JP2000146590A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動系および検出系のワイヤ断線を検出でき
るような振動式の角速度センサを提供する。 【解決手段】 角速度センサの制御回路の駆動系Ａ１
は、所定周波数ｆｄのフィードバック信号（ＦＢ信号）
を用いて振動子１を自励振動させる。角速度検出系Ａ２
は、振動子１の角速度検出電極２１、２２から、振動子
１の励振方向と直交する方向の振動状態を検出し、ＦＢ
信号と同周波数の信号で同期検波し角速度検出信号Ｓ１
を出力する。信号入力系Ａ３１は、ＦＢ信号とは異なる
周波数２ｆｄの故障診断用信号を診断用電極１７、１８
から入力する。故障検出系Ａ３２は、故障診断用信号に
基づく信号を角速度検出電極２１、２２から検出し、故
障診断用信号と同周波数の信号で同期検波し、故障検出
信号Ｒ１を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、故障を検出する診
断装置を備えた振動式の角速度センサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として特開平７−１８１０４２
号公報に記載のものが提案されている。これは、直交音
叉型の振動子と、この振動子を励振する駆動用圧電素子
及び駆動制御回路等から構成される駆動手段と、振動子
の励振方向と直交する振動状態を検出し該振動状態から
所定軸回りの角速度を検出する角速度検出用圧電素子及
び検出回路等から構成される角速度検出手段とを備えた
角速度センサである。

【０００３】また、この角速度検出手段は、振動子に設
けられた角速度検出素子からの信号が出力されるチャー
ジアンプ及びこのチャージアンプの後に設けられたバン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）を有している。そして、角速
度センサの故障診断においては、チャージアンプ通過後
の出力と、ＢＰＦ通過後の出力とを差動アンプで比較す
るようになっており、振動子上の圧電素子の剥がれ等の
故障が発生すると、上記両出力が一致しなくなることを
利用して診断が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のように、角速度検出信号に加わる異常信号を検
知するものにおいては、振動式角速度センサの駆動系、
もしくは検出系の異常な振動発生時には診断が可能であ
るが、システム上最も重要な検出系のワイヤ等の断線に
ついては検知出来ないという問題がある。

【０００５】上記故障診断において、検出系のワイヤの
断線によりチャージアンプに入力される電圧が０になる
と、ＢＰＦの出力も０となるため、差動アンプに入力さ
れる電圧は両方とも０となる。従って、従来の角速度セ
ンサでは、検出系のワイヤ等の断線を検出することはで
きない。本発明は上記点に鑑みて、駆動系および検出系
のワイヤ断線を検出できるような振動式の角速度センサ
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、振動子
（１）と、振動子（１）に形成され振動子（１）を駆動
するための駆動手段（１１、１２）と、振動子（１）に
形成され振動子（１）に入力された角速度を検出するた
めの角速度検出手段（２１、２２）と、駆動手段（１
１、１２）と接続され、該駆動手段（１１、１２）に駆
動用信号を入力して振動子（１）を励振する駆動回路
（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）と、角速度検出手段（２
１、２２）と接続され、角速度検出手段（２１、２２）
から振動子（１）の励振方向と直交する振動状態を検出
し該振動状態から所定軸回りの角速度を検出する角速度
検出回路（２０７〜２０９、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２）
とを備えた角速度センサ、すなわち振動式の角速度セン
サについて、鋭意検討を行った。その結果、以下の技術
的手段を採用することとした。

【０００７】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
振動式の角速度センサにおいて、振動子（１）に形成さ
れた故障診断用信号入力手段（１７、１８、１７ａ、１
８ａ）と、故障診断用信号入力手段（１７、１８、１７
ａ、１８ａ）に故障診断用信号を入力する信号入力回路
（Ａ３１、Ｂ３１、Ｃ３１、Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）
とを備え、駆動手段（１１、１２）もしくは角速度検出
手段（２１、２２）から故障診断用信号の入力に基づい
た信号を検出してセンサの故障診断を行うようにしたこ
とを特徴とする。

【０００８】それによって、駆動手段（１１、１２）も
しくは角速度検出手段（２１、２２）からの故障診断用
信号の入力に基づいた信号、すなわち角速度検出信号と
は別個の信号を検出できるので、該信号のオフセットの
度合等をみることで異常振動や、駆動手段（１１、１
２）および角速度検出手段（２１、２２）のワイヤ断線
検出を行うことができる。

【０００９】また、請求項２記載の発明によれば、振動
式の角速度センサにおいて、振動子（１）に形成された
故障診断用信号入力手段（１７、１８、１７ａ、１８
ａ）に駆動用信号の所定周波数（ｆｄ）とは異なる周波
数の故障診断用信号を入力する信号入力回路（Ａ３１、
Ｃ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）と、駆動手段（１１、１２）
もしくは角速度検出手段（２１、２２）から故障診断用
信号の入力に基づいた信号を検出してセンサの故障診断
を行う故障検出回路（Ａ３２、Ｃ３２）とを備えること
を特徴とする。

【００１０】振動式の角速度センサにおいては、角速度
検出に用いられる振動子（１）の励振方向と直交する振
動（以下、角速度検知振動という）の周波数は、駆動用
信号の周波数（ｆｄ）と同じである。従って、本発明の
ように、故障診断用信号の周波数を駆動用信号の周波数
（ｆｄ）と異なるようにすれば、振動子（１）からの故
障診断用信号の入力に基づいた信号を角速度検出信号と
別個の信号とでき、請求項１記載の発明の効果と同等の
効果が得られる。

【００１１】また、請求項３記載の発明においては、振
動式の角速度センサにおいて、信号入力回路（Ｃ３１、
Ｄ３１、Ｆ３１）が、駆動用信号の所定周波数（ｆｄ）
とは異なる周波数の故障診断用信号を、振動子（１）が
その励振方向と直交する方向へ振動するように、故障診
断用信号入力手段（１７ａ、１８ａ）に入力するもので
あることを特徴とする。本発明のように故障診断用信号
を入力しても、請求項１記載の発明の効果と同等の効果
が得られる。

【００１２】また、請求項４記載の発明においては、請
求項２または請求項３記載の故障検出回路（Ａ３２、Ｃ
３２）は、故障診断用信号と同位相の信号を用いた同期
検波により検出する同期検波手段（２１２、３１２）を
有するから、故障診断用信号の入力に基づいた信号を精
度良く検出でき、良好な故障診断が可能な角速度センサ
を提供できる。

【００１３】また、請求項５記載の発明においては、請
求項２〜請求項４記載の故障検出回路（Ａ３２、Ｃ３
２）は、故障診断用信号の入力に基づいた信号の直流成
分の変化を検出するものにできる。また、請求項６記載
の発明においては、請求項１〜請求項５記載の故障検出
回路（Ａ３２、Ｂ３２、Ｃ３２、Ｄ３２）は、駆動回路
（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）の駆動に用いられる内部信
号を加工して前記故障診断用信号を生成するから、別体
の信号発生手段が不要となり簡素で安価な角速度センサ
の構成とできる。

【００１４】また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載の角速度センサにおいて、駆動回路（Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１、Ｄ１）が、振動子（１）の励振に基づくフィードバ
ック信号を用いて振動子（１）の励振方向への振幅制御
を行うようになっており、信号入力回路（Ａ３１、Ｂ３
１、Ｃ３１、Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）が、上記の内部
信号としてのフィードバック信号を用い故障診断用信号
を生成することを特徴とする。本発明によれば、安定し
たフィードバック信号を用いることにより、温度変化に
対し安定した故障診断を行うことができる。

【００１５】また、請求項８記載の発明においては、請
求項７記載の信号入力回路（Ａ３１、Ｂ３１、Ｃ３１、
Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）が、故障診断用信号を前記フ
ィードバック信号の周波数（ｆｄ）の偶数倍とする周波
数変換手段（２０４）を備えるから、故障診断用信号を
振動子（１）の励振の共振周波数の偶数倍とでき、故障
診断用信号による角速度検出信号への影響を低減させ、
センサ特性を悪化させない故障診断可能な角速度センサ
を提供できる。

【００１６】また、請求項９記載の発明においては、請
求項６〜請求項８記載の信号入力回路（Ａ３１、Ｂ３
１、Ｃ３１、Ｄ３１）は、上記加工される内部信号を濾
過するバンドパスフィルタ（２０５、３０４）を備える
から、安定した故障診断用信号を生成でき、センサ特性
を悪化させない故障診断可能な角速度センサを提供でき
る。

【００１７】また、請求項１０記載の発明においては、
請求項６〜請求項８記載の信号入力回路（Ｅ３１、Ｆ３
１）は、上記加工される内部信号中の直流電圧を可変と
する直流電圧可変手段（５０１）を備えるから、安定し
た故障診断用信号を生成でき、センサ特性を悪化させな
い故障診断可能な角速度センサを提供できる。また、請
求項１１記載の発明によれば、振動式の角速度センサに
おいて、振動子（１）に形成された故障診断用信号入力
手段（１７、１８、１７ａ、１８ａ）と、故障診断用信
号入力手段（１７、１８、１７ａ、１８ａ）に故障診断
用信号を外部信号を基に断続的に入力する信号入力回路
（Ｂ３１、Ｄ３１）とを備え、駆動手段（１１、１２）
もしくは角速度検出手段（２１、２２）から故障診断用
信号の入力に基づいた信号を検出してセンサの故障診断
を行うようにしたことを特徴とする。本発明によれば、
断続的入力によって故障診断用信号を、角速度検出信号
と別個の信号とでき、請求項１記載の発明と同等の効果
が得られる。

【００１８】また、請求項１１記載の角速度センサのよ
うに、故障診断用信号を断続的入力することで角速度検
出信号と別個の信号とできるものにおいては、請求項１
２記載の発明のように、故障診断用信号が振動子（１）
の駆動用信号と同じ周波数であるものにしても、角速度
検出信号と別個の信号とできる。また、請求項１３記載
の発明においては、請求項１〜請求項１２記載の信号入
力回路（Ａ３１、Ｂ３１、Ｃ３１、Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ
３１）は、故障診断用信号の振幅を調整可能な振幅可変
手段（２０６、３０７、３０８）を備えるから、所望の
故障診断用信号の振幅を得ることができ、センサ特性を
悪化させない故障診断可能な角速度センサを提供でき
る。

