2012037536A2 (en) | 2010-09-18 | 2012-03-22 | Fairchild Semiconductor Corporation | Packaging to reduce stress on microelectromechanical systems |
CN103221778B (zh) | 2010-09-18 | 2016-03-30 | 快捷半导体公司 | 具有单驱动的微机械单片式三轴陀螺仪 |
DE112011103124T5 (de) | 2010-09-18 | 2013-12-19 | Fairchild Semiconductor Corporation | Biegelager zum Verringern von Quadratur für mitschwingende mikromechanische Vorrichtungen |
US10065851B2 (en) | 2010-09-20 | 2018-09-04 | Fairchild Semiconductor Corporation | Microelectromechanical pressure sensor including reference capacitor |
US20130247668A1 (en) * | 2010-09-20 | 2013-09-26 | Fairchild Semiconductor Corporation | Inertial sensor mode tuning circuit |
US8978475B2 (en) | 2012-02-01 | 2015-03-17 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS proof mass with split z-axis portions |
US9488693B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-11-08 | Fairchild Semiconductor Corporation | Self test of MEMS accelerometer with ASICS integrated capacitors |
KR102058489B1 (ko) | 2012-04-05 | 2019-12-23 | 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 | 멤스 장치 프론트 엔드 전하 증폭기 |
EP2647955B8 (de) | 2012-04-05 | 2018-12-19 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS-Vorrichtung mit Quadraturphasenverschiebungsauslöschung |
EP2647952B1 (de) | 2012-04-05 | 2017-11-15 | Fairchild Semiconductor Corporation | Automatische Verstärkungsregelungsschleife einer MEMS-Vorrichtung für mechanischen Amplitudenantrieb |
US9625272B2 (en) | 2012-04-12 | 2017-04-18 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS quadrature cancellation and signal demodulation |
US9212908B2 (en) | 2012-04-26 | 2015-12-15 | Analog Devices, Inc. | MEMS gyroscopes with reduced errors |
DE102013014881B4 (de) | 2012-09-12 | 2023-05-04 | Fairchild Semiconductor Corporation | Verbesserte Silizium-Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien |
US9869552B2 (en) * | 2015-03-20 | 2018-01-16 | Analog Devices, Inc. | Gyroscope that compensates for fluctuations in sensitivity |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4027265A (en) * | 1976-06-03 | 1977-05-31 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Unbalanced quadriphase demodulator |
US4868514A (en) * | 1987-11-17 | 1989-09-19 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for digital compensation of oscillator drift |
US4910467A (en) * | 1988-11-02 | 1990-03-20 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for decoding a quadrature modulated signal |
JPH06300567A (ja) * | 1993-02-22 | 1994-10-28 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロ出力検出方法 |
US5426970A (en) * | 1993-08-02 | 1995-06-27 | New Sd, Inc. | Rotation rate sensor with built in test circuit |
US5491725A (en) * | 1993-09-07 | 1996-02-13 | Rockwell International Corporation | Tracking filter and quadrature-phase reference generator |
US5400269A (en) * | 1993-09-20 | 1995-03-21 | Rockwell International Corporation | Closed-loop baseband controller for a rebalance loop of a quartz angular rate sensor |
DE4447005A1 (de) * | 1994-12-29 | 1996-07-04 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
DE19521908B4 (de) * | 1995-06-16 | 2005-11-10 | Atmel Germany Gmbh | Überlagerungsempfänger mit Synchrondemodulation für den Zeitzeichenempfang |
US5992233A (en) * | 1996-05-31 | 1999-11-30 | The Regents Of The University Of California | Micromachined Z-axis vibratory rate gyroscope |
DE19653020A1 (de) * | 1996-12-19 | 1998-06-25 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate |
US6157037A (en) * | 1998-12-04 | 2000-12-05 | Photosense, Llc | Sensing device and method for measuring emission time delay during irradiation of targeted samples |
-
1999
- 1999-03-10 DE DE19910415A patent/DE19910415B4/de not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-03-07 US US09/520,250 patent/US6654424B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-03-08 JP JP2000063778A patent/JP2000304550A/ja active Pending
Cited By (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6553833B1 (en) | 1999-08-24 | 2003-04-29 | Robert Bosch Gmbh | Device for bias potential generation for an oscillating rotation speed sensor |
DE10248733B4 (de) * | 2002-10-18 | 2004-10-28 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10248733A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10248734A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10248735A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10248734B4 (de) * | 2002-10-18 | 2004-10-28 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
