FR2853731A1 - Capteur de vitesse angulaire du type a vibrations - Google Patents

Abstract

Ce capteur comprend deux unités de détection (100, 200) comportant des vibreurs respectifs (4a,4b) et une section (15,16) de production de formes d'ondes de détection détectant une composante oscillatoire de vitesse angulaire dans une direction autre que la direction de vibration standard et produit une composante oscillatoire de forme d'onde de détection de vitesse angulaire, des moyens (22) de détection de forme d'onde différentielle pour détecter une forme d'onde différentielle entre des première et seconde formes d'ondes de vitesse angulaire pour annuler les composantes en phase, et des moyens (31,32) d'ajustement du gain d'entrée de la première et/ou de la seconde forme d'onde de vitesse angulaire introduites dans les moyens (22).Application notamment à des capteurs gyroscopiques dans un véhicule automobile.

Description

CAPTEUR DE VITESSE ANGULAIRE DU TYPE A VIBRATIONS

L'invention concerne un capteur de vitesse angulaire du type à vibrations ou oscillatoire.

Les capteurs de vitesse angulaire (capteurs gyroscopiques) sont classés en gros en un type mécanique utilisant la précession d'un corps rotatif, en un type utilisant une variation de cadencement de réception de 10 lumière en fonction de la rotation d'un faisceau laser tournant dans un boîtier, un type à fluide détectant une température d'un fil chaud et représentant la quantité d'injection d'un gaz de détection, variant en fonction de la rotation d'un boîtier lorsque le gaz de détection est 15 injecté en direction d'un fil chaud dans le boîtier, et autres.

D'autre part, récemment, il a été demandé de disposer de capteurs de vitesse angulaire pour détecter la direction de déplacement d'un véhicule automobile dans un 20 système de navigation de véhicules ou analogues. Le capteur de vitesse angulaire du type à vibrations est utilisé de préférence dans de tels systèmes étant donné que le type à vibrations est avantageux du point de vue coût et poids par rapport aux autres types décrits précédemment. Le capteur 25 de vitesse angulaire du type à vibrations comporte un vibreur qui oscille dans une direction de référence prédéterminée et, lorsqu'une vitesse angulaire agit sur ce vibreur, le capteur détecte une nouvelle composante oscillatoire basée sur une source de Coriolis (désignée ci-après 30 comme étant une composante oscillatoire de vitesse angulaire) produite dans une direction de détection perpendiculaire à la direction vibratoire standard, puis délivre l'information de vitesse angulaire sur la base de la composante oscillatoire détectée. Par exemple, conformément à un 35 système de navigation de véhicules, le contrôle d'une position actuelle basée sur un système GPS (c'est-à-dire un système de positionnement global) permet de détecter une direction d'avance approximative d'un véhicule automobile, mais ne peut pas suivre un changement de direction brusque 5 du véhicule au niveau d'une intersection ou analogue. C'est pourquoi il est nécessaire de détecter un mouvement de braquage du véhicule sur la base de la vitesse angulaire. Dans ce cas, l'angle directionnel de braquage est calculé par intégration de valeurs instantanées de la vitesse angu10 laire.

Cependant, les composantes de déplacement du vibreur détectées par le capteur de vitesse angulaire du type à vibrations décrit précédemment ne sont pas toujours limitées à la force de Coriolis provenant de la vitesse 15 angulaire. Lorsque ce capteur est installé dans un véhicule automobile ou analogue, les composantes de mouvement du vibreur incluent des composantes inutiles d'accélération superposées à la composante de la force de Coriolis, comme par exemple un choc brusque ou n'importe quelle autre 20 vibration provoquée par des facteurs de vitesse non angulaire. Ces composantes d'accélération inutiles apparaissent sous la forme de bruit par rapport à la vitesse angulaire devant être détectée, et par conséquent altèrent la position de détection du capteur lorsque ce dernier est 25 utilisé pour détecter la direction de déplacement du véhicule automobile.

La demande de brevet japonais mise à l'inspection publique N'2001-153659 décrit un capteur de vitesse angulaire classique qui inclut deux capteurs combinés qui 30 vibrent dans la direction de vibrations standard avec des phases réciproquement opposées et délivre une forme d'onde de vitesse angulaire finalisée correspondant à une différence entre les formes d'ondes de composantes oscillatoires de la vitesse angulaire des deux capteurs. Lorsque les cap35 teurs oscillent avec des phases réciproquement opposées, des composantes oscillatoires de vitesse angulaire détectées par ces vibreurs sont également dans une relation de phase en opposition mutuelle. D'autre part, les composantes d'accélération inutiles décrites précédemment apparaissent 5 en tant que composantes en phase. Par conséquent, l'obtention d'une forme d'onde différentielle permet d'annuler ces composantes d'accélération en phase et laisser subsister uniquement les composantes oscillatoires de vitesse angulaire nécessaires. On peut augmenter la précision de 10 détection.

Cependant, en dehors du vibreur (par exemple le poids de détection>, le capteur d'accélération du type à vibrations inclut d'une manière générale une section de commande de vibreur pour actionner le vibreur (par exemple 15 des électrodes en forme de dents d'un peigne et des éléments piézoélectriques décrits dans le document de l'art antérieur indiqué plus haut) et une section de détection détectant une composante de vitesse angulaire (par exemple une section de détection de déplacement du type à 20 capacité) . Ces composantes sont soumises inévitablement à des erreurs de fabrication qui peuvent entraîner des différences individuelles des propriétés de détection de vitesse angulaire entre les capteurs. Les différences individuelles des capteurs entraînent une différence dans 25 la précision de détection des composantes d'accélération en phase, qui peuvent être détectées par deux capteurs combinés en provoquant les vibrations en opposition de phase décrites précédemment. C'est pourquoi, certaines des composantes en phase sont présentes même si le traitement 30 décrit précédemment pour l'obtention de la forme d'onde différentielle est exécuté. Par conséquent la précision de vitesse angulaire se détériore.

Le document de l'art antérieur décrit précédemment décrit une section de détection de déplacement du type à 35 capacité, de façon plus spécifique un condensateur de détection de vibrations apte à modifier la distance entre des électrodes en réponse à une composante oscillatoire de vitesse angulaire appliquée. Une tension de polarisation constante est appliquée à ce condensateur de détection des 5 vibrations. Une variation de la quantité de charge du condensateur de détection de vibrations, qui apparaît conformément à la variation de la distance entre les électrodes, est convertie en une forme d'onde de tension et est produite sous la forme d'une forme d'onde de détection de 10 vitesse angulaire. Les facteurs provoquant la différence dans la précision de détection d'accélération d'un capteur incluent une variation et une fluctuation de la tension de polarisation appliquée au condensateur de détection de vibrations. Pour éliminer ceci, le document de l'art 15 antérieur décrit précédemment proposait d'utiliser un court-circuit imaginaire d'un amplificateur opérationnel pour produire une forme d'onde différentielle à partir de signaux de sortie d'une pluralité de capteurs et envoie la tension d'une source d'alimentation de référence aux con20 densateurs de détection de vibrations des capteurs respectifs. Conformément à ce système, il est possible de réduire l'influence nuisible introduite par la variation ou fluctuation de la tension de polarisation. Cependant ce système n' est absolument pas efficace pour réduire les influences 25 nuisibles introduites par les facteurs de variations autres que la tension de polarisation, comme par exemple le poids et la taille du vibreur (par exemple le poids de détection>, les spécifications de la section de commande du vibreur ou la zone des électrodes du condensateur de 30 détection de vibrations.

Compte tenu des problèmes décrits précédemment, la présente invention a pour but de fournir un capteur de vitesse angulaire du type à vibrations qui est applicable à un dispositif de détection de vitesse angulaire servant à 35 délivrer une forme d'onde différentielle entre deux unités de détection du type à vibrations et est à même de réduire la différence des composantes en phase qui apparaissent dans les formes d'ondes de détection de vitesse angulaire dans des capteurs respectifs et également permet de réduire 5 un niveau de bruit de composante en phase résiduelle dans la forme d'onde différentielle sans influence nuisible de la part des différents facteurs provoquant une telle variation ou bruit, ce qui améliore la position de détection de la vitesse angulaire.