【００１９】なお、上記駆動手段、角速度検出手段、故
障診断用信号入力手段は、圧電式、静電式、電磁式等の
広い電気機械変換手段に適用される。なお、上記各手段
の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段
との対応関係を示す一例である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （第１実施形態）図１は、本実施形態の角速度センサを
示す斜視図である。本実施形態は、例えば、自動車の姿
勢制御やカーナビゲーションシステム等に利用される角
速度センサとして使用される。本実施形態は、振動子１
と、振動子１を支持するための支持部３と、振動子１お
よび支持部３が取り付けられる基板２とから構成されて
いる。

【００２１】振動子１は、一対の四角柱状のアーム部
（振動部）４、５と、各アーム部４、５の一端を連結す
る連結部６とを有する音叉形状に形成された圧電体（例
えば、ＰＺＴ等）から形成されている。そして、振動子
１は、連結部６にて例えばエポキシ系の接着材で支持部
３に接合されており、この支持部３によって支持されて
いる。支持部３は、例えば４２Ｎ（４２アロイ）の様な
金属粉を焼結させたものから成り、くびれ部３ａを有し
て略エ字型を呈している。支持部３は、スペーサ３ｂを
介して基板２に溶接等で接合されており、振動子１は基
板２の面Ｋ１に対して平行に浮遊した形となっている。

【００２２】両アーム部４、５と連結部６とが同一平面
を形成し対向する略コ字形状の一対の面であるＸ１、Ｘ
２面のうち、基板２とは反対側の面をＸ１面、Ｘ１面と
対向する他方の面をＸ２面とする。また、振動子１の外
周に位置し且つアーム部４、５の配列方向であるｙ軸と
直交する面であるＹ１、Ｙ２面のうち、アーム部４側を
Ｙ１面、アーム部５側をＹ２面とする。

【００２３】また、Ｘ１面およびＸ２面と直交する方向
をｘ軸として、上記ｙ軸およびｚ軸とともに、図１に示
すｘｙｚ直交座標系が構成される。以下、本実施形態に
おいて、このｘｙｚ直交座標を用いて説明する。また、
以下、ｘ軸方向というのは、ｘ軸と平行な方向であるこ
とを意味する。ｙ軸、ｚ軸方向についても同様である。
そして、例えば、車両等にはｚ軸方向を上下として搭載
される。

【００２４】振動子１には、駆動および角速度検出のた
めの複数の電極が形成されているが、次に、その電極構
成について説明する。図２は、振動子１の外周面上に形
成された各電極１１〜２７の構成を、振動子１の前後、
左右から見た展開図である。（ａ）はＸ１面、（ｂ）は
Ｘ２面、（ｃ）はＹ１面、（ｄ）はＹ２面上の電極構成
を示すものである。

【００２５】Ｘ１面には、振動子１を駆動するための駆
動電極（駆動手段）１１、１２、駆動状態をモニタし自
励発振（自励振動）させるため帰還用のモニタ電極１
３、１４、基準電位に接地された仮ＧＮＤ電極１５、１
６と、後述する故障診断用信号ＶＢを入力するための故
障診断用信号入力手段としての故障診断用信号印加電極
（以下、診断用電極という）１７、１８、及び、角速度
出力を取り出す為のパット電極１９、２０が形成されて
いる。

【００２６】一方、Ｙ１、Ｙ２面には、コリオリ力によ
って発生する電荷を取出し、振動子１に入力された角速
度を検出するための角速度検出電極（角速度検出手段）
２１、２２、角速度検出電極２１、２２から出力をパッ
ト電極１９、２０に引き出す為の引出し電極２３、２４
及び、Ｘ２面に形成され基準電位に接地された共通電極
２５とＸ１面の仮ＧＮＤ電極１５、１６とを短絡する為
の仮ＧＮＤ短絡電極２６、２７が形成されている。

【００２７】なお、角速度検出電極２１は、アーム部４
においてＹ１面と対向する面、角速度検出電極２２は、
アーム部５においてＹ２面と対向する面にあってもよ
い。また、検出電極は、Ｙ１面またはＹ２面のどちらか
一方のみにあってもよい。一方のみの場合、検出電極が
ある側のアーム部の検知振動から角速度検出がなされ
る。

【００２８】また、振動子１は、図１の白抜き矢印に示
すように、Ｘ１、Ｘ２面に直交するｘ軸方向に分極処理
されている。なお、上記の診断用電極１７、１８は、振
動子１を分極処理するための、分極用電極としても用い
られる。振動子１と後述の制御回路（制御手段）との信
号の入出力は、例えば、基板２上に絶縁、構成されたタ
ーミナルＴ１〜Ｔ１０と振動子１上の各電極を、ワイヤ
ボンディングにて接続されたワイヤーＷ１〜Ｗ１０にて
結線することにより行う。

【００２９】ちなみに、駆動電極１１、１２はそれぞＷ
５、Ｗ１０と、モニタ電極１３、１４はそれぞれＷ４、
Ｗ９と、仮ＧＮＤ電極１５、１６はそれぞれＷ３、Ｗ８
と、診断用電極１７、１８はそれぞれＷ２、Ｗ７と、パ
ット電極１９、２０はそれぞれＷ１、Ｗ６と接続されて
いる。次に、角速度センサの上記制御回路のブロック図
を図３に示す。回路は大きく分けて、駆動系Ａ１、検出
系Ａ２、故障診断系Ａ３の３つに分けることが出来る。

【００３０】チャージアンプ２０１は、モニタ電極１
３、１４からの出力（電流）を電圧に変換するものであ
る。駆動系Ａ１はチャージアンプ２０１以降に設けられ
ており、チャージアンプ２０１からの内部信号としての
フィードバック信号（以下、ＦＢ信号と略し、周波数を
ｆｄとする）が一定電圧となるように維持するＡＧＣ
（オートゲインコントロール）回路２０２と、ＡＧＣ回
路２０２からの電圧を両駆動電極１１、１２で互いに位
相反転した電圧（駆動用信号）として印加するための反
転回路２０３とから構成される。

【００３１】電流−電圧変換回路２０７、２０８は、パ
ット電極１９、２０を介して角速度検出電極２１、２２
からの出力（電流）を電圧に変換するものであり、差動
回路２０９は、両電流−電圧変換回路２０７、２０８か
らの電圧の差（差分）をとるものである。検出系Ａ２は
電流−電圧変換回路２０７、２０８及び差動回路２０９
以降に設けられており、差動回路２０９からの差動出力
を上記ＦＢ信号（周波数ｆｄ）に基づき同期検波する第
１同期検波回路２１０と、第１同期検波回路２１０から
の出力を平滑化し直流電圧に変換する第１ＬＰＦ（ロー
パスフィルタ）２１１とから構成される。

【００３２】故障診断系Ａ３は、従来検知出来なかった
検出系の断線異常を検知するために、今回新たに追加し
たもので、診断用電極１７、１８に故障診断用信号ＶＢ
（以下、信号ＶＢという）を入力するための信号入力系
Ａ３１と、角速度検出電極２１、２２から故障診断用信
号の入力に基づいた信号を検出してセンサの故障診断を
行うための信号検出系Ａ３２とからなっている。

【００３３】信号入力系Ａ３１は、上記ＦＢ信号を偶数
倍（本実施形態では２倍、つまり２ｆｄ）の周波数に変
換するための掛け算器（変調手段）２０４と、前記変換
された周波数のみ通すＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２
０５と、ＢＰＦ２０５後の一定周波数（２ｆｄ）となっ
た信号を一定振幅とし、信号ＶＢとして、診断用電極１
７、１８に印加する振幅可変手段である振幅調整器２０
６とから構成される。

【００３４】信号検出系Ａ３２は、差動回路２０９から
の差動出力をＢＰＦ２０５からの信号ＶＢ（周波数２ｆ
ｄ）と同位相の信号に基づき同期検波する第２同期検波
回路（同期検波手段）２１２と、第２同期検波回路２１
２からの出力を平滑化し直流電圧に変換する第２ＬＰＦ
２１３とから構成される。本実施形態の作用について以
下説明する。まず、駆動系Ａ１及び検出系Ａ２による角
速度検出の基本動作を述べる。Ｘ１面、Ｘ２面に形成さ
れた駆動電極１１と共通電極２５間、駆動電極１２と共
通電極２５間に、互い１８０°反転した交流電圧（例え
ば４００ｍＶｒｍｓ程度）を印加することにより、振動
子１をｙ軸方向に共振（駆動振動）させる。

【００３５】このとき、モニタ電極１３、１４、チャー
ジアンプ２０１、ＡＧＣ回路２０２、反転回路２０３、
及び駆動電極１１、１２で自励発振系を構成しており、
モニタ電極１３、１４からの出力（電流）をモニター
し、ｙ軸方向への駆動振動の振幅を温度が変わっても一
定となる様に自励制御発振（自励制御振動）を行う。従
って、駆動用信号はＦＢ信号の周波数ｆｄと同じ周波数
であり、この周波数ｆｄにて振動子１の駆動振動も行わ
れる（駆動振動の共振周波数ｆｄ）。

【００３６】ｚ軸まわりに角速度Ωが入力されたとき発
生するコリオリ力ＦＣにより、振動子１はｘ軸方向に角
速度Ωに比例した振幅の振動（角速度検知振動）を発生
し、Ｙ１面、Ｙ２面に形成された角速度検出電極２１、
２２から角速度に比例した出力（電流）が発生し、角速
度が検出可能となる。角速度検知振動の共振周波数も駆
動振動の共振周波数と同じく一定周波数ｆｄである。

【００３７】角速度検出電極２１、２２からの出力は、
検出系Ａ２にて次のように処理される。該出力を電流−
電圧変換回路２０７、２０８で電圧に変換し、差動回路
２０９で差動した電圧を、ＦＢ信号（周波数ｆｄ）を基
準に第１同期検波回路２１０にて同期検波処理を行い、
第１ＬＰＦ２１１を通し、直流電圧として角速度検出信
号Ｓ１を出力する。以上が、駆動系Ａ１及び検出系Ａ２
による通常の角速度検出の基本動作である。

【００３８】故障診断系Ａ３は、次のように作用する。
断線等の故障検出のため、診断用電極１７、１８と共通
電極２５との間に、信号ＶＢを印加する。信号ＶＢは次
のように生成する。上記ＦＢ信号を掛け算器２０４にて
変調する。ＦＢ信号の周波数は振動子１の駆動振動の共
振周波数（以下、駆動周波数という）ｆｄとなるのに対
し、この変調により掛け算器２０４後の出力の周波数は
その２倍の２ｆｄになる。