US7231823B2 (en) | 2002-10-18 | 2007-06-19 | Litef Gmbh | Method for electronically adjusting the selective oscillation frequency of a Coriolis gyro |
DE10248735B4 (de) * | 2002-10-18 | 2004-10-28 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
DE10248736A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-06 | Litef Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Nullpunktfehlers eines Corioliskreisels |
DE10248736B4 (de) * | 2002-10-18 | 2005-02-03 | Litef Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Nullpunktfehlers eines Corioliskreisels |
US7337665B2 (en) | 2002-10-18 | 2008-03-04 | Litef Gmbh | Method for electronically tuning the readout vibration of a coriolis gyroscope |
US7278312B2 (en) | 2002-10-18 | 2007-10-09 | Litef Gmbh | Method for electronic tuning of the read oscillation frequency of a coriolis gyro |
US7249488B2 (en) | 2002-10-18 | 2007-07-31 | Litef Gmbh | Method for detecting a zero-point error of a coriolis gyroscope and coriolis gyroscope using said method |
DE102004014915B4 (de) * | 2003-03-27 | 2012-08-30 | Denso Corporation | Mikrokreiselsensor vom Oszillationstyp |
DE10317159A1 (de) * | 2003-04-14 | 2004-11-11 | Litef Gmbh | Verfahren zur Kompensation eines Nullpunktfehlers in einem Corioliskreisel |
US7216525B2 (en) | 2003-04-14 | 2007-05-15 | Litef Gmbh | Method for compensation for a zero error in a coriolis gyro |
DE10317159B4 (de) * | 2003-04-14 | 2007-10-11 | Litef Gmbh | Verfahren zur Kompensation eines Nullpunktfehlers in einem Corioliskreisel |
DE10321962A1 (de) * | 2003-05-15 | 2004-12-09 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Simulieren einer Drehrate und Verwendung von simulierten Drehraten zur initialen Kalibrierung von Drehratensensoren oder zur In-Betrieb-Nachkalibrierung von Drehratensensoren |
DE10321962B4 (de) * | 2003-05-15 | 2005-08-18 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Simulieren einer Drehrate und Verwendung von simulierten Drehraten zur initialen Kalibrierung von Drehratensensoren oder zur In-Betrieb-Nachkalibrierung von Drehratensensoren |
US7287427B2 (en) | 2004-06-02 | 2007-10-30 | Robert Bosch Gmbh | Rate-of-rotation sensor having frequency adjustment |
FR2871238A1 (fr) * | 2004-06-02 | 2005-12-09 | Bosch Gmbh Robert | Capteur de vitesse de rotation avec asservissement de frequence |
DE102004026972B4 (de) * | 2004-06-02 | 2015-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Drehratensensor mit Frequenznachführung |
WO2006082128A1 (de) * | 2005-02-01 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Sensor mit selbsttest |
DE102007059857A1 (de) | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung mehrkanaliger Beschleunigungssensoren |
EP2466257A1 (de) * | 2010-12-15 | 2012-06-20 | SensoNor Technologies AS | Verfahren zur Anpassung der Eigenfrequenzen von Antriebs- und Detektionsoszillatoren in einem Coriolis-Schwingungsgyroskop |
DE102016204683B3 (de) * | 2016-03-22 | 2017-07-13 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Verfahren zur automatischen frequenzanpassung von filtern während des betriebs in geschlossenen regelschleifen |
EP3222968A1 (de) | 2016-03-22 | 2017-09-27 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Verfahren zur automatischen frequenzanpassung von filtern während des betriebs in geschlossenen regelschleifen |
US10533854B2 (en) | 2016-03-22 | 2020-01-14 | Albert-Ludwigs-Universitat Freiburg | Method for automatic frequency adaptation of filters during operation in closed control loops |
EP3653991A1 (de) | 2018-11-13 | 2020-05-20 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Verfahren zur automatischen frequenzanpassung eines filters in einer geschlossenen regelschleife |
US11513135B2 (en) | 2018-11-13 | 2022-11-29 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Method for automatic frequency adaptation of a filter in a closed loop |
DE102019215889A1 (de) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Inertialsensors |
DE102021201595A1 (de) | 2021-02-19 | 2022-08-25 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zum Betrieb eines mikroelektromechanischen Bauelements und mikroelektromechanisches Bauelement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19910415B4 (de) | 2010-12-09 |
JP2000304550A (ja) | 2000-11-02 |
US6654424B1 (en) | 2003-11-25 |
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