Pour atteindre les objectifs indiqués précédemment et d'autres, la présente invention fournit un capteur de vitesse angulaire du type à vibrations, comprenant des première et seconde unités de détection comportant un vibreur vibrant dans une direction de vibrations standard 15 prédéterminée et une section de production de formes d'ondes de détection, qui détecte une composante oscillatoire de vitesse angulaire produite dans une direction de détection de la vitesse angulaire, différentiée de la direction de vibrations standard 20 lorsqu'une vitesse angulaire est appliquée au vibreur, et produit également une forme d'onde de détection de vitesse angulaire sur la base de la composante oscillatoire de vitesse angulaire. Les première et seconde unités de détection amènent leurs vibreurs à osciller avec des phases 25 réciproquement opposées dans la direction de vibrations standard de manière à amener des sections respectives de production de formes d'ondes de détection à produire des première et seconde formes d'ondes de détection de vitesse angulaire ayant des phases mutuellement inversées. Des 30 moyens de détection de formes d'ondes différentielles sont prévus pour obtenir une forme d'onde différentielle entre la première forme d'onde de détection de vitesse angulaire et la seconde forme d'onde de vitesse angulaire de manière à annuler des composantes en phase agissant sur des 35 vibreurs respectifs des première et seconde unités de détection dans la direction de détection de vitesse angulaire. Et, des moyens d'ajustement de gain d'entrée sont prévus pour ajuster au moins un gain d'entrée de la première forme d'onde de détection de vitesse angulaire et 5 un gain d'entrée de la seconde forme d'onde de vitesse angulaire introduites dans les moyens de détection de formes d'ondes différentielles de manière à réduire une composante résiduelle en phase de la forme d'onde différentielle.

Conformément à l'agencement décrit précédemment du capteur d'accélération du type à vibrations selon la présente invention, au moins l'un des gains d'entrée des première et seconde formes d'ondes de détection de vitesse angulaire est ajusté auparavant lors de la détection de la 15 forme d'onde différentielle entre deux unités de détection par les moyens de détection de forme d'onde différentielle.

Par conséquent la composante en phase résiduelle de la forme d'onde différentielle peut être le niveau de bruit de composante en phase, qui réside dans la forme d'onde diffé20 rentielle même si les propriétés de détection vis-à-vis de composantes inutiles d'accélération conduisant à ces composantes en phase sont différentes dans des unités de détection individuelles. En outre, la présente invention permet d'améliorer la précision de détection de vitesse 25 angulaire lors de la détection basée sur la forme d'onde différentielle. En outre, dans le procédé de production de la forme d'onde de détection de vitesse angulaire, l'exécution de l'ajustement du gain avant la production de la forme d'onde différentielle conformément à la présente 30 invention est efficace en ce qu'elle réduit fortement les influences nuisibles provoquées par des différences ou des variations provenant de n'importe quel autre facteur. Il est souhaitable que la direction de détection de vitesse angulaire concorde avec la direction de la force de 35 Coriolis (c'est-à-dire la direction perpendiculaire à la direction de vibrations standard) . Cependant la direction de détection de la vitesse angulaire peut être réglée dans une direction non perpendiculaire par rapport à la direction de vibrations standard, tant qu'une composante de 5 projection de la force de Coriolis peut être produite de façon sûre.

Pour améliorer la position de détection de la vitesse angulaire, il est souhaitable d'effectuer l'ajustement de gain indiqué précédemment de telle sorte 10 que les formes d'ondes de détection de la vitesse angulaire obtenues à partir des deux unités de détection soient rendues égales en ce qui concerne le niveau de composantes d'accélération, c'est- à-dire afin d'optimiser l'effet d'annulation des composantes en phase. L'ajustement du gain 15 peut être exécuté pour l'ensemble des deux unités de détection ou pour une seule de ces unités.

Conformément à une forme de réalisation préférable de la présente invention, les moyens de détection de forme d'onde différentielle incluent un circuit d'amplification 20 différentielle, qui introduit des données analogiques des première et seconde formes d'ondes de détection de vitesse angulaire, et les moyens d'ajustement de gain incluent un circuit d'ajustement de gain d'entrée analogique, qui ajuste un gain d'entrée analogique de la forme d'onde de 25 détection de vitesse angulaire. L'utilisation du circuit d'amplification différentiel analogique permet de simplifier l'agencement du circuit requis pour le traitement de la forme d'onde différentielle et permet également aisément le traitement en temps réel. 30 L'ajustement de gain décrit ci-dessus peut être exécuté de façon simple en tant qu'ajustement de gain d'entrée analogique pour la forme d'onde de détection de la vitesse angulaire.

La section de production de la forme d'onde de 35 détection peut comporter un condensateur de détection de vibrations pour modifier la distance entre les électrodes conformément à la composante oscillatoire de vitesse angulaire, une source d'alimentation de polarisation pour appliquer une tension de polarisation constante au 5 condensateur de détection de vibrations et un amplificateur de charge pour détecter une variation de la quantité de charge du condensateur de détection de vibrations conformément à une variation de la distance entre les électrodes lorsque la tension de polarisation est appliquée 10 et pour convertir la variation de la quantité de charge détectée en une tension pour délivrer une forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire. L'utilisation de l'amplificateur de charge permet de traiter la forme d'onde de détection de vitesse angulaire de chaque unité de 15 détection en tant que forme d'onde de tension. Dans ce cas, le circuit d'ajustement de gain d'entrée analogique est disposé entre l'amplificateur de charge et le circuit d'amplification différentielle pour l'ajustement d'un gain d'entrée de la forme d'onde de tension de détection de 20 vitesse angulaire produite par l'amplificateur de charge et introduite dans le circuit d'amplification différentielle.

La forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire peut être aisément ajustée en utilisant des résistances. L'agencement de circuit peut être simplifié. 25 Le degré de liberté pour la conception du circuit peut être accru.

De façon plus spécifique, le circuit d'ajustement de gain d'entrée analogique comporte un amplificateur tampon prévu dans un étage d'entrée du circuit d'amplifica30 tion différentielle et qui introduit la forme d'onde de détection de vitesse angulaire, au moins une partie d'une résistance de détermination du gain du amplificateur tampon est constituée par une résistance variable, et un signal de sortie du amplificateur tampon ajusté sur la base de 35 l'ajustement de la valeur résistive de la résistance variable est introduit dans le circuit d'amplification différentielle en tant que forme d'onde de détection de vitesse angulaire qui a été soumis à un ajustement du gain d'entrée analogique. Conformément à cet agencement, 5 l'amplificateur tampon indépendant est connecté au côté entrée du circuit d'amplification différentielle. La forme d'onde de vibrations de vitesse angulaire produite par chaque unité de détection peut être introduite dans le circuit d'amplification différentielle sans l'addition de 10 composantes inutiles de pondération. En outre l'ajustement du gain du niveau d'entrée peut être exécuté d'une manière indépendante dans la région étendue.

En outre, lorsque l'ajustement du gain du niveau d'entrée ne doit pas être exécuté dans une région étendue, 15 il est souhaitable que le circuit d'ajustement de gain d'entrée analogique inclut une résistance variable constituant au moins une partie de la résistance de détermination du gain du circuit amplificateur différentiel, et le circuit d'ajustement du gain d'entrée 20 analogique ajuste le gain d'entrée analogique de la forme d'onde de détection de vitesse angulaire introduit dans le circuit d'amplification différentielle sur la base du ajustement de la valeur résistive de la résistance variable.

En outre, l'ajustement de gain d'entrée analogique peut être exécuté seulement une fois, par exemple avant l'exposition du capteur. Dans ce cas, il est préférable que la résistance variable utilisée pour l'ajustement de gain d'entrée analogique possède une valeur résistive qui soit 30 variable d'une manière irréversible et ajustable uniquement dans une direction prédéterminée, afin de supprimer la variation due au vieillissement de la valeur une fois ajustée. De façon plus spécifique, la résistance variable est de préférence une résistance pouvant être ajustée par 35 laser. Lorsque cette résistance est traitée au moyen du faisceau laser, la configuration de cette résistance pouvant être ajustée par laser varie physiquement et d'une manière irréversible. La configuration une fois traitée de la résistance pouvant être ajustée par laser est stable et 5 reste inchangée jusqu'à ce que le traitement d'ajustement du laser soit à nouveau appliqué. Ceci est avantageux en ce que la valeur résistive et la valeur de gain d'entrée analogique ajusté peut rester constante.