【００３９】この掛け算器２０４後の出力をＢＰＦ２０
５を通し、振幅を振幅調整器２０６にて調整し、一定周
波数２ｆｄ、一定振幅（例えば１０ｍＶｒｍｓ程度）の
信号ＶＢとして診断用電極１７、１８に印加する。ここ
で、角速度Ωが入力されていないときには、診断用電極
１７、１８から角速度検出電極２１、２２に信号ＶＢが
伝わり、パット電極１９、２０から電流−電圧変換回路
２０７、２０８に、信号ＶＢの入力に基づいた信号とし
て出力される。

【００４０】一方、角速度Ω入力時には、振動子１の角
速度検出電極２１、２２からの出力、すなわち電流−電
圧変換回路２０７、２０８及び差動回路２０９からの出
力は、上記角速度検知振動による信号（周波数ｆｄ）
と、信号ＶＢの入力に基づく周波数２ｆｄの信号が合成
されたものとなる。ここで、周波数ｆｄの信号は、上述
の検出系Ａ２によって、角速度検出のための信号として
処理され、角速度検出信号Ｓ１として最終出力される。
ここで、周波数２ｆｄの信号成分は、第１同期検波回路
２１０でのＦＢ信号（周波数ｆｄ）に基づく同期検波に
より、キャンセルされる。

【００４１】一方、周波数２ｆｄの信号（故障診断用信
号の入力に基づいた信号）は断線等の故障検知するため
の信号として処理される。ＢＰＦ２０５後の信号ＶＢ
（周波数２ｆｄ）を基準信号として、差動回路２０９か
らの出力を第２同期検波回路２１２にて同期検波処理を
行い、第２ＬＰＦ２１３を通し、直流電圧として故障出
力信号Ｒ１を出力する。ここで、周波数ｆｄの信号成分
は、第２同期検波回路２１２での信号ＶＢに基づく同期
検波により、キャンセルされる。

【００４２】例えば、角速度検出電極２１、２２と接続
されているワイヤーＷ１、Ｗ６が正常である場合、周波
数２ｆｄの信号は角速度検出電極２１、２２から同相で
発生するため、差動回路２０９で差動後は２つの信号は
キャンセルされ、結果として故障出力信号Ｒ１は０状態
（基準電位）となる。それに対し、ワイヤーＷ１もしく
はＷ６が断線した場合、角速度検出電極２１もしくは２
２からの出力が無くなる為、図４に示す様に、故障出力
信号Ｒ１がプラス側、もしくはマイナス側へオフセット
（１状態）され、断線を常時検出することが出来る。

【００４３】このように、コリオリ振動検出の為に振幅
の大きい部位に設置されているために最も断線等の発生
し易い角速度検出電極２１、２２の断線等を検出でき
る。また、診断用電極１７、１８と接続されているワイ
ヤーＷ２もしくはＷ７が断線した場合にも同様にして検
出できる。この様に、予め所定量の信号ＶＢを印加する
ことにより０、１状態の判断により断線が検知出来るた
め信頼度の高い診断が可能となる。

【００４４】また、感度の変化やルーズコンタクト等に
よる回路内の微妙なリークに対しても０、１状態間の範
囲内で、ふらつきをモニターしておけば診断可能とな
る。信号ＶＢとして、角速度検出信号と周波数が異なる
信号を用いてモニターしている為、精度の高い診断が可
能となる。以上のように、信号ＶＢにより断線を検出す
る方法は、角速度入力時のコリオリ力と周波数が違う
為、角速度入力と断線の区別を確実に識別し診断するこ
とが出来る。

【００４５】また、本実施形態によれば、信号ＶＢに対
応する２ｆｄの信号はＡＧＣ回路２０２により常に一定
に保たれたＦＢ信号を用い、かつ検出系Ａ２ではＦＢ信
号を用いた同期検波処理でキャンセルされる為、センサ
の特性上、大きな影響は与えない。なお、信号ＶＢはＦ
Ｂ信号の周波数ｆｄの２倍でなくてもよいが、同期検波
処理時のキャンセル効果を考慮すると偶数倍が望まし
い。

【００４６】また、ＢＰＦ２０５により周波数２ｆｄの
みの信号ＶＢを、精度良く診断用電極１７、１８に印加
出来るため、センサの特性上、大きな影響を与えない。
また、本実施形態では、センサ内部で発生する内部信号
として、振動子１の励振方向への振幅制御を行うための
ＦＢ信号を用いて、故障診断用信号ＶＢを加工生成して
いるため、別体の信号発生手段が不要となり、簡素且つ
安価な構成とできる。

【００４７】なお、駆動電極１１、１２から電流−電圧
変換回路、差動回路を用いて、故障診断用信号（信号Ｖ
Ｂ）の入力に基づいた信号を検出するようにしてもよ
い。この場合には、駆動電極１１、１２のワイヤＷ５、
Ｗ１０の断線等を検出できる。ところで、本第１実施形
態においては、従来の角速度センサに無かった診断用電
極１７、１８と、この診断用電極１７、１８に駆動用信
号の所定周波数（ｆｄ）とは異なる周波数（２ｆｄ）の
信号ＶＢを入力して駆動電極１１、１２もしくは角速度
検出電極２１、２２から信号ＶＢの入力に基づいた信号
を検出してセンサの故障診断を行う故障診断系（故障診
断手段）Ａ３とを備えたことを特徴とする。

【００４８】ここで、本実施形態では、駆動系Ａ１が駆
動回路に対応し、電流−電圧変換回路２０７、２０８、
差動回路２０９及び検出系Ａ２が角速度検出回路に対応
し、信号入力系Ａ３１が信号入力回路に対応し、信号検
出系Ａ３２が故障検出回路に対応する。なお、本実施形
態では、診断用電極１７、１８に信号ＶＢを印加してい
るが、角速度検出電極２１、２２に、低電流回路を用い
て直接、周波数２ｆｄの電流を流すようにしてもよい。
上記オフセットは、正常時に現れるようにし、断線時に
基準電位となるように、診断用電極１７、１８に反転し
た信号ＶＢを入力するようにしてもよい。

【００４９】なお、振幅調整器は、診断用電極１７、１
８への入力に対し個々に設けてもよい。また、故障診断
系Ａ３の信号検出系Ａ３２の第２同期検波回路２１２及
び第２ＬＰＦ２１３は、電流−電圧変換回路２０７、２
０８の個々について設けてもよい。また、診断用電極１
７と診断用電極１８を異なる形状としても良い。診断用
電極１７と診断用電極１８を異なる形状とした場合、診
断用電極１７、１８の入力に対し、振幅調整器（振幅可
変手段）を個別に設け、信号ＶＢ（故障診断用信号）に
よる電流−電圧変換回路２０７、２０８の出力が等しく
なるように振幅調整器を調整すれば、差動回路２０９で
キャンセルされ、故障出力信号Ｒ１は正常時に０状態
（基準電位）となる。

【００５０】そして、ワイヤーＷ１もしくはＷ６が断線
した場合、故障出力信号Ｒ１がプラス側、もしくは、マ
イナス側へオフセット（１状態）され、断線を検出する
ことが出来る。ところで、図５に示す様に、信号ＶＢ
（ここでは、１０ｍＶｒｍｓとする）を診断用電極１７
に印加した時に発生する電流−電圧変換回路２０７の出
力は、診断用電極１７と角速度検出電極２１との間の静
電容量に比例する。また、図６に示す様に、診断用電極
１７の面積は、診断用電極１７と角速度検出電極２１と
の間の静電容量に比例する。

【００５１】そこで、図５と図６より、信号ＶＢを診断
用電極１７に印加した時に発生する電流−電圧変換回路
２０７の出力は、診断用電極１７の面積に比例すること
がわかる。同様に、一定振幅の信号ＶＢを診断用電極１
８に印加した時に発生する電流−電圧変換回路２０８の
出力は、診断用電極１８の面積に比例する。一方、診断
用電極の面積が同じであっても、信号ＶＢの出力を変え
ることで、電流−電圧変換回路の出力を信号ＶＢに比例
して変えることができる。このデータを図７に示す。な
お、図７には、診断用電極１７の面積が２ｍｍ² のデー
タを示した。

【００５２】そこで、診断用電極１７と診断用電極１８
の面積が異なる場合には、振幅調整器を個別に設け、例
えば、診断用電極１７が、診断用電極１８の２倍の面積
である場合には、診断用電極１７へ入力する故障診断用
信号を診断用電極１８へ入力する故障診断用信号の１／
２にするというように、診断用電極の面積比の逆数にな
るよう、個別に振幅調整器を設定すれば、差動回路２０
９でキャンセルされ、故障出力信号Ｒ１は正常時に０状
態（基準電位）となる。

【００５３】そして、ワイヤーＷ１もしくはＷ６が断線
した場合、故障出力信号Ｒ１がプラス側、もしくは、マ
イナス側へオフセット（１状態）され、断線を検出する
ことが出来る。ところで、診断用電極１７と診断用電極
１８の位置が、Ｘ１面上で、ｚ軸方向、且つ、Ｙ１面、
Ｙ２面から等距離にある線（以下、中心線とする）Ｃに
対して、対称な位置にあってもなくてもよい。図８
（ａ）に診断用電極１７、１８が中心線Ｃに対して対称
な位置にない例（ｚ軸方向にずれている）を示す。な
お、図８（ｂ）〜（ｄ）は、上記図２（ｂ）〜（ｄ）と
同じ図である。

【００５４】この場合も、診断用電極１７、１８の入力
に対し、振幅調整器（振幅可変手段）を個別に設け、信
号ＶＢ（故障診断用信号）による電流−電圧変換回路２
０７、２０８の出力が等しくなるように振幅調整器を調
整すれば、差動回路２０９でキャンセルされ、故障出力
信号Ｒ１は正常時に０状態（基準電位）となる。そし
て、ワイヤーＷ１もしくはＷ６が断線した場合、故障出
力信号Ｒ１がプラス側、もしくは、マイナス側へオフセ
ット（１状態）され、断線を検出することが出来る。

【００５５】このような構成により、従来より可能だっ
た駆動電極及びモニタ電極へのワイヤーの断線に加え、
検出用ワイヤー（Ｗ１、Ｗ６）の断線等を診断でき、あ
らゆるモードに対しての診断が可能となる。ここで、上
記図３に示した本第１実施形態に用いる制御回路の他の
例を図９のブロック図に示す。図９に示す制御回路は、
基本的には上記図３に示す制御回路に基づくものであ
り、以下、図３の制御回路と異なる部分について説明
し、同一部分には、同符号を付して説明を省略すること
とする。

【００５６】図９に示す制御回路は、信号入力系（信号
入力回路）Ｅ３１にオフセット調整回路（直流電圧可変
手段）５０１を有することを特徴とする。信号入力系Ｅ
３１は、チャージアンプ２０１以降のオフセット調整回
路５０１、掛け算器２０４、振幅調整器２０６より構成
される。図９の信号入力系Ｅ３１に用いられているオフ
セット調整回路５０１の作用効果について説明する。チ
ャージアンプ２０１からのＦＢ信号（周波数ｆｄ）に含
まれる直流電圧と基準電位の電位が異なると、ＦＢ信号
の一部が掛け算器２０４で周波数変調を受けずに通過す
る。この為、掛け算器２０４の出力には、周波数２ｆｄ
の信号と周波数ｆｄの信号とが混在することになる。

【００５７】そこで、診断用電極１７、１８に２ｆｄの
周波数の信号のみを印加する為には、掛け算器２０４の
後にＢＰＦ等のフィルタ回路が必要となる。ここで、オ
フセット調整回路５０１でＦＢ信号中の直流成分を調整
することで、ｆｄの周波数信号の通過を低減可能なた
め、フィルタ回路が不要になり、簡素且つ安価な構成と
できる。

【００５８】（第２実施形態）上記第１実施形態では、
故障診断用信号として、内部信号であるＦＢ信号から生
成され且つＦＢ信号の周波数（駆動周波数）とは異なる
周波数の信号を用いて故障診断するものとした。しか
し、本第２実施形態では、診断用電極（故障診断用信号
入力手段）に故障診断用信号を入力する信号入力回路
が、内部信号であるＦＢ信号から生成され且つＦＢ信号
の周波数と同じ信号を用い、外部信号である車両のＥＣ
Ｕからの信号のタイミングを基に、断続的に入力するも
のとしている。なお、振動子については上記第１実施形
態と同じ構成の振動子１を用いる。

【００５９】次に、本実施形態の制御回路ブロックを図
１０に示す。なお、図１０において上記第１実施形態と
同様のものは、図中同符号を付して説明を省略する。回
路は大きく分けて、駆動系Ｂ１、検出系Ｂ２、故障診断
系Ｂ３の３つに分けることが出来る。各系Ｂ１〜Ｂ３
は、上記第１実施形態の各系Ａ１〜Ａ３と一部同様のも
のも含むが、便宜上符号を変えてＢ１〜Ｂ３としてあ
る。

【００６０】本実施形態の制御回路もチャージアンプ２
０１、電流−電圧変換回路２０７、２０８、及び差動回
路２０９を備えている。駆動系Ｂ１は、上記第１実施形
態の駆動系Ａ１と同じものであり、ＡＧＣ回路２０２、
及び反転回路２０３とから構成される。検出系Ｂ２は、
差動回路２０９からの差動出力をチャージアンプ２０１
からのＦＢ信号（周波数ｆｄ）に基づき同期検波する同
期検波回路（同期検波手段）３１２、同期検波回路３１
２からの出力を平滑化し直流電圧に変換するＬＰＦ３１
３とから構成される。基本的には上記検出系Ａ２と同様
であるが、検出系Ｂ２は後述の故障診断系Ｂ３の信号検
出系Ｂ３２も兼ねている。

【００６１】故障診断系Ｂ３は、診断用電極１７、１８
に信号ＶＢ（故障診断用信号ＶＢ）を入力するための信
号入力系Ｂ３１と、角速度検出電極２１、２２から信号
ＶＢの入力に基づいた信号を検出してセンサの故障診断
を行うための上記信号検出系Ｂ３２とからなっている。
信号入力系Ｂ３１は、チャージアンプ２０１以降のＢＰ
Ｆ３０４、スイッチ（スイッチ手段）３０５、移相回路
３１４、及び振幅調整器（振幅可変手段）３０７、３０
８よりなる。信号検出系Ｂ３２の構成は上述のように検
出系Ｂ２が兼ねている。

【００６２】次に、本第２実施形態の作用を述べる。な
お、駆動系Ｂ１および検出系Ｂ２による振動子１の作動
は上記第１実施形態記載と同様であり、本実施形態では
説明を省略する。故障診断系Ｂ３の作用を述べる。断線
等の故障検出のため、診断用電極１７、１８と共通電極
２５間に信号ＶＢを断続的に印加する。そのタイミング
は例えばＥＣＵ３０６からの信号を用い、図１１に示す
ような断続的なタイミングとする。本実施形態では、Ｆ
Ｂ信号と同じ周波数ｆｄとしている。

【００６３】チャージアンプ２０１からのＦＢ信号（周
波数ｆｄ）をＢＰＦ３０４を通して濾過して、ＥＣＵ３
０６からの信号によりＯＮ−ＯＦＦするスイッチ３０５
によりＦＢ信号（周波数ｆｄ）と同周波数で断続的に入
力する。このとき、移相回路３１４によってコリオリ力
の位相と同位相とし、振幅を振幅調整器３０７、３０８
にて調整し、断続的な周波数ｆｄの信号ＶＢとして、診
断用電極１７、１８に印加する。

【００６４】次に、断線検知について説明する。信号Ｖ
Ｂは、その周波数が振動子１の駆動周波数（駆動振動の
共振周波数）ｆｄであり、コリオリ力の位相と同位相で
振動子１に入力されるので、信号ＶＢの影響は検出系Ｂ
２の最終出力Ｐ１に現れる。また、その影響はＥＣＵ３
０６からの信号に同期することになる。しかし、信号Ｖ
Ｂによる電流−電圧変換回路２０７、２０８への出力を
等しくなるように振幅調整器３０７、３０８を調整すれ
ば、差動回路２０９でキャンセルされ最終出力Ｐ１には
信号ＶＢの影響は現れない。そのときのＥＣＵ信号と最
終出力Ｐ１の関係は図１１（ａ）のようになる。

【００６５】従って、正常時には最終出力Ｐ１には角速
度検出信号のみが出てくる。なお、角速度Ωが振動子１
に入力されると図１１（ａ）の最終出力Ｐ１の波形は、
角速度Ωに比例して＋又は−側にバイアスがかかり、オ
フセットをもつ。そして、検出系Ｂ２においては、この
オフセット分のみを検出して角速度検出信号とするよう
になっている。

【００６６】断線検知は、次のように行われる。例え
ば、Ｗ１が断線した場合、信号ＶＢによる電流−電圧変
換回路２０７への出力のみが最終出力Ｐ１に現れるた
め、そのとき最終出力Ｐ１には、図１１（ｂ）のよう
に、ＥＣＵの信号に応じた断続的なオフセットが現れ
る。従って、ＥＣＵの信号と最終出力Ｐ１の関係をモニ
ターすることにより断線を検知することが出来る。

【００６７】同様に、Ｗ６が断線した場合、及び診断用
電極１７、１８と接続されているワイヤーＷ２、Ｗ７が
断線した場合にも検出できる。また、上記第１実施形態
のように、上記断続的なオフセットの間のふらつきをモ
ニターすることで、断線以外の感度異常やルーズコンタ
クト等の検出も可能である。また、信号ＶＢはＡＧＣ回
路２０２により常に一定に保たれたＦＢ信号を用いてい
る為、温度特性等のセンサの特性上、大きな影響は与え
ない。

【００６８】なお、上記第１実施形態と同様にして、駆
動電極１１、１２から故障診断用信号（信号ＶＢ）の入
力に基づいた信号を検出するようにしてもよい。ところ
で、本第２実施形態においては、従来の角速度センサに
無かった診断用電極１７、１８と、この診断用電極１
７、１８に信号ＶＢ（周波数ｆｄ）を外部信号を基に断
続的に入力して駆動電極１１、１２もしくは角速度検出
電極２１、２２から信号ＶＢの入力に基づいた信号を検
出してセンサの故障診断を行う故障診断系（故障診断手
段）Ｂ３とを備えたことを特徴とする。

【００６９】ここで、本第２実施形態においては、駆動
系Ｂ１が駆動回路に対応し、電流−電圧変換回路２０
７、２０８、差動回路２０９及び検出系Ｂ２（信号検出
系Ｂ３２）が角速度検出回路（故障検出回路）に対応
し、信号入力系Ｂ３１が信号入力回路に対応する。な
お、低電流回路を用いて角速度検出電極２１、２２に直
接電流を流すように流すようにしてもよい。また、上記
断続的なオフセットは、正常時に現れるようにし、断線
時に基準電位となるように、診断用電極１７、１８に反
転した信号ＶＢを入力するようにしてもよい。

【００７０】なお、ＥＣＵ３０６からの信号は駆動周波
数（ｆｄ）と同じでなくとも、断続的なものであればよ
い。ここで、上記図１及び図２に示した第１実施形態及
び本第２実施形態に用いる振動子１（以下、本実施形態
において、第１例という）の他の例を図１２及び図１３
に示す。図１２及び図１３に示す振動子１（以下、本実
施形態において、第２例という）は、振動子形状は同じ
だが、その電極構成が図１及び図２に示すものと若干異
なっている。以下、電極構成において異なる部分につい
て説明し、同一部分は説明を省略する。

【００７１】すなわち、第２例の診断用電極１７、１８
は、第１例の診断用電極１７、１８よりも面積が小さく
なっている。形状的にみると、第１例の診断用電極１
７、１８を上部にて、それぞれ分割し分割したもののう
ち上側を、それぞれ第２例の診断用電極１７、１８とし
ている。そして分割したもののうち下側は、第１例にお
ける仮ＧＮＤ電極１５、１６と一体した形となり、第２
例の仮ＧＮＤ電極１５、１６としている。

【００７２】この第２例の診断用電極１７、１８は、分
極用電極として用いられないこと以外は、第１例の診断
用電極１７、１８と同様の作用効果を奏する。 （第３実施形態）上記第１及び第２実施形態では、振動
子１の駆動電極１１、１２と同一面、即ちＸ１面に故障
診断用信号を入力して、角速度検出電極２１、２２から
の出力に、この故障診断用信号を載せるようにしてい
た。本第３実施形態は、振動子１が、その励振方向と直
交する方向へ振動するように振動子１に故障診断用信号
を入力して、同様に断線等の故障検出を行うものであ
る。

【００７３】本実施形態の振動子１を図１４の斜視図及
びおよび図１５の電極構成を示す展開図に示す。振動子
１の構成は、基本的には図１の振動子１に基づくもので
あり、以下、図１の振動子１と異なる部分について主と
して説明し、同一部分には同符号を付して説明を省略す
ることとする。本実施形態の振動子１は、診断用電極と
しての補助駆動用電極（故障診断用信号入力手段）１７
ａ、１８ａを備えていることが主な特徴である。図１４
及び図１５に示す様に、補助駆動用電極１７ａ及び１８
ａは、それぞれ振動子１のＹ１面及びＹ２面において、
角速度検出電極２１、２２よりも駆動電極１１、１２側
に形成されている。