En outre, deux unités de détection du type à 10 vibrations peuvent entraîner la différence non seulement dans la composante en phase devant être détectée, mais également dans la phase de la forme d'onde de détection de vitesse angulaire. Par exemple dans le cas o les caractéristiques de résonance mécanique de ces vibreurs dans la 15 direction de détection de vitesse angulaire (de façon plus spécifique des fréquences caractéristiques de résonance) diffèrent les unes des autres dans les deux unités de détection, il est connu, à partir de la théorie des vibrations élastiques, que la phase de la forme d'onde de 20 vibrations varie en fonction de la différence entre une fréquence actuelle du vibreur et sa fréquence caractéristique. De telles différences apparaissant dans les caractéristiques de résonance sont habituellement produites par la différence entre les coefficients d'élasticité des 25 deux éléments de support élastiques qui permettent au vibreur d'osciller par rapport à un support fixe. Si une quelconque différence de phase est produite entre deux formes d'ondes de détection de vitesse angulaire, une composante différentielle importante dérivée d'une telle 30 différence de phase est présente même après que l'ajustement de gain décrit précédemment a été exécuté pour ajuster les niveaux des composantes en phase. C'est pourquoi, la précision de détection de vitesse angulaire s'altère. Il est par conséquent souhaitable de prévoir des moyens 35 d'ajustement de phase pour ajuster une phase de forme d'onde d'entrée d'au moins une de la première forme d'onde de détection de vitesse angulaire et de la seconde forme d'onde de détection de vitesse angulaire devant être introduite dans les moyens de détection de forme d'onde 5 différentielle. L'ajustement de phase effectué par les moyens d'ajustement de phase permet de réduire la différence de phase avant que la forme d'onde différentielle soit produite, même si une telle différence de phase est produite entre les deux formes d'ondes. Par 10 conséquent la pression de détection de la vitesse angulaire dans la détection basée sur la forme d'onde différentielle peut être améliorée.

En outre, conformément au capteur de vitesse angulaire du type à vibrations selon la présente invention, 15 il est possible de prévoir une section de traitement du signal pour chaque sortie des première et seconde unités de détection pour éliminer une composante de bruit possédant une fréquence différente d'une fréquence de commande du vibreur. La section de traitement de signaux permet d'éli20 miner efficacement les composantes d'accélération inutiles décrites précédemment dans une gamme de fréquences éloignées de la fréquence de commande. Cependant, lorsque les composantes en phase agissant sur des vibreurs respectifs des première et seconde unités de détection incluent 25 une composante oscillatoire de bruit de proximité dans une gamme de fréquences s'étageant sur + 50 % autour de la fréquence de commande (c'est-à-dire une gamme de fréquences dont le centre est positionné sur la fréquence de commande et avec une largeur de + 50 % par rapport à ce centre), la 30 section de traitement de signal indiquée plus haut ne peut pas travailler de façon suffisante. C'est pourquoi, il est préférable que les moyens d'ajustement du gain d'entrée exécutent un ajustement d'amplitude pour une forme d'onde de sortie de capteur produite en tant que sortie composite 35 de la composante oscillatoire de vitesse angulaire et de la composante oscillatoire de bruit de proximité, pour au moins l'une des première et seconde unités de détection. Il en résulte qu'il devient possible de réduire une différence d'amplitude relative entre deux composantes oscillatoires 5 de bruit de proximité d'unités de détection respectives. En particulier, lorsque la composante oscillatoire de bruit de proximité se situe dans une gamme de fréquences s'étendant sur + 10 % autour de la fréquence de commande (c'est-à-dire une gamme de fréquences dont le centre est positionné sur 10 la fréquence de commande et avec une largeur de + 10 % par rapport à ce centre), il est presque impossible d'éliminer cette composante oscillatoire de bruit de proximité même si la section de traitement du signal améliore la précision de filtrage. C'est pourquoi, l'agencement indiqué précédemment 15 fournit des effets remarquables.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ciaprès prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente le schéma d'un circuit 20 montrant un capteur d'accélération du type à vibrations conformément à une première forme de réalisation de la présente invention; - la figure 2 représente le schéma d'un circuit montrant un agencement de la section de production de 25 formes d'ondes de détection conformément une première forme de réalisation de la présente invention; - la figure 3A est une vue en plan représentant un exemple d'une résistance pouvant être ajustée par laser, conformément à une première forme de réalisation de la 30 présente invention; - la figure 3B est une vue en élévation latérale représentant la résistance ajustable par laser, représentée sur la figure 3A; - les figures 4A à 4D sont des vues montrant dif35 férents exemples de la résistance ajustable par laser; - la figure 5 est un graphique expliquant les principes du traitement d'annulation de composantes en phase, exécuté dans le capteur d'accélération du type à vibrations (dans le cas du bruit hors bande du capteur); - la figure 6 est un graphique expliquant le fonctionnement du capteur d'accélération du type à vibrations conformément à la présente invention; - la figure 7 est un schéma de circuit montrant un capteur d'accélération du type à vibrations conformément à 10 une seconde forme de réalisation de la présente invention; - la figure 8 est un schéma de-circuit montrant un capteur d'accélération du type à vibrations conformément à une troisième forme de réalisation de la présente invention; - la figure 9 est un schéma de circuit montrant un capteur d'accélération du type à vibrations conformément à une quatrième forme de réalisation de la présente invention; - la figure 10 est un schéma de circuit montrant un 20 capteur d'accélération du type à vibrations conformément à une cinquième forme de réalisation de la présente invention; - la figure 11 est un graphique expliquant les principes du traitement d'annulation de composantes en 25 phase exécuté dans le capteur d'accélération du type à vibrations (dans le cas du bruit dans la bande du capteur); - la figure 12 est un graphique expliquant le bruit résidant dans la bande du capteur de la figure 11; et - la figure 13 est un graphique expliquant le fonc30 tionnement du capteur d'accélération du type à vibrations conformément à la présente invention (dans le cas du bruit dans la bande du capteur).

On va expliquer une forme de réalisation préférée de la présente invention ci-après en référence aux dessins 35 annexés.

La figure 1 représente un schéma de circuit montrant un agencement global d'un capteur de vitesse angulaire du type à vibrations (qui peut être désigné simplement ci-après comme étant un "capteur de vitesse angu5 laire") conformément à une forme de réalisation préférée de la présente invention. Le capteur de vitesse angulaire 1 du type à vibrations comporte une section de détection qui est constituée par une première unité de détection 100 et une seconde unité de détection 200. La première unité de 10 détection 100 comprend un vibreur (par exemple un poids) 4a et une section 15 de production de forme d'onde de détection, tandis que la seconde unité de détection 200 inclut un vibreur (par exemple un poids) 4b et une section 16 de détection de forme d'onde de détection. Les vibreurs 4a et 15 4b oscillent dans une direction de vibrations standard prédéterminée X. Lorsqu'une vitesse angulaire est appliquée aux vibreurs respectifs 4a et 4b, une composante oscillatoire de vitesse angulaire est produite dans une direction de détection de vitesse angulaire prédéterminée Y qui dif20 fère de la direction de vibration standard X. Conformément à cette forme de réalisation, la direction de détection de vitesse angulaire Y est perpendiculaire à une direction de vibrations standard X. Les sections respectives 15 et 16 de production de formes d'ondes de détection détectent la 25 composante oscillatoire de vitesse angulaire et produisent une forme d'onde de détection de vitesse angulaire basée sur la composante oscillatoire de vitesse angulaire.

Ces unités de détection 100 et 200 amènent les vibreurs respectifs 4a et 4b à osciller avec des phases 30 mutuelles opposées dans la direction de vibrations standard X de sorte que les composantes oscillatoires de vitesse angulaire qui apparaissent dans la direction de détection de vitesse angulaire Y ont des phases réciproquement inversées. Par conséquent, les formes d'ondes de détection de 35 vitesse angulaire sont produites en tant que première et seconde formes d'ondes de détection de vitesse angulaire Wl et W2 qui possèdent des phases réciproquement inversées.