【００７４】Ｘ１面にはパット電極１７ｂ（アーム部４
側）及び１８ｂ（アーム部５側）が形成され、補助駆動
用電極１７ａ及び１８ａは、パット電極１７ｂ及び１８
ｂにそれぞれ導通してＸ１面に取出されている。なお、
本第３実施形態の振動子１においては、分極用電極はＸ
１面の仮ＧＮＤ電極１５、１６が兼ねている。振動子１
と後述の制御回路（制御手段）との信号の入出力は、上
記各実施形態と同様に、ターミナルＴ１〜Ｔ１０と振動
子１上の各電極を、ワイヤボンディングにて接続された
ワイヤーＷ１〜Ｗ１０にて結線することにより行う。

【００７５】ちなみに、駆動電極１１、１２はそれぞＷ
５、Ｗ１０と、パット電極１７ｂ、１８ｂはそれぞれＷ
４、Ｗ９と、モニタ電極１３、１４はそれぞれＷ３、Ｗ
８と、仮ＧＮＤ電極１５、１６はそれぞれＷ２、Ｗ７
と、パット電極１９、２０はそれぞれＷ１、Ｗ６と接続
されている。次に、本実施形態の上記制御回路のブロッ
ク図を図１６に示す。回路は大きく分けて、駆動系Ｃ
１、検出系Ｃ２、故障診断系Ｃ３の３つに分けることが
出来る。

【００７６】駆動系Ｃ１及び検出系Ｃ２は、上記第１実
施形態の駆動系Ａ１（上記第２実施形態の駆動系Ｂ１）
及び検出系Ａ２と同じものであるが、便宜上符号を変え
てＣ１及びＣ２としてある。故障診断系Ｃ３は、後述の
ように、その一部が上記第１実施形態の故障診断系Ａ３
と同じであり、同様の部分については、図１６中同符号
を付してある。

【００７７】本実施形態の制御回路もチャージアンプ２
０１、電流−電圧変換回路２０７、２０８、及び差動回
路２０９を備えている。チャージアンプ２０１以降の駆
動系Ｃ１は、ＡＧＣ回路２０２、反転回路２０３から構
成される。差動回路２０９以降の検出系Ｃ２は、第１同
期検波回路２１０、第１ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２
１１から構成される。

【００７８】故障診断系Ｃ３は、振動子１がその励振方
向（駆動振動方向）と直交する方向（つまり、角速度検
知振動方向）へ振動するように補助駆動用電極１７ａ、
１８ａに故障診断用信号ＶＤ（以下、信号ＶＤという）
を入力する信号入力系Ｃ３１と、角速度検出電極２１、
２２から信号ＶＤの入力に基づいた信号を検出してセン
サの故障診断を行うための信号検出系Ｃ３２とからなっ
ている。

【００７９】信号入力系Ｃ３１は、ＦＢ信号（周波数ｆ
ｄ）から偶数倍の周波数（本実施形態では２ｆｄ）に変
換するための掛け算器２０４と、変換された周波数のみ
通すＢＰＦ２０５と、ＢＰＦ２０５後の一定周波数（２
ｆｄ）となった信号を一定振幅とし信号ＶＤとする振幅
調整器（振幅可変手段）２０６と、振幅調整器２０６か
らの信号ＶＤを両補助駆動用電極１７ａ、１８ａで互い
に位相反転した電圧として印加するための反転回路２１
４とから構成されている。つまり、反転器２１４以外
は、上記第１実施形態の信号入力系Ａ３１と同等のもの
である。

【００８０】この位相反転した信号ＶＤの印加（入力）
により、振動子１は、周波数ｆｄで駆動振動するととも
に、角速度検知振動方向へ周波数２ｆｄで振動する。こ
の振動を以下、補助駆動振動という。つまり、振動子１
は補助駆動されることになり、本第３実施形態の信号入
力系Ｃ３１は、補助駆動回路としても機能し、信号ＶＤ
は補助駆動信号としても機能する。

【００８１】信号検出系Ｃ３２は、電流−電圧変換回路
２０７、２０８からの出力電圧を加算する加算器２１５
と、加算器２１５からの加算出力をＢＰＦ２０５からの
出力（周波数２ｆｄ）に基づき同期検波する第２同期検
波回路２１２と、第２同期検波回路２１２からの出力を
平滑化し直流電圧に変換する第２ＬＰＦ２１３とから構
成される。つまり、加算器２１５以外は、上記第１実施
形態の信号検出系Ａ３２と同じものである。

【００８２】本実施形態の作用について以下説明する。
これら駆動系Ｃ１および検出系Ｃ２による振動子１の作
動は上記第１実施形態記載と同様であり、本第３実施形
態では説明を省略する。故障診断系Ｃ３の作用について
述べる。断線等の故障検出のため、補助駆動用電極１７
ａ、１８ａと共通電極２５との間に、信号ＶＤ（故障診
断用信号）を印加する。上記ＦＢ信号を掛け算器２０４
にて変調する。ＦＢ信号の周波数は振動子１の駆動周波
数（駆動振動の共振周波数）ｆｄなのに対し、この変調
により掛け算器２０４後の出力の周波数はその２倍の２
ｆｄになる。

【００８３】この掛け算器２０４後の出力をＢＰＦ２０
５を通し、振幅を振幅調整器２０６にて調整し、一定振
幅（例えば４００ｍＶｒｍｓ程度）の信号ＶＤとし、反
転回路２１４で互いに位相反転（１８０°反転）して、
補助駆動用電極１７ａ、１８ａに印加する。ここで、角
速度Ωが入力されていないときには、補助駆動用電極
（診断用電極）１７ａ、１８ａへの信号ＶＤの印加によ
り、振動子１は駆動振動（励振方向）と直交する方向に
振動する。

【００８４】一方、角速度Ω入力時には、振動子１の角
速度検出電極２１、２２からの出力、すなわち電流−電
圧変換回路２０７、２０８及び差動回路２０９からの出
力は、上記角速度検知振動による信号（周波数ｆｄ）
と、信号ＶＤの入力に基づく周波数２ｆｄの信号が合成
されたものとなる。ここで、周波数ｆｄの信号は、差動
回路２０９および検出系Ｃ２によって、角速度検出のた
めの信号として処理され、角速度検出信号Ｓ２として最
終出力される。ここで、周波数２ｆｄの信号成分は、第
１同期検波回路２１０でのＦＢ信号（周波数ｆｄ）に基
づく同期検波により、キャンセルされる。

【００８５】一方、周波数２ｆｄの信号（故障診断用信
号の入力に基づいた信号）は断線等の故障検知するため
の信号として処理される。ＢＰＦ２０５後の信号ＶＤ
（周波数２ｆｄ）を基準信号として、加算器２１５から
の出力を第２同期検波回路２１２にて同期検波処理を行
い、第２ＬＰＦ２１３を通し、直流電圧として故障出力
信号Ｒ２を出力する。ここで、周波数ｆｄの信号成分
は、第２同期検波回路２１２での信号ＶＤに基づく同期
検波により、キャンセルされる。

【００８６】例えば、断線モードについて説明する。補
助駆動により振動子１はコリオリ力が入力された時と同
じモードで２ｆｄの周波数で振動（補助駆動振動）す
る。角速度検出電極２１、２２と接続されているワイヤ
ーＷ１、Ｗ６が正常である場合、周波数２ｆｄの信号は
角速度検出電極２１、２２から逆相で発生するため、加
算器２１５で加算後は２つの信号はキャンセルされ、結
果として故障出力信号Ｒ２は０状態（基準電位）とな
る。

【００８７】それに対し、ワイヤーＷ１もしくはＷ６が
断線した場合、角速度検出電極２１もしくは２２からの
出力が無くなる為、図１７に示す様に、故障出力信号Ｒ
２がプラス側、もしくはマイナス側へ所定量だけオフセ
ット（１状態）され、断線を常時検出することが出来
る。また、補助駆動用電極１７ａ、１８ａと接続されて
いるワイヤーＷ４、Ｗ９が断線した場合にも同様にして
検出できる。

【００８８】この様に、予め、検出モード（つまり、駆
動振動と直交する角速度検知振動のモード）にて所定量
の信号ＶＤを印加することにより０、１状態の判断によ
り断線が検知出来るため、信頼度の高い診断が可能とな
る。また、感度の変化やルーズコンタクト等による回路
内の微妙なリークに対しても、０、１状態の間のふらつ
きをモニターしておけば診断可能となる。信号ＶＤとし
て、角速度検出信号と周波数が異なる信号を用いてモニ
ターしている為、精度の高い診断が可能となる。

【００８９】以上のように、信号ＶＤによる補助駆動に
よって断線を検出する方法は、角速度入力時のコリオリ
力と周波数が違う為、角速度入力と断線の区別を確実に
識別し診断することが出来る。また、本実施形態によれ
ば、信号ＶＤに対応する２ｆｄの信号はＡＧＣ回路２０
２により常に一定に保たれたＦＢ信号を用い、かつ検出
系Ｃ２ではＦＢ信号を用いた同期検波処理でキャンセル
される為、センサの特性上、大きな影響は与えない。

【００９０】なお、信号ＶＤはＦＢ信号の周波数ｆｄの
２倍でなくてもよいが、同期検波処理時のキャンセル効
果を考慮すると偶数倍が望ましい。また、ＢＰＦ２０５
により周波数２ｆｄのみの信号ＶＤを、精度良く補助駆
動用電極１７ａ、１８ａに印加出来るため、センサの特
性上、大きな影響を与えない。

【００９１】また、本実施形態では、センサ内部で発生
する内部信号として、振動子１の励振方向への振幅制御
を行うためのＦＢ信号を用いて、故障診断用信号ＶＤを
加工生成しているため、別体の信号発生手段が不要とな
り、簡素且つ安価な構成とできる。なお、駆動電極１
１、１２から電流−電圧変換回路、加算器を用いて、故
障診断用信号（信号ＶＤ）の入力に基づいた信号を検出
するようにしてもよい。この場合には、駆動電極１１、
１２のワイヤＷ５、Ｗ１０の断線等を検出できる。

【００９２】ところで、本第３実施形態においては、従
来の角速度センサに無かった補助駆動用電極（診断用電
極）１７ａ、１８ａを備えており、更に、この補助駆動
用電極１７ａ、１８ａに駆動用信号の所定周波数（ｆ
ｄ）とは異なる周波数（２ｆｄ）の信号ＶＤを、振動子
１がその励振方向と直交する方向へ振動するように、入
力して、駆動電極１１、１２もしくは角速度検出電極２
１、２２から信号ＶＤの入力に基づいた信号を検出して
センサの故障診断を行う故障診断系（故障診断手段）Ｃ
３を備えたことを特徴とする。

【００９３】ここで、本第３実施形態においては、駆動
系Ｃ１が駆動回路に対応し、電流−電圧変換回路２０
７、２０８、差動回路２０９及び検出系Ｃ２が角速度検
出回路に対応し、信号入力系Ｃ３１が信号入力回路に対
応し、信号検出系Ｃ３２が故障検出回路に対応する。な
お、振幅調整器は、補助駆動用電極１７ａ、１８ａへの
入力に対し個々に設けてもよい。また、故障診断系Ｃ３
の信号検出系Ｃ３２の第２同期検波回路２１２及び第２
ＬＰＦ２１３は、電流−電圧変換回路２０７、２０８の
個々について設けてもよい。

【００９４】ここで、上記図１６に示した本第３実施形
態に用いる制御回路の他の例を、図１８のブロック図に
示す。図１８に示す制御回路は、基本的には上記図１６
に示す制御回路に基づくものであり、以下、図１６の制
御回路と異なる部分について説明し、同一部分には、同
符号を付して説明を省略することとする。図１８に示す
制御回路は、信号入力系（信号入力回路）Ｆ３１にオフ
セット調整回路（直流電圧可変手段）５０１を有するこ
とを特徴とする。信号入力系Ｆ３１は、チャージアンプ
２０１以降のオフセット調整回路５０１、掛け算器２０
４、振幅調整器２０６、反転回路２１４より構成され
る。

【００９５】図１８の信号入力系Ｆ３１に用いられてい
るオフセット調整回路５０１の作用効果について説明す
る。チャージアンプ２０１からのＦＢ信号（周波数ｆ
ｄ）に含まれる直流電圧と基準電位の電位が異なると、
ＦＢ信号の一部が掛け算器２０４で周波数変調を受けず
に通過する。この為、掛け算器２０４の出力には、周波
数２ｆｄの信号と周波数ｆｄの信号とが混在することに
なる。

【００９６】そこで、補助駆動用電極１７ａ、１８ａに
２ｆｄの周波数の信号のみを印加する為には、掛け算器
２０４の後にＢＰＦ等のフィルタ回路が必要となる。と
ころが、オフセット調整回路５０１でＦＢ信号中の直流
成分を調整することで、ｆｄの周波数信号の通過を低減
可能なため、フィルタ回路が不要になり、簡素且つ安価
な構成とできる。

【００９７】（第４実施形態）本第４実施形態は、上記
第３実施形態において、補助駆動用電極（故障診断用信
号入力手段）に故障診断用信号を入力する信号入力手段
が、内部信号であるＦＢ信号から生成され且つＦＢ信号
の周波数と同じ信号を用い、外部信号である車両のＥＣ
Ｕからの信号のタイミングを基に、断続的に入力するも
のとしている。なお、振動子については上記第３実施形
態と同じく、補助駆動用電極１７ａ、１８ａを有する構
成の振動子１を用いる。

【００９８】次に、本第４実施形態の制御回路ブロック
を図１９に示す。回路は大きく分けて、駆動系Ｄ１、検
出系Ｄ２、故障診断系Ｄ３の３つに分けることが出来
る。本実施形態の制御回路もチャージアンプ２０１、電
流−電圧変換回路２０７、２０８、及び差動回路２０９
を備えている。チャージアンプ２０１以降の駆動系Ｄ１
は、ＡＧＣ回路２０２、反転回路２０３から構成され、
上記第１〜第３実施形態の駆動系Ａ１〜Ｃ１と同じもの
である。

【００９９】差動回路２０９以降の検出系Ｄ２は、同期
検波回路３１２、ＬＰＦ３１３とから構成され、基本的
には上記第２実施形態の検出系Ｂ２と同様であるが、本
実施形態の検出系Ｄ２は後述の故障診断系Ｄ３の信号検
出系Ｄ３２も兼ねている。故障診断系Ｄ３は、振動子１
がその励振方向（駆動振動方向）と直交する方向（つま
り、角速度検知振動方向）へ振動するように、補助駆動
用電極１７ａ、１８ａに故障診断用信号としての信号Ｖ
Ｄを入力するための信号入力系Ｄ３１と、角速度検出電
極２１、２２から信号ＶＤの入力に基づいた信号を検出
してセンサの故障診断を行うための上記信号検出系Ｄ３
２とからなっている。

【０１００】信号入力系Ｄ３１は、チャージアンプ２０
１以降のＢＰＦ３０４、スイッチ３０５、移相回路３１
４、及び振幅調整器（振幅可変手段）３０７、及び反転
回路２１４とから構成されている。つまり、上記第２実
施形態の信号入力系Ｂ３１において、振幅調整器３０７
を１つとし、更に、上記第３実施形態の反転器２１４を
付加した構成としている。

【０１０１】この信号入力系Ｄ３１によって、上記第３
実施形態と同様に、振動子１は、周波数ｆｄで駆動振動
するとともに、角速度検知振動方向へ周波数２ｆｄで振
動する。従って、本第４実施形態においても、信号入力
系Ｄ３１は補助駆動回路としても機能し、信号ＶＤは補
助駆動信号としても機能する。信号検出系Ｄ３２の構成
は、上述のように検出系Ｄ２が兼ねている。

【０１０２】次に、本第２実施形態の作用を述べる。な
お、駆動系Ｄ１および検出系Ｄ２による振動子１の作動
は上記第１実施形態記載と同様であり、本実施形態では
説明を省略する。故障診断系Ｄ３の作用を述べる。断線
等の故障検出のため、補助駆動用電極１７ａ、１８ａと
共通電極２５間に信号ＶＤを断続的に印加する。そのタ
イミングは例えばＥＣＵ３０６からの信号を用いる。

【０１０３】チャージアンプ２０１からのＦＢ信号（周
波数ｆｄ）をＢＰＦ３０４を通して濾過し、ＥＣＵ３０
６からの信号によりＯＮ−ＯＦＦするスイッチ３０５に
よりＦＢ信号（周波数ｆｄ）と同周波数で断続的に入力
する。このとき、移相回路３１４によってコリオリ力の
位相と同位相とし、振幅を振幅調整器３０７にて調整
し、反転回路２１４を用い互いに反転させた信号ＶＤと
して補助駆動用電極１７ａ、１８ａに印加する。

【０１０４】この場合、信号ＶＤの周波数は振動子１の
駆動周波数ｆｄであり、コリオリ力の位相と同位相で振
動子１に入力されるので、信号ＶＤの影響を検出系Ｄ２
の最終出力Ｐ２に現すことができる。また、その影響は
ＥＣＵ３０６からの信号に同期することになる。なお、
コリオリ力の位相と同位相で振動させるため、モニタ電
極１３、１４からの電流の電圧変換法によっては故障診
断系Ｄ３の移相が必要でない場合がある。

【０１０５】次に、断線検知について説明する。信号Ｖ
Ｄによる補助駆動用電極１７ａ、１８ａへの入力を、補
助駆動による最終出力Ｐ２の影響（すなわち電流−電圧
変換回路２０７、２０８からの出力差）を所定の値とな
るように、振幅調整器３０７を調整する。そのときのＥ
ＣＵ信号と補助駆動による最終出力Ｐ２の関係は図２０
（ａ）のようになる。最終出力Ｐ２は、所定の値を有す
る断続的なピークを持った波形となる。なお、角速度Ω
が振動子１に入力されると図２０（ａ）の最終出力Ｐ２
の波形は、角速度Ωに比例して＋又は−側にバイアスが
かかり、オフセットをもつ。そして、検出系Ｄ２におい
ては、このオフセット分のみを検出して角速度検出信号
とするようになっている。

【０１０６】断線検知は、次のように行われる。例え
ば、Ｗ１が断線した場合、補助駆動による出力が半減す
るため、そのときのＥＣＵ信号と補助駆動による最終出
力Ｐ２の関係は図２０（ｂ）のようになる。従って、Ｅ
ＣＵの信号と最終出力Ｐ２の関係をモニターすることに
より断線を検知することが出来る。同様に、Ｗ６が断線
した場合、及び補助駆動用電極１７ａ、１８ａと接続さ
れているワイヤーＷ４もしくはＷ９が断線した場合にも
検出できる。

【０１０７】また、補助駆動振動方向は、角速度検出モ
ード（角速度検知振動方向）にて振動させ、信号ＶＤ
（故障診断用信号）はＡＧＣ回路２０２により常に一定
に保たれたＦＢ信号を用いている為、センサの感度の低
下についても、上記の所定の値（図２０（ａ）参照）か
ら出力値がずれているかどうかを検出すれば診断が可能
となる。また、その他の異常、例えばルーズコンタクト
等による回路内の微妙なリークに対しても、上記の所定
の値から出力値がずれているかどうかを検出すれば診断
が可能となる。

【０１０８】なお、上記第３実施形態と同様にして、駆
動電極１１、１２から故障診断用信号（信号ＶＤ）の入
力に基づいた信号を検出するようにしてもよい。ところ
で、本第４実施形態においては、従来の角速度センサに
無かった補助駆動用電極１７ａ、１８ａと、この補助駆
動用電極１７ａ、１８ａに信号ＶＤ（周波数ｆｄ）を外
部信号を基に断続的に入力して駆動電極１１、１２もし
くは角速度検出電極２１、２２から信号ＶＤの入力に基
づいた信号を検出してセンサの故障診断を行う故障診断
系（故障診断手段）Ｄ３とを備えたことを特徴とする。

【０１０９】また、本第４実施形態においては、駆動系
Ｄ１が駆動回路に対応し、電流−電圧変換回路２０７、
２０８、差動回路２０９及び検出系Ｄ２（信号検出系Ｄ
３２）が角速度検出回路（故障検出回路）に対応し、信
号入力系Ｄ３１が信号入力回路に対応する。なお、補助
駆動を角速度検出モード以外のモード（振動方向）にて
行うことにより、正常時の最終出力Ｐ２を０（基準電
位）とし、異常時にオフセットするようにしてもよい。