La section 15 de production de forme d'onde de détection inclut un condensateur de détection de vibrations 5 5a, une source d'alimentation de polarisation 4v (se référer à la figure 2) appliquant une tension de polarisation constante au condensateur de détection de vibrations 5a, et un amplificateur de charge 20. La section 16 de production de forme d'onde de détection inclut un condensateur 5b de 10 détection de vibrations, une source d'énergie de polarisation (similaire à la source d'énergie de polarisation 4v), qui applique une tension de polarisation constante au condensateur de détection de vibrations 5b, et un amplificateur de charge 21. De façon plus spécifique, chacun des 15 vibreurs 4a et 4b est fixéélastiquement à un cadre d'entraînement 3 par l'intermédiaire d'une poutre 6 formant un support de vibrations de sorte que chaque vibreur peut osciller dans la direction Y. En outre le cadre d'entraînement 3 est fixé élastiquement à un cadre de capteur 10 au 20 moyen d'une poutre 2 qui forme un pivot de vibrations de sorte que chaque vibreur peut osciller dans la direction X. Les vibreurs 4a et 4b peuvent par conséquent osciller d'un seul tenant avec le cadre d'entraînement 3 dans la direction X. Chaque cadre d'entraînement 3 des unités de détection respectives 100 et 200 possède des électrodes mobiles lb qui sont fixées à sa surface latérale. Des électrodes mobiles lb qui constituent chacune une électrode unité s'étendant dans la direction X, sont disposées en réseau 30 avec des intervalles constants comme les dents d'un peigne dans la direction Y. En outre le cadre de capteur 10 possède des électrodes fixes la prévues de chaque côté de manière à être couplées aux électrodes mobiles la. Les électrodes fixes la, qui constituent chacune une électrode 35 unité s'étendant dans la direction X, sont disposées sous la forme d'un réseau à des intervalles constants comme les dents d'un peigne dans la direction Y. Les électrodes fixes la et les électrodes mobiles lb sont alternativement en chevauchement entre elles au niveau de leurs extrémités distales opposées.

Une section d'oscillation de commande 101 applique une tension de commande possédant une fréquence constante F entre les électrodes mobiles lb et les électrodes fixes la.

Les électrodes mobiles lb commencent à vibrer par rapport 10 aux électrodes fixes la à la fréquence F dans la direction X. Cette force vibratoire a pour effet de faire osciller le cadre d'entraînement 3 intégré aux électrodes mobiles lb. En outre, les vibreurs 4a et 4b oscillent dans la direction X (c'est-à-dire la direction de vibrations standard). Dans 15 ce cas, les directions de la tension appliquée à des vibreurs respectifs 4a et 4b sont réciproquement opposées dans la direction X dans des unités de détection respectives 100 et 200. Il en résulte que les vibreurs 4a et 4b provoquent des oscillations synchrones, en des phases réci20 proquement opposées, qui apparaissent dans la direction X. Lorsqu'une vitesse angulaire à détecter est appliquée aux vibreurs 4a et 4b dans ces conditions, les vibreurs 4a et 4b produisent des composantes oscillatoires de vitesse angulaire conformément à la force de Coriolis, qui possède 25 l'amplitude représentant l'amplitude de la vitesse angulaire introduite et ont des phases réciproquement opposées dans la direction Y. Les condensateurs de détection de vibrations 5a et 5b modifient une distance entre électrodes (c'est-à-dire la 30 distance entre les électrodes) conformément à la composante oscillatoire de vitesse angulaire. La figure 2 représente la première unité de détection (c'est-à-dire le vibreur 4a) en tant que vibreur représentatif. Conformément à l'agencement de circuit représenté sur la figure 2, le conden35 sateur de détection de vibrations 5a est connecté par l'intermédiaire du vibreur 4a à la source de tension de polarisation 4v. Une tension de polarisation constante est appliquée au condensateur de détection de vibration 5a par l'intermédiaire du vibreur 4a à partir de la source d'éner5 gie de polarisation 4v. La quantité de charges devant être stockée dans le condensateur de détection de vibration 5a varie en fonction d'une variation de la distance entre électrodes du condensateur de détection de vibrations 5a.

L'amplificateur de charge 20 convertit la quantité de 10 charge du condensateur de détection de vibrations 5a en une tension et délivre une forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire. L'amplificateur de charge 20 possède un agencement connu de façon classique. Un condensateur de rétroaction 20b, connecté à l'amplificateur opérationnel 15 20p, stocke la charge électrique qui s'équilibre avec la charge du condensateur de détection de vibration 5a. La tension aux bornes du condensateur de rétroaction 20b est envoyée à une borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 20p en tant que signal de charge converti en 20 tension. Par conséquent, l'amplificateur opérationnel 20p et le condensateur de contre-réaction 20b constituent conjointement un circuit de conversion de tension de charge qui amplifie la charge du condensateur de détection de vibration 5a en une tension et délivre un signal de tension 25 amplifié. La résistance de contreréaction 20a permet au condensateur de contre-réaction 20b de se décharger lorsque le niveau de charge produit du condensateur de détection de vibration 5a diminue. En outre la résistance de contreréaction 20a a pour rôle d'empêcher la saturation du signal 30 de sortie de l'amplificateur opérationnel 20p. Une source de tension de référence 20v fournit une tension de référence d'amplification pour l'amplificateur de charge 20.

En référence à la figure 1, le circuit d'amplifica35 tion différentielle 22 introduit les valeurs analogiques des première et seconde formes d'ondes de détection de vitesse angulaire produites à partir des amplificateurs de charge respectifs 20 et 21. Le circuit d'amplification différentielle 22 est constitué par un amplificateur opéra5 tionnel 22p et une résistance de détermination de gain 22a, 22b, 22c et 22d. Les résistances 22a et 22b possèdent la même valeur résistive (Ri), tandis que les résistances 22c et 22d possèdent la même valeur résistive (R2). Lorsque l'amplificateur opérationnel 22p introduit des tensions Kl 10 et K2, l'amplificateur opérationnel 22p produit une tension de sortie égale à (R2/R1).(K1-K2). Dans ce cas, pour simplifier l'explication, K2 applique l'influence d'une tension de référence fournie par une source d'énergie de référence 22v. Par conséquent le circuit d'amplification 15 différentielle 22 peut amplifier une composante de différence entre les deux tensions d'entrée Kl et K2 avec le gain R2/R1 sans produire les facteurs de pondération pour les tensions d'entrée Kl et K2.

En outre, le circuit d'amplification différentielle 20 22 est associé à des amplificateurs tampons 31 et 32 constituant les circuits d'ajustement de gain d'entrée analogique en tant qu'étages d'entrée pour recevoir les formes d'ondes de tension de détection de vitesse angulaire Jl et J2 envoyées par les unités de détection respectives 100 et 25 200. L'amplificateur tampon 31 est agencé sous la forme d'un circuit d'amplification inverseur constitué par un amplificateur opérationnel 31p et des résistances de détermination de gain 31t et 31a. De façon similaire, l'amplificateur tampon 32 est agencé sous la forme d'un circuit 30 d'amplification inverseur comprenant un amplificateur opérationnel 31p et des résistances de détermination de gain 32t et 32a. Une source de tension de référence 31v fournit une tension de référence d'amplification par l'intermédiaire d'une résistance 31c à une borne d'entrée 35 non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 31p. De façon similaire, une source d'énergie de référence 32v délivre une tension de référence d'amplification par l'intermédiaire d'une résistance 32c à une borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 32p. 5 Conformément à cette forme de réalisation, les résistances de contreréaction 31t et 32t sont agencées sous la forme de résistances variables. En d'autres termes, au moins certaines des résistances de détermination de gain d'amplificateurs tampons respectifs 31 et 32 sont des 10 résistances variables. Cet agencement de circuit permet de modifier linéairement le gain des amplificateurs tampons respectifs 31 et 32 en fonction du réglage des valeurs résistives des résistances de contre- réaction 31t et 32t.

Conformément à l'agencement de circuit décrit 15 précédemment, les formes d'ondes de tension de détection de vitesse angulaire Jl et J2 délivrées par les unités de détection 100 et 200 sont délivrées par les résistances variables 31t et 32t et sont introduites dans le circuit d'amplification différentielles 22 en tant que forme d'onde 20 de détection de vitesse angulaire qui a été soumise à l'ajustement de gain d'entrée analogique. Comme décrit précédemment, le circuit d'amplification différentiel 22 possède un gain constant (R2/R1). Par conséquent l'amplificateur tampon 31 peut exécuter de façon indépendante 25 l'ajustement du gain d'entrée de la forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire délivrée par l'unité de détection 100. L'amplificateur tampon 32 peut exécuter de façon indépendante l'ajustement du gain d'entrée de la forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire 30 délivrée par l'unité de détection 200. En outre, cet ajustement du gain d'entrée exécutée dans des amplificateurs tampons respectifs 31 et 32 n'a aucune influence substantielle sur le gain du circuit d'amplification différentiel 22. Cependant il est possible que seul l'un des 35 amplificateurs tampons 31 et 32 exécute l'ajustement du gain. Dans ce cas, l'une des résistances de contre-réaction 31t et 32t est remplacée par une résistance fixe.

Par exemple, l'ajustement du gain d'entrée analogique est exécuté seulement une fois avant l'expédi5 tion du capteur. En tenant compte de telles conditions, cette forme de réalisation utilise des résistances pouvant être ajustées par laser et servant à former les résistances variables 31t et 32t. Les figures 3A et 3B montrent, à titre d'exemple, une résistance ajustable par laser du type 10 à montage en surface, que l'on peut utiliser en tant que résistance variable (bien que seule la résistance variable 31t soit représentée). Un film résistif épais 41 est formé sur une surface principale d'un substrat en forme de plaque 42, et les électrodes 40 sont formées aux deux extrémités 15 de ce substrat 42. Un faisceau laser LB est projeté sur la surface du film résistif épais 41 de manière à former une rainure 41g qui empêche la conduction électrique le long de la surface. Comme cela est représenté sur les figures 4A à 4D, la formation de la rainure 41g est arbitraire et peut 20 être modifiée différemment en ce qui concerne sa configuration et sa longueur. La valeur résistive du film résistif épais 41 est modifiée d'une manière irréversible et est déterminée en fonction de la configuration et de la longueur de la rainure 41g. La formation de la rainure 41g 25 réduit la largeur substantielle du trajet conducteur qui s'étend entre les électrodes 40 ou augmente la largeur substantielle du trajet conducteur. Par conséquent, l'ajustement de la valeur résistive du film résistif épais 41 est exécuté de telle sorte que la valeur résistive 30 augmente de façon substantielle par rapport à un état initial.

Ci-après, on va expliquer le fonctionnement du capteur de vitesse angulaire 1. Comme cela a déjà été expliqué en référence à la figure 1, lorsqu'une vitesse 35 angulaire devant être détectée est appliquée aux vibreurs respectifs 4a et 4b dans les conditions dans lesquelles les vibreurs 4a et 4b oscillent avec des phases réciproquement opposées dans la direction X (c'est-à-dire dans la direction de vibrations standard), les composantes oscil5 latoires de vitesse angulaire possédant des phases réciproquement opposées sont produites dans la direction Y. En réponse à ces composantes oscillatoires de vitesse angulaire, les amplificateurs de charge 20 et 21 convertissent la forme d'onde de la variation de la quantité de charge 10 produite par les condensateurs de détection de vibrations 5a et 5b en des tensions, et délivrent les première et seconde formes d'ondes de tension de vitesse angulaire Ji et J2.

Lorsqu'une vitesse angulaire agit sur les vibreurs 15 respectifs 4a et 4b vibrant dans la direction X dans les unités de détection 100 et 200 représentées sur la figure 1, la force de Coriolis, qui apparaît dans la direction Y, change de direction conformément à l'accélération des vibreurs respectifs 4a et 4b dans la direction X. Lorsque 20 les vibrations dans la direction X des unités de détection respectives 100 et 200 ont des phases opposées, les vibrations dans la direction Y d'unités de détection respectives 100 et 200 résultant de la force de Coriolis, c'est-à-dire les formes d'ondes de sortie des capteurs, ont 25 des phases opposées. Ci-après la phase de la forme d'onde de sortie de la première unité de détection 100 sera désignée comme étant une première phase, tandis que la phase de la forme d'onde de sortie de la seconde unité de détection 200 sera désignée comme étant une seconde phase. Les formes 30 d'ondes de sortie de vitesse angulaire produites par les unités de détection respectives 100 et 200, sont essentiellement identiques entre elles en ce qui concerne leurs amplitudes comme cela est indiqué par des lignes en trait plein sur la figure 5 si ces unités de détection 100 et 200 35 sont disposées de manière à être entièrement équivalentes l'une à l'autre sans être influencées de façon nuisible par les différentes variations décrites en dernier lieu et lorsque des composantes d'accélération inutiles provoquées par d'autres facteurs ne sont pas ajoutées.

Dans le cas o des composantes d'accélération inutiles agl et 8g2 sont ajoutées aux vibreurs respectifs 4a et 4b, ces composantes d'accélération inutiles Ègl et ôg2 sont superposées aux formes d'ondes de tension de détection de vitesse angulaire Jl et J2 comme indiqué par 10 les lignes formées de tirets sur la figure 5. Si les composantes d'accélérations inutiles Ègl et 8g2 possèdent le même niveau, ces composantes d'accélération Agl et 3g2 peuvent être complètement annulées dans le circuit d'amplification différentielle. Cependant les vibreurs 4a et 4b 15 représentés sur la figure 1 peuvent avoir des poids légèrement différents et des configurations légèrement différentes. Les condensateurs de détection de vibrations 5a et 5b peuvent avoir des zones d'électrodes légèrement différentes ou des intervalles entre électrodes légèrement différents 20 dans la position du centre de vibrations. En outre, les éléments respectifs (par exemple les électrodes la et lb) constituant les sections de commande des vibreurs 4a et 4b servant à provoquer la vibration dans la direction X peuvent être légèrement différents. Dans de tels cas, les 25 composantes d'accélération inutiles en phase Ègl et 8g2 peuvent entraîner une différence dans leurs niveaux comme représenté sur la figure 6. Si ces formes d'ondes sont introduites directement dans le circuit d'amplification différentiel, les composantes d'accélération inutiles 8gl 30 et 8g2 ne s'annulent pas complètement et par conséquent subsistent en tant que parties de la forme d'onde différentielle. En d'autres termes, la précision de détection de la vitesse angulaire diminue.

Par conséquent, conformément à cette forme de 35 réalisation, les formes d'ondes de tension de détection de vitesse angulaire Ji et J2 sont introduites dans les amplificateurs tampons 31 et 32 comme représenté sur la figure 1 pour exécuter l'ajustement du gain afin d'éliminer la différence entre des composantes d'accélération Ègl et 8g2 5 comme représenté sur la figure 6. Après avoir terminé l'ajustement du gain, les amplificateurs tampons 31 et 32 envoient les formes d'ondes de tension de détection de vitesse angulaire Kl et K2 au circuit d'amplification différentiel 22 (se référer à la figure 1). Cet ajustement 10 du gain permet d'éliminer de façon souple une différence propre entre les composantes d'accélération Ègl et 8g2, si de telles composantes résultent des variations influencées par les différents facteurs décrits précédemment. Il en résulte que les composantes d'accélération 8gl et 8g2 ne 15 résident pas dans la forme d'onde différentielle. La précision de détection de la vitesse angulaire peut être améliorée. En ce qui concerne le procédé d'ajustement du gain, on peut utiliser un dispositif vibrant approprié pour ajuster expérimentalement des accélérations en phase aux 20 unités de détection respectives 100 et 200. Ensuite, on peut exécuter la mesure du niveau des composantes d'accélération agl et 8g2 par comparaison aux formes d'ondes vides obtenues lorsqu'aucune composante d'accélération n'est ajoutée aux unités de détection respective 100 et 200.

L'ajustement du gain est exécuté de manière à satisfaire la relation Gl/G2=6gl/3g2 lorsque Gl représente le gain de l'amplificateur tampon 31 et que G2 représente le gain de l'amplificateur tampon 32. Conformément à cette forme de réalisation, le rapport Rx/Ry des valeurs résis30 tives Rx et Ry de résistances variables respectives 31t et 32t représentées sur la figure 1 est rendu égal à 8gl/8g2.

A cet effet, on règle les valeurs résistives des résistances variables respectives 31t et 32t par ajustement par laser comme représenté sur la figure 3.

Dans le cas o le capteur de vitesse angulaire du type à vibrations est installé dans un véhicule automobile, les composantes d'accélération inutiles décrites précédemment proviennent des vibrations de bruit qui apparaissent en raison de différents facteurs pendant les conditions de 5 conduite du véhicule automobile. En outre, la fréquence de commande F' des vibreurs 4a et 4b fournit la fréquence d'un signal de vitesse angulaire obtenu. En particulier, si la fréquence de commande F est proche des fréquences des vibrations de bruit produites dans les conditions de 10 conduite du véhicule automobile, telles que des fréquences des vibrations du moteur et des vibrations du pneumatique, les formes d'ondes du signal de vitesse angulaire interviennent complètement dans ces composantes de bruit.