【０１１０】なお、ＥＣＵ３０６からの信号は駆動周波
数（ｆｄ）と同じでなくとも、断続的なものであればよ
い。 （他の実施形態）なお、上記各実施形態において、角速
度検出信号、フィードバック信号の初段アンプの方法に
よっては故障診断用信号の生成時に位相回路が必要とな
る場合がある。

【０１１１】また、上記各実施形態において、故障診断
用信号の入力は角速度検出電極２１、２２から行うよう
にしてもよい。また、上記各実施形態において、故障診
断用信号の入力に基づいた信号を検出するのは、角速度
検出電極２１、２２、駆動電極１１、１２に限定される
ものではなく、その他の電極であってもよい。

【０１１２】また、上記各実施形態は、振動子１のみに
適用が限られるものでなく、その他の形状の振動子、例
えば、３角柱、圧電体を接着接合した振動子、シリコン
等で形成され容量変化を検出する系等にも適用されるも
のである。例えば、上記第１実施形態は、変形例として
図２１及び他の変形例として図２２に示す振動子にも適
用できる。金属から成る直交音叉型振動子４０１に駆動
用圧電素子４０２、モニター用圧電素子４０３、検出用
圧電素子４０４が接着等で接合されている。各圧電素子
には信号を入出力するための電極が設けられている。

【０１１３】ここで、振動子４０１は図１の振動子１に
対応し、各圧電素子は、次のように、図１の振動子１の
電極に対応する。すなわち、駆動用圧電素子４０２は駆
動電極１１、１２に対応し、モニター用圧電素子４０３
はモニタ電極１３、１４に対応し、検出用圧電素子４０
４は角速度検出電極２１、２２に対応する。そして、駆
動用圧電素子４０２に周波数ｆｄの駆動信号を入力し、
モニター用圧電素子４０３からのＦＢ信号（周波数ｆ
ｄ）を用いて、自励制御発振を行う。ここにおいて、上
記第１実施形態を適用する場合は、検出用圧電素子４０
４に２ｆｄの周波数を持つ信号ＶＢを入力することによ
り、上記第１実施形態と同じ効果を発揮することができ
る。

【０１１４】また、上記第３実施形態を、図２１及び図
２２に示す振動子に適用する場合は、図２３及び図２４
に示すようにすれば適用できる。図２３は第３実施形態
の変形例、図２４は他の変形例である。駆動用圧電素子
４０２を２つの部分４０２ａ、４０２ｂに分割し、両者
に周波数ｆｄの信号を、分割したどちらか一方を診断用
電極として用い（図２３及び図２４では、４０２ａ）、
その診断用電極に２ｆｄの周波数を持つ信号ＶＤを入力
することにより、上記第３実施形態と同じ効果を発揮す
ることができる。

【０１１５】また、図２１〜図２４において、検出用圧
電素子４０４の裏に補助素子を接合して、補助素子を診
断用電極として２ｆｄの信号ＶＢ（もしくは信号ＶＤ）
を入力してもよい。また、その他の形状の振動子として
は多脚音叉形状でもよい。上記第３実施形態を例えば４
脚音叉形状の振動子６０１に適用した例を、図２５に示
す。

【０１１６】この振動子６０１は、略平行に配列された
４本の四角柱状のアーム部６０２、６０３、６０４、６
０５と、各アーム部６０２〜６０５の片端部を共通に固
定支持する共通の連結部６０６とを有しており、上記支
持部３により基板２に固定支持されている。ここで、図
２５に示す様に、アーム部６０２〜６０５の配列方向を
ｙ軸、アーム部６０２〜６０５の長手方向をｚ軸、アー
ム部６０２〜６０５及び連結部６０６の厚み方向をｘ軸
としてｘｙｚ直交座標系が構成される。

【０１１７】そして、振動子６０１において、ｘ軸と直
交する面のうち基板２と対向する面をＸ２面（図示せ
ず）とし、このＸ２面とは反対側の面をＸ１面とし、ま
たｙ軸と直交する外側一対のアーム部６０２、６０５の
外周面のうちアーム部６０２側の面をＹ２面（図示せ
ず）、アーム部６０５側の面をＹ１面とする。この振動
子６０１は、制御回路（図示せず）により次のように作
動する。Ｘ１面上に形成された駆動電極６２０及びモニ
タ電極６２１を介して、内側一対のアーム部６０３、６
０４をｙ軸方向において互いに反対方向に共振（駆動振
動）させ、ｚ軸回りに角速度が入力された場合、内側一
対のアーム部６０３、６０４に発生するコリオリ力によ
り、外側一対のアーム部６０２、６０５も連成してｘ軸
方向に振動する。

【０１１８】この振動振幅を、Ｙ１面及びＸ１面上に形
成された角速度検出電極６２２及び６２３から、各引き
出し電極６２４、６２５及びパット電極６２６を介して
出力として検出し、角速度を検出する。なお、６２７は
共通電極、６２８及び６２９は、各々、共通電極６２７
と導通する引き出し電極及びパット電極であり、また、
共通電極６２７は、上記Ｘ２面上にも形成された図示し
ない共通電極と、引き出し電極６３０により導通してい
る。

【０１１９】このような振動子６０１においても、角速
度検出電極６２２及び６２３もしくは、引き出し電極６
２４、６２５もしくは、パット電極６２６に、故障診断
用信号がのるように、例えば、Ｘ１面上に診断用電極Ｊ
Ｓ１を設けることにより、上記第３実施形態と同様に、
断線を検出することが可能となる。なお、振動子６０１
上の各電極と制御回路（図示せず）との信号の入出力
は、図２５に示す様に、ワイヤーＷ２０〜Ｗ２４及びタ
ーミナルＴ２０〜２４により行なうことができる。

【０１２０】さらに、多脚音叉形状の振動子としては、
図２６に示すものでもよい。図２６は、上記第３実施形
態を例えばＨ型音叉形状の振動子７０１に適用した例を
示すもので、振動子７０１を前後左右からみた展開図で
ある。振動子７０１は、４本の平行な四角柱状のアーム
部７０２、７０３、７０４、７０５と連結部７０６とか
ら構成される。連結部７０６には、上記各実施形態に示
すような支持部（図示せず）が当接しており、この支持
部を介して振動子７０１は支持されている。

【０１２１】そして、図２６に示す様に、アーム部７０
２〜７０５の配列方向をｙ軸、アーム部７０２〜７０５
の長手方向をｚ軸、アーム部７０２〜７０５及び連結部
７０６の厚み方向をｘ軸としてｘｙｚ直交座標系が構成
される。なお、図２６の座標は（ａ）に対応したもので
ある。ここで、振動子７０１においてｘ軸と直交する面
のうち一側の面をＸ１面（図２６（ａ））、他側の面を
Ｘ２面（図２６（ｂ））とし、また、振動子７０１の外
周面であってｙ軸と直交する面のうち一側面（アーム部
７０３、７０５側の面）をＹ１面（図２６（ｃ））と
し、他側面（アーム部７０２、７０４側の面）をＹ２面
（図２６（ｄ））とする。

【０１２２】振動子７０１上に形成された電極構成は、
Ｘ１面に形成され片側一対のアーム部７０２、７０３を
駆動するための駆動電極７０７、Ｘ１面に形成され振動
状態をモニタするためのモニタ電極７０８、及び、角速
度検出電極（アーム部７０４のＹ２面側）７０９及び角
速度検出電極（アーム部７０５のＹ１面側）７１０を備
えた構成となっている。

【０１２３】そして、各角速度検出電極７０９、７１０
は、各々、引出し電極７１１、７１２を介してＸ１面上
のパット電極７１３、７１４に導通している。また、７
１５、７１６及び７１７は上記駆動、モニタ、角速度検
出電極７０７〜７１０の基準電位となる共通電極であ
り、各共通電極７１５〜７１７は、引出し電極７１８、
７１９によって導通されている。

【０１２４】本実施形態の作動は、図示しない制御回路
により次のように作動する。駆動電極７０７と共通電極
７１５間に交流電圧を印加することにより、片側一対の
アーム部７０２、７０３を、ｙ軸方向において互いに反
対方向に共振（駆動振動）させる。そのときの振幅とし
てモニタ電極７０８からの出力をモニターし、出力が一
定となるように自励制御発振（自励制御振動）させる。

【０１２５】次に、ｚ軸回りに角速度が入力された場
合、振動している片側一対のアーム部７０２、７０３に
発生するコリオリ力により、他側一対のアーム部７０
４、７０５も連成してｘ軸方向に振動する。この振動振
幅を、角速度検出電極７０９、７１０からの出力として
検出し、角速度を検出する。このような振動子７０１に
おいても、角速度検出電極７０９及び７１０もしくは、
引き出し電極７１１、７１２もしくは、パット電極７１
３、７１４に、故障診断用信号がのるように、例えば、
Ｘ１面上に診断用電極ＪＳ１０、ＪＳ１１を設けること
により、上記第３実施形態と同様に、断線を検出するこ
とが可能となる。

【０１２６】なお、上記図２５及び図２６において、振
動子６０１及び７０１は本発明の振動子に、駆動電極６
２０、７０７は本発明の駆動手段に、角速度検出電極６
２２、６２３、７０９、７１０は本発明の角速度検出手
段に、診断用電極ＪＳ１、ＪＳ１０、ＪＳ１１は本発明
の故障診断用信号入力手段に、それぞれ相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係る角速度セ
ンサを示す斜視図である。

【図２】図１の角速度センサにおける振動子上の電極構
成を示す展開図である。

【図３】上記第１実施形態に係る角速度センサの制御回
路のブロック図である。

【図４】上記第１実施形態における断線検出方法を示す
説明図である。

【図５】上記第１実施形態に係る角速度センサにおけ
る、診断用電極−角速度検出電極間の静電容量と、故障
診断用信号を診断用電極に印加した時に発生する電流−
電圧変換回路出力との関係を示すグラフである。

【図６】上記第１実施形態に係る角速度センサにおけ
る、診断用電極の面積と、診断用電極−角速度検出電極
間の静電容量との関係を示すグラフである。

【図７】上記第１実施形態に係る角速度センサにおけ
る、故障診断用信号と、故障診断用信号を診断用電極に
印加した時に発生する電流−電圧変換回路出力との関係
を示すグラフである。