Ceci réduit fortement le rapport signal/bruit du signal de 15 sortie du capteur. Les fréquences de ces vibrations de bruit constantes ont un niveau égal approximativement à plusieurs centaines de Hz, alors que la fréquence de commande décrite précédemment est habituellement réglée dans une gamme relativement plus élevée de 2 kHz à 10 kHz. 20 Conformément aux réglages de fréquences décrits plus haut, les composantes d'accélération inutiles provenant de vibrations de bruit à fréquence relativement basse comme par exemple les vibrations du moteur et les vibrations du pneumatique, possèdent des périodes assez 25 longues par rapport à celles des formes d'ondes de détection de vitesse angulaire. Par conséquent ces composantes d'accélération inutiles peuvent être considérées comme l'une des composantes d'accélération en translation. Les formes d'ondes des figures 5 et 6 30 représentent le cas o ces types de bruit à basse fréquence sont superposés. Lorsque l'accélération de translation dans la direction Y est superposée en permanence, le niveau du centre de vibrations de la forme d'onde de détection de vitesse angulaire se décale d'une quantité correspondant à 35 une accélération de translation ajoutée. En outre, ces accélérations de translation agissent dans la même direction par rapport aux deux vibreurs 4a et 4b (figure 1) en entraînant des oscillations en opposition de phase. Par conséquent la direction de décalage du niveau du centre de 5 vibrations dû à la superposition de l'accélération est la même dans les formes d'ondes de détection de vitesse angulaire des deux unités de détection 100 et 200.

Comme cela a été expliqué en référence aux figures et 6, le capteur de vitesse angulaire du type à vibra10 tions selon la présente invention permet de supprimer de façon effective des bruits résiduels à basses fréquences.

Cependant les bruits possédant des fréquences suffisamment inférieures au niveau de fréquence du signal de vitesse angulaire pour être détecté (c'est-à-dire la fréquence de 15 commande des vibreurs) peuvent être détectés au moyen d'autres procédés. De façon similaire, les bruits associés aux fréquences supérieures au niveau de fréquences du signal de vitesse angulaire devant être détectées (c'est-àdire la fréquence de commande des vibreurs), tels que des 20 bruits harmoniques, peuvent être détectés au moyen d'autres procédés. De façon plus spécifique, si l'ajustement de gain décrit précédemment n'est pas exécuté entre ces unités de détection, ces types de composantes de bruit à basses fréquences et à hautes fréquences (c'est-à-dire des compo25 santes de bruit ayant des fréquences qui diffèrent de la fréquence de commande des vibreurs; désigné ci-après comme étant le "bruit hors bande du capteur") ne s'annulent pas réciproquement et sont présents dans le signal de sortie du circuit d'amplification différentielle 22. Cependant, comme 30 indiqué par une ligne formée de traits alternativement longs et courts sur la figure 1, il est préférable de prévoir une section de traitement de signaux 45, qui élimine sélectivement les composantes de bruit hors bande du capteur sur le côté sortie du circuit d'amplification 35 différentielle 22. Conformément à cette forme de réalisation, la section de traitement de signaux 45 est un circuit de détection synchrone ou un filtre passe-bande.

Par exemple, pour éliminer ces types de bruits hors bande de capteurs, on peut utiliser un filtre passe-bas pour éli5 miner les bruits à hautes fréquences ou un filtre passehaut pour éliminer les bruits à basses fréquences. La section 45 de traitement de signaux a pour rôle d'éliminer d'autres bruits différents hors bande du capteur incluant des bruits de commutation, des bruits d'arrière-plan 10 provenant d'un alternateur ou analogue, et des bruits harmoniques ou d'autres bruits produits sous l'effet de facteurs électriques, en dehors des bruits provenant de vibrations mécaniques. Bien que la figure 1 représente la section 45 de traitement de signaux prévue dans l'étage de 15 sortie du circuit d'amplification différentielle 22, il est possible de prévoir une telle section de traitement de signaux entre l'amplificateur tampon 31 et le circuit d'amplification différentielle 22, également de prévoir une autre section de traitement de signaux entre l'amplifica20 teur tampon 32 et le circuit d'amplification différentielle 22.

D'autre part, lorsque le véhicule automobile se déplace, les vibrations de bruit possédant des fréquences relativement proches de la fréquence de commande des 25 capteurs de vitesse angulaire (désignées ci-après comme étant une vibration de bruit de proximité) peuvent se produire. Cette forme de réalisation définit des vibrations de bruit en tant que vibrations de bruit de proximité lorsque ces vibrations de bruit se situent dans une gamme prédéter30 minée de fréquence avec un centre positionné sur la fréquence de commande F d'une largeur de + 50 % (en particulier + 10 %) par rapport à ce centre. La gamme de fréquences couverte par la section 45 de traitement de signaux se situe hors de cette gamme de fréquences. Par exemple, lors35 qu'un caillou ou un autre obstacle projeté par un pneuma- tique peut heurter un châssis ou une carrosserie métallique et peut entraîner l'apparition brusque de bruits acoustiques. Ces bruits acoustiques d'impact métallique possèdent des fréquences proches de la fréquence de commande du capteur décrite précédemment.

En outre les vibrations provoquées par une rotation du pneumatique possèdent des fréquences fondamentales relativement basses. Lorsqu'un véhicule automobile se déplace sur une chaussée chaotique, des composantes à hautes fré10 quences correspondant à l'ondulation de la route peuvent se superposer au signal de vitesse angulaire. Ces composantes de hautes fréquences sont également proches de la fréquence de commande. En outre la structure de la carrosserie d'un véhicule automobile possède différents modes de résonance 15 mécanique.

En particulier, certaines des fréquences caractéristiques de composants constitutifs compacts, comme par exemple des éléments de fixation (boulons, écrous, etc.), consoles ou montants, sont proches de la fréquence de 20 commande du capteur de vitesse angulaire.

Dans ce cas, la superposition des vibrations de bruit de proximité n'est pas aussi simple que le décalage de forme d'onde représenté sur les figures 5 et 6. A titre d'exemple, la figure il représente la variation 25 d'amplitude, qui apparaît dans les formes d'ondes de sortie des unités de détection respectives. Dans ce cas, la composante oscillatoire de bruit de proximité Ag1 augmente l'amplitude de la forme d'onde de sortie de la première unité de détection 100 qui vibre dans la première phase, 30 tandis que la composante oscillatoire de bruit de proximité 8g2 réduit l'amplitude de la forme d'onde de sortie des secondes unités de détection 200 vibrant avec la seconde phase (c'est-à-dire la phase opposée à la première phase) ou vice versa. Ci-après, on va expliquer de façon simple la 35 superposition des vibrations de bruit de proximité.

Tout d'abord, on suppose que la composante oscillatoire de la vitesse angulaire est exprimée par l'équation suivante.

S = A.sin(2nft - p) ... (i) En outre, la composante oscillatoire du bruit de proximité est exprimée par l'équation suivante.

N = 6g.sin(2nft - pn) ... (ii) Lorsque la composante oscillatoire de bruit de proximité (ii) est superposée à la composante oscillatoire de 10 vitesse angulaire (i), sa forme d'onde composite S peut être exprimée par l'équation suivante.

S = As.sin(2nft - qs) ... (iii) As et ps étant exprimés par les équations suivantes.

As = [A2+8g2-2A. 6g.cos(gn-) ]1/2. . . (iv) ps = p+tg-1[{Sg.sin(gn-9)}/{A+ Èg.cos(qn-p)}] ... (v) Lorsque la première unité de détection 100 et la seconde unité de détection 200 sont dans la relation de phase opposée, la phase p1 dans l'équation (i) et la phase 92 ans la seconde unité de détection 200 satisfont à la 20 relation p2 = p1-t. Par conséquent en considérant l'équation (iv), les amplitudes des formes d'ondes superposées Sl et S2 des unités de détection respectives 100 et 200 peuvent être exprimées par les équations suivantes.

Asl = [A2+âg2-2A. 6g.cos(n-p1) ]1/2. . . (vi) 25 As2 = [A2+6g2-2A. 6g. cos(pn-ç1+7)] 1/2 = [A2+6g2+2A.6g.cos(pn-p1) ]1/2... (vii) La figure 6 représente le cas o la phase pn de la vibration de bruit de proximité concorde avec phase ç1- n de la composante oscillatoire de vitesse angulaire de la 30 seconde unité de détection 200. Les équations (vi) et (vii) peuvent être modifiées de la manière suivante.

Asl = A + 6g... (vi)' As2 = A - 6g... (vii)' Par conséquent il est évident que la composante 35 oscillatoire de bruit de proximité Èg a un rôle d'augmenta- tion de l'amplitude d'un signal de sortie de capteur et de réduire l'amplitude de l'autre signal de sortie de capteur.

Comme cela ressort à l'évidence des équations (vi)> et (vii)', si les deux unités de détection 100 et 200 sont 5 agencées de manière à présenter une équivalence complète, la constante d'accélération inutile 8gl de la première unité de détection 100 provenant de la vibration de bruit de proximité concorde complètement avec la composante d'accélération inutile 8g2 de la seconde unité de détection 10 200 provenant de la vibration de bruit de proximité, comme représenté sur la figure 6. Par conséquent, lorsqu'une amplitude différentielle entre les deux formes d'ondes est obtenue en termes de Asl + As2, ces composantes d'accélération inutiles Agl et Èg2 sont complètement annulées. 15 D'autre part, il est en général difficile de retirer ces composantes oscillatoires de bruit de proximité au moyen de l'opération de filtrage exécutée par la section 45 de traitement de signaux représentée sur la figure 1. Par conséquent, il n'existe aucun procédé autre que l'annula20 tion de ces composantesoscillatoires de bruit de proximité entre deux unités de détection 100 et 200, provoquant des oscillations ayant des phases réciproquement opposées.

Cependant, dans le cas o ces composantes d'accélération inutiles Ègl et 8g2 ne concordent pas entre elles en 25 raison de l'influence de variations décrites précédemment, une composante différentielle A6g entre ces composantes Ègl et 5g2 est présente comme représenté sur la figure 12 et ne peut pas être éliminée par un procédé classique utilisant la section de traitement de signaux.

Cependant la présente invention permet d'exécuter l'ajustement de gain décrit plus haut. De façon plus spécifique, comme représenté sur la figure 13, au moins l'une des unités comprenant la première unité de détection 100 et la seconde unité de détection 200 est soumise à l'ajuste35 ment d'amplitude de la forme d'onde de sortie du capteur produite en tant que signal de sortie composite formé de la composante oscillatoire de vitesse angulaire et de la composante oscillatoire de bruit de proximité. Il en résulte qu'une différence d'amplitude relative entre les composan5 tes des formes d'ondes de vibrations de bruit de proximité des deux unités de détection peut être réduite. Par conséquent il devient possible de supprimer ou d'éliminer efficacement les influences nuisibles introduites par les composantes de formes d'ondes de vibrations de bruit de 10 proximité, qui ne peuvent pas être éliminées par la section de traitement de signaux 45 (figure 1) prévue dans la gamme des fréquences inférieure à la fréquence F de commande du capteur.

Ci-après, on va expliquer des capteurs de vitesse 15 angulaire qui possèdent une forme de réalisation modifiée conforme à la présente invention. Les parties ou composants identiques à ceux du capteur de vitesse angulaire 1 décrits en référence à la figure 1 sont désignés par les mêmes chiffres de référence et ne seront pas à nouveau expliqués. 20 Conformément au capteur de vitesse angulaire 150 représenté sur la figure 7, le circuit d'ajustement de gain d'entrée analogique est agencé de telle sorte qu'au moins certaines des résistances de détermination de gain 31t, 32t, 22c et 22d du circuit d'amplification différentielle 25 22, c'est-à-dire des résistances d'étages d'entrée 31t et 32t conformément à cette forme de réalisation, sont constituées par des résistances variables (par exemple des résistances ajustables par laser représentées sur la figure 3).

Si Rl, R2, R3 et R4 représentent les valeurs résistives des quatre résistances de détermination du gain 31t, 22c, 32t et 22d, le circuit d'amplification différentielle 22 produit un signal de sortie V qui est exprimé d'une manière générale par l'équation suivante.

V = -((Rl+R2)/Rl)x[{R2/(Rl+R2)}xJ2-{R4/(R3+R4)}xJlJ... (1) A partir de l'expression ci-dessus, on comprendra qu'un gain global d'amplification est exprimé par (Rl+R2)/R1 et que des facteurs de pondération R2/(R1+R2) et R4/(R3+R4) sont ajoutés à des signaux d'entrée respectifs 5 J2 et Ji. Concernant les facteurs de pondération, on comprendra que les valeurs résistives Ri et R3 des résistances variables 31t et 32t interviennent de façon indépendantes dans des facteurs de pondération respectifs. En d'autres termes, l'ajustement du gain d'entrée pour annuler les 10 composantes en phase est possible. En outre, cette forme de réalisation ne requiert aucun amplificateur tampon et par conséquent l'ajustement de circuit est très simple.

Cependant, dans le cas o l'ajustement du gain d'entrée est exécuté par modification des valeurs résisti15 ves Ri et R3 des résistances 31t et 32t, à la fois le gain total d'amplification du circuit d'amplification différentiel 22 et le facteur de pondération des signaux d'entrée J2 et Jl peuvent être modifiés simultanément. A cet égard, le degré de liberté dans l'ajustement est faible par 20 rapport à l'agencement de la figure 1. De façon plus spécifique, l'ajustement requiert d'être exécuté de manière à ne pas appliquer une influence nuisible au gain total d'amplification du circuit d'amplification différentiel 22.

A cet effet, lors de l'ajustement des facteurs de pondéra25 tion, c'est-àdire lors de l'ajustement du gain d'entrée, la valeur résistive R3 de la résistance 32t est modifiée pour régler le signal d'entrée Jl étant donné que la variation de la valeur résistive R3 n'a aucune influence sur le gain total d'amplification comme cela ressort de l'équation 30 (1). Dans ce cas, si la résistance variable est constituée par une résistance pouvant être ajustée par laser, il se pose le problème suivant. Par exemple, lorsque la contribution de la composante en phase est plus élevée dans le signal d'entrée J2 que dans le signal d'entrée Jl, le gain 35 d'entrée du signal d'entrée Jl doit être accru. Comme cela ressort à l'évidence de l'équation (1), la valeur résistive R3 doit être réduite dans ce cas. Cependant, comme cela a été décrit précédemment, il est impossible de réduire la valeur résistive de la résistance pouvant être ajustée par 5 laser étant donné que l'ajustement de la résistance pouvant être ajustée par laser est seulement possible dans la direction d'accroissement de la valeur résistive. Par conséquent, le réglage d'un gain élevé d'entrée pour le signal d'entrée Ji est impossible sans modifier le gain total 10 d'amplification.

D'autre part, conformément à l'agencement représenté sur la figure 1, lorsque deux résistances variables 31t et 32t sont toutes deux modifiées, le gain d'amplification du circuit d'amplification différentielle 22 (qui corres15 pond au gain total d'amplification dans l'agencement de la figure 7) est toujours constant. Par conséquent, l'agencement représenté sur la figure 1 n'est pas soumis aux limitations indiquées plus haut. En outre le réglage d'un gain d'entrée élevé du signal d'entrée Ji par rapport au gain du 20 signal d'entrée J2 est facile à réaliser.

Ci-après, en référence à la figure 1, deux unités de détection 100 et 200 du type à vibrations peuvent entraîner une différence non seulement concernant la composante en phase devant être détectée, mais également 25 dans la phase de la forme d'onde de détection de la vitesse angulaire. De façon plus spécifique, si les fréquences caractéristiques de résonance des vibreurs 4a et 4b dans la direction de détection de vitesse angulaire Y diffèrent l'une de l'autre, la phase de la forme d'onde de vibrations 30 varie en fonction d'une fréquence réelle du vibreur, c'està-dire une différence entre la fréquence F dans la direction de vibration standard X et les fréquences caractéristiques décrites précédemment.

Le facteur principal influençant la fréquence 35 caractéristique de résonance est la variation du coeffi- dient d'élasticité de la poutre 2 selon l'agencement représenté sur la figure 1. Si deux formes d'ondes de détection de vitesse angulaire ont des phases différentes, les termes différentiels provenant d'une telle différence de phase ne 5 peuvent pas être annulés même si l'ajustement du gain d'entrée pour le circuit d'amplification différentielle 22 est exécuté de manière à ajuster le niveau de composante en phase. Par conséquent, la précision de détection de la vitesse angulaire diminue.