【図８】上記第１実施形態に係る角速度センサにおける
振動子上の電極構成の他の例を示す展開図である。

【図９】上記第１実施形態に係る角速度センサの制御回
路の他の例を示すブロック図である。

【図１０】上記第２実施形態に係る角速度センサの制御
回路のブロック図である。

【図１１】上記第２実施形態における断線検出方法を示
す説明図である。

【図１２】上記第１及び第２実施形態に係る角速度セン
サの他の例を示す斜視図である。

【図１３】図１２の角速度センサにおける振動子上の電
極構成を示す展開図である。

【図１４】本発明の第３及び第４実施形態に係る角速度
センサを示す斜視図である。

【図１５】図１４の角速度センサにおける振動子上の電
極構成を示す展開図である。

【図１６】上記第３実施形態に係る角速度センサの制御
回路のブロック図である。

【図１７】上記第３実施形態における断線検出方法を示
す説明図である。

【図１８】上記第３実施形態に係る角速度センサの制御
回路の他の例を示すブロック図である。

【図１９】上記第４実施形態に係る角速度センサの制御
回路のブロック図である。

【図２０】上記第４実施形態における断線検出方法を示
す説明図である。

【図２１】上記第１実施形態の変形例を示す説明図であ
る。

【図２２】上記第１実施形態の他の変形例を示す説明図
である。

【図２３】上記第３実施形態の変形例を示す説明図であ
る。

【図２４】上記第３実施形態の他の変形例を示す説明図
である。

【図２５】上記第３実施形態を４脚音叉の振動子に適用
した例を示す説明図である。

【図２６】上記第３実施形態をＨ型音叉の振動子に適用
した例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…振動子、１１、１２…駆動電極、１７、１８…故障
診断用信号印加電極、１７ａ、１８ａ…補助駆動用電
極、２１、２２…角速度検出電極、２０５、３０４…バ
ンドパスフィルタ、２０６、３０７、３０８…振幅調整
器、２０７、２０８…電流−電圧変換回路、２０９…差
動回路、２１３、３１２…同期検波回路、Ａ１、Ｂ１、
Ｃ１、Ｄ１…駆動系、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２…検出
系、Ａ３１、Ｂ３１、Ｃ３１、Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ３１
…信号入力系、Ａ３２、Ｃ３２…信号検出系。

フロントページの続き (72)発明者 三浦 和彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 秋元 克英 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F105 BB20 CC01 CD02 CD06 CD11 CD13

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動子（１）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）を駆動す
   るための駆動手段（１１、１２）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）に入力さ
   れた角速度を検出するための角速度検出手段（２１、２
   ２）と、 前記駆動手段（１１、１２）と接続され、該駆動手段
   （１１、１２）に駆動用信号を入力して前記振動子
   （１）を励振する駆動回路（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）
   と、 前記角速度検出手段（２１、２２）と接続され、前記角
   速度検出手段（２１、２２）から前記振動子（１）の励
   振方向と直交する振動状態を検出し、該振動状態から所
   定軸回りの角速度を検出する角速度検出回路（２０７〜
   ２０９、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２）とを備えた角速度セ
   ンサにおいて、 前記振動子（１）に形成された故障診断用信号入力手段
   （１７、１８、１７ａ、１８ａ）と、 前記故障診断用信号入力手段（１７、１８、１７ａ、１
   ８ａ）に故障診断用信号を入力する信号入力回路（Ａ３
   １、Ｂ３１、Ｃ３１、Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）とを備
   え、 前記駆動手段（１１、１２）もしくは前記角速度検出手
   段（２１、２２）から前記故障診断用信号の入力に基づ
   いた信号を検出してセンサの故障診断を行うようにした
   ことを特徴とする角速度センサ。
2. 【請求項２】 振動子（１）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）を駆動す
   るための駆動手段（１１、１２）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）に入力さ
   れた角速度を検出するための角速度検出手段（２１、２
   ２）と、 前記駆動手段（１１、１２）と接続され、該駆動手段
   （１１、１２）に所定周波数（ｆｄ）の駆動用信号を入
   力して前記振動子（１）を励振する駆動回路（Ａ１、Ｃ
   １）と、 前記角速度検出手段（２１、２２）と接続され、前記角
   速度検出手段（２１、２２）から前記振動子（１）の励
   振方向と直交する振動状態を検出し、該振動状態から所
   定軸回りの角速度を検出する角速度検出回路（２０７〜
   ２０９、Ａ２、Ｃ２）とを備えた角速度センサにおい
   て、 前記振動子（１）に形成された故障診断用信号入力手段
   （１７、１８、１７ａ、１８ａ）と、 前記故障診断用信号入力手段（１７、１８、１７ａ、１
   ８ａ）に前記駆動用信号の所定周波数（ｆｄ）とは異な
   る周波数の故障診断用信号を入力する信号入力回路（Ａ
   ３１、Ｃ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）と、 前記駆動手段（１１、１２）もしくは前記角速度検出手
   段（２１、２２）から前記故障診断用信号の入力に基づ
   いた信号を検出してセンサの故障診断を行う故障検出回
   路（Ａ３２、Ｃ３２）とを備えることを特徴とする角速
   度センサ。
3. 【請求項３】 振動子（１）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）を駆動す
   るための駆動手段（１１、１２）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）に入力さ
   れた角速度を検出するための角速度検出手段（２１、２
   ２）と、 前記駆動手段（１１、１２）と接続され、該駆動手段
   （１１、１２）に所定周波数（ｆｄ）の駆動用信号を入
   力して前記振動子（１）を励振する駆動回路（Ｃ１、Ｄ
   １）と、 前記角速度検出手段（２１、２２）と接続され、前記角
   速度検出手段（２１、２２）から前記振動子（１）の励
   振方向と直交する振動状態を検出し、該振動状態から所
   定軸回りの角速度を検出する角速度検出回路（２０７〜
   ２０９、Ｃ２、Ｄ２）とを備えた角速度センサにおい
   て、 前記振動子（１）に形成された故障診断用信号入力手段
   （１７ａ、１８ａ）と、 前記故障診断用信号入力手段（１７ａ、１８ａ）に前記
   駆動用信号の所定周波数（ｆｄ）とは異なる周波数の故
   障診断用信号を、前記振動子（１）がその励振方向と直
   交する方向へ振動するように、入力する信号入力回路
   （Ｃ３１、Ｄ３１、Ｆ３１）と、 前記駆動手段（１１、１２）もしくは前記角速度検出手
   段（２１、２２）から前記故障診断用信号の入力に基づ
   いた信号を検出してセンサの故障診断を行う故障検出回
   路（Ｃ３２、Ｄ３２）とを備えることを特徴とする角速
   度センサ。
4. 【請求項４】 前記故障検出回路（Ａ３２、Ｃ３２）
   は、前記故障診断用信号の入力に基づいた信号を、前記
   故障診断用信号と同位相の信号を用いて同期検波する同
   期検波手段（２１２、３１２）を有することを特徴とす
   る請求項２または３に記載の角速度センサ。
5. 【請求項５】 前記故障検出回路（Ａ３２、Ｂ３２、Ｃ
   ３２、Ｄ３２）は、前記故障診断用信号の入力に基づい
   た信号の直流成分の変化を検出するものであることを特
   徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の角速
   度センサ。
6. 【請求項６】 前記信号入力回路（Ａ３１、Ｂ３１、Ｃ
   ３１、Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）は、前記駆動回路（Ａ
   １、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１）の駆動に用いられる内部信号を
   加工して前記故障診断用信号を生成することを特徴とす
   る請求項１ないし５のいずれか１つに記載の角速度セン
   サ。
7. 【請求項７】 前記駆動回路（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ
   １）は、前記振動子（１）の励振に基づくフィードバッ
   ク信号を用いて前記振動子（１）の励振方向への振幅制
   御を行うようになっており、 前記信号入力回路（Ａ３１、Ｂ３１、Ｃ３１、Ｄ３１、
   Ｅ３１、Ｆ３１）は、前記内部信号として前記フィード
   バック信号を用い前記故障診断用信号を生成することを
   特徴とする請求項６に記載の角速度センサ。
8. 【請求項８】 前記信号入力回路（Ａ３１、Ｃ３１、Ｅ
   ３１、Ｆ３１）は、前記故障診断用信号を生成するため
   に前記フィードバック信号の周波数（ｆｄ）を偶数倍と
   する周波数変換手段（２０４）を有することを特徴とす
   る請求項７に記載の角速度センサ。
9. 【請求項９】 前記信号入力回路（Ａ３１、Ｂ３１、Ｃ
   ３１、Ｄ３１）は、前記加工される内部信号を濾過する
   バンドパスフィルタ（２０５、３０４）を備えることを
   特徴とする請求項６ないし８のいずれか１つに記載の角
   速度センサ。
10. 【請求項１０】 前記信号入力回路（Ｅ３１、Ｆ３１）
    は、前記加工される内部信号中の直流電圧を可変とする
    直流電圧可変手段（５０１）を備えることを特徴とする
    請求項６ないし８のいずれか１つに記載の角速度セン
    サ。
11. 【請求項１１】 振動子（１）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）を駆動す
    るための駆動手段（１１、１２）と、 前記振動子（１）に形成され前記振動子（１）に入力さ
    れた角速度を検出するための角速度検出手段（２１、２
    ２）と、 前記駆動手段（１１、１２）と接続され、該駆動手段
    （１１、１２）に駆動用信号を入力して前記振動子
    （１）を励振する駆動回路（Ｂ１、Ｄ１）と、 前記角速度検出手段（２１、２２）と接続され、前記角
    速度検出手段（２１、２２）から前記振動子（１）の励
    振方向と直交する振動状態を検出し、該振動状態から所
    定軸回りの角速度を検出する角速度検出回路（２０７〜
    ２０９、Ｂ２、Ｄ２）とを備えた角速度センサにおい
    て、 前記振動子（１）に形成された故障診断用信号入力手段
    （１７、１８、１７ａ、１８ａ）と、 前記故障診断用信号入力手段（１７、１８、１７ａ、１
    ８ａ）に故障診断用信号を外部信号を基に断続的に入力
    する信号入力回路（Ｂ３１、Ｄ３１）とを備え、 前記駆動手段（１１、１２）もしくは前記角速度検出手
    段（２１、２２）から前記故障診断用信号の入力に基づ
    いた信号を検出してセンサの故障診断を行うようにした
    ことを特徴とする角速度センサ。
12. 【請求項１２】 前記故障診断用信号が前記振動子
    （１）の駆動用信号と同じ周波数であることを特徴とす
    る請求項１１に記載の角速度センサ。
13. 【請求項１３】 前記信号入力回路（Ａ３１、Ｂ３１、
    Ｃ３１、Ｄ３１、Ｅ３１、Ｆ３１）は、前記故障診断用
    信号の振幅を調整可能な振幅可変手段（２０６、３０
    ７、３０８）を備えることを特徴とする請求項１ないし
    １２のいずれか１つに記載の角速度センサ。