Compte tenu de ce qui précède, un capteur de vitesse angulaire 151 représenté sur la figure 8 inclut des circuits d'ajustement de phase (c'est-à-dire des moyens d'ajustement de phase) 35 et 36 en plus de l'agencement du capteur de vitesse angulaire 150 représenté sur la figure 15 7. Le circuit d'ajustement de phase 35 ajuste la phase de la première forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire Ji introduite dans le circuit d'amplification différentielle 22, tandis que le circuit d'ajustement de phase 36 ajuste la phase de la seconde forme d'onde de 20 tension de détection de vitesse angulaire J2 introduite dans le circuit d'amplification différentielle 22. C'est pourquoi, même si une différence de phase apparaît entre les deux formes d'ondes, l'ajustement de phase peut être exécuté de manière à réduire la différence de phase avant 25 que la forme d'onde différentielle soit produite. Par exemple, un circuit d'ajustement de retard analogique est utilisé pour constituer chaque circuit d'ajustement de phase. Conformément à la forme de réalisation représentée sur la figure 8, un condensateur 35b et une résistance de 30 décharge 35a sont couplés de manière à constituer un tel circuit de retardement. La résistance de décharge 35a est une résistance variable. La constante de temps de retard peut être ajustée par modification de la valeur résistive de la résistance de décharge 35a. La phase de la forme 35 d'onde peut être également modifiée. En outre, un capteur de vitesse angulaire 152 représenté sur la figure 9 diffère du capteur de vitesse angulaire 1 représenté sur la figure 1 en ce que les circuits d'ajustement de phase 35 et 36 sont prévus au niveau des étages d'entrée des amplifica5 teurs tampons respectifs 31 et 32.

En outre, l'agencement de circuit de type analogique expliqué précédemment peut être remplacé par un circuit numérique représenté sur la figure 10, dans lequel un capteur de vitesse angulaire 153 inclut des sections de 10 conversion analogique/numérique 60 et 61, un processeur DSP (processeur de signaux numériques) 62, et une section de conversion numérique/analogique 63. Les sections de conversion analogique/numérique 60 et 61 convertissent des signaux de sortie analogiques délivrés par les amplifi15 cateurs de charge respectifs 20 et 21 en des données numériques. Le processeur DSP 62 exécute le traitement numérique nécessaire pour l'ajustement du gain de chaque forme d'onde d'entrée (ou ajustement de phase) et pour la détection de différence de forme d'onde. La section de 20 conversion numérique/analogique 63 convertit le signal de sortie numérique du processeur DSP 62 en une tension analogique et produit une sortie analogique. Dans ce cas, le processeur DSP 62 agit en tant que moyens de détection de forme d'onde différentielle ainsi que moyens d'ajustement 25 de gain d'entrée (ou moyens d'ajustement de phase).

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Capteur de vitesse angulaire du type à vibrations, caractérisé en ce qu'il comporte: des première et seconde unités de détection (100, 5 200) comportant un vibreur (4a,4b) vibrant dans une direction de vibrations standard prédéterminée (X) et une section de production de formes d'ondes de détection (15,16), qui détecte une composante oscillatoire de vitesse angulaire produite dans une direction (Y) de détection de la 10 vitesse angulaire, différentiée de ladite direction de vibrations standard (X) lorsqu'une vitesse angulaire est appliquée audit vibreur (4a,4b), et produit également une forme d'onde de détection de vitesse angulaire sur la base de ladite composante oscillatoire de vitesse angulaire, 15 lesdites première et seconde unités de détection (100,200) amenant leurs vibreurs (4a,4b) à osciller avec des phases réciproquement opposées dans ladite direction de vibrations standard (X) de manière à amener des sections respectives de production de formes d'ondes de détection à produire des 20 première et seconde formes d'ondes de détection de vitesse angulaire ayant des phases mutuellement inversées, des moyens (22) de détection de formes d'ondes différentielles pour obtenir une forme d'onde différentielle entre ladite première forme d'onde de détection de vitesse 25 angulaire et ladite seconde forme d'onde de vitesse angulaire de manière à annuler des composantes en phase agissant sur des vibreurs respectifs des première et seconde unités de détection dans ladite direction de détection de vitesse angulaire, et des moyens (31,32) d'ajustement de gain d'entrée servant à ajuster au moins un gain d'entrée de ladite première forme d'onde de détection de vitesse angulaire et un gain d'entrée de ladite seconde forme d'onde de vitesse angulaire introduites dans lesdits moyens (22) de détection 35 de formes d'ondes différentielles de manière à réduire une composante résiduelle en phase de ladite forme d'onde différentielle.

2. Capteur de vitesse angulaire du type à vibrations selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens 5 de détection de forme d'onde différentielle incluent un circuit d'amplification différentielle (22), qui introduit des données analogiques desdites première et seconde formes d'ondes de détection de vitesse angulaire, et lesdits moyens d'ajustement de gain incluent un circuit (31,32) 10 d'ajustement de gain d'entrée analogique, qui ajuste un gain d'entrée analogique de ladite forme d'onde de détection de vitesse angulaire.

3. Capteur de vitesse angulaire du type à vibrations selon la revendication 2, dans lequel ladite section de production de formes d'ondes de détection inclut un condensateur (5a,5b) de détection de vibrations pour modifier la distance entre les électrodes (la,lb) conformément à ladite composante oscillatoire de vitesse angulaire, une source d'alimentation de polarisa20 tion (4v) pour appliquer une tension de polarisation constante audit condensateur de détection de vibrations (5a,5b) et un amplificateur de charge (20,21) pour détecter une variation de la quantité de charge dudit condensateur de détection de vibrations (5a,5b) conformément à une varia25 tion de ladite distance entre les électrodes (la,lb) lorsque ladite tension de polarisation est appliquée et pour convertir la variation de la quantité de charge détectée en une tension pour délivrer une forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire, et ledit circuit d'ajustement de gain d'entrée analogique (31, 32) est disposé entre ledit amplificateur de charge (20,21) et ledit circuit d'amplification différentielle (22) pour l'ajustement d'un gain d'entrée de ladite forme d'onde de tension de détection de vitesse angulaire 35 produite par ledit amplificateur de charge et introduite dans ledit circuit d'amplification différentielle.

4. Capteur de vitesse angulaire du type à vibrations selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, dans lequel ledit circuit d'ajustement de gain d'entrée analogique comporte un amplificateur tampon (31,32) prévu dans un étage d'entrée dudit circuit d'amplification différentielle (22) et qui introduit ladite forme d'onde de détection de vitesse angulaire, au moins une partie d'une résistance de détermination du gain dudit amplificateur tampon est constituée par une résistance variable (31t,32t), et un signal de sortie dudit amplificateur tampon (31, 32) ajusté sur la base de l'ajustement de la valeur 15 résistive de ladite résistance variable est introduit dans ledit circuit d'amplification différentielle (22) en tant que forme d'onde de détection de vitesse angulaire qui a été soumis à un ajustement du gain d'entrée analogique.

5. Capteur de vitesse angulaire du type à vibra20 tions selon la revendication 3, dans lequel ledit circuit d'ajustement du gain d'entrée analogique inclut une résistance variable (31t,32t) constituant au moins une partie de la résistance de détermination du gain dudit circuit amplificateur différentiel (22), et ledit circuit d'ajuste25 ment du gain d'entrée analogique ajuste le gain d'entrée analogique de ladite forme d'onde de détection de vitesse angulaire introduit dans ledit circuit d'amplification différentielle sur la base dudit ajustement de la valeur résistive de ladite résistance variable.

6. Capteur de vitesse angulaire du type à vibrations selon l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, dans lequel ladite résistance variable (41) possède une valeur résistive qui est variable d'une manière irréversible et est ajustable uniquement dans une direction 35 prédéterminée.

7. Capteur de vitesse angulaire du type à vibrations selon la revendication 6, dans lequel ladite résistance variable (41) est une résistance laser

ajustable.

8. Capteur de vitesse angulaire du type à vibrations selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant en outre des moyens (35, 36) d'ajustement de phase pour ajuster une phase de la forme d'onde d'entrée d'au moins l'une de ladite première forme d'onde de 10 détection de vitesse angulaire et de ladite seconde forme d'onde de vitesse angulaire devant être introduites dans lesdits moyens (22) de détection de forme d'onde différentielle.

9. Capteur de vitesse angulaire du type à vibra15 tions selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel il est prévu une section de traitement de signaux pour chaque sortie desdites première et seconde unités de détection pour éliminer une composante de bruit possédant 20 une fréquence différente d'une fréquence de commande dudit vibreur, les composantes en phase agissant sur des vibreurs respectifs desdites première et seconde unités de détection incluent une composante oscillatoire de bruit de proximité 25 avec une gamme de fréquences s'étageant à + 50 % autour de la fréquence de commande, et lesdits moyens d'ajustement de gain d'entrée exécutent un ajustement d'amplitude pour une forme d'onde de sortie de détecteur produite en tant que signal de sortie 30 composite de la composante oscillatoire de la vitesse angulaire et ladite composante oscillatoire de bruit de proximité, pour au moins l'une desdites première et seconde unités de détection, ce qui permet de réduire une différence d'amplitude relative entre deux composantes oscillatoi35 res de bruit de proximité d'unités de détection respectives.