JP2000155028A - プラズマ式ヨーレートセンサ - Google Patents
プラズマ式ヨーレートセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ヨーレートのみを正確に検出することが可能な
プラズマ式ヨーレートセンサを提供する。 【解決手段】気密容器１がｚ軸周りに回動して、該気密
容器１にヨーレートが作用すると、プラズマの正イオン
と負イオンにそれぞれのコリオリ力が加わって、これら
の正イオンと負イオンが各検出電極３ａ，３ｂのうちの
相互に異なる側に交番して到達し、各検出電極３ａ，３
ｂ間に該ヨーレートに対応する差電圧が発生する。すな
わち、各検出電極３ａ，３ｂ間の差電圧に基づいて気密
容器１に作用したヨーレートを検出することができる。
プラズマ式ヨーレートセンサを提供する。 【解決手段】気密容器１がｚ軸周りに回動して、該気密
容器１にヨーレートが作用すると、プラズマの正イオン
と負イオンにそれぞれのコリオリ力が加わって、これら
の正イオンと負イオンが各検出電極３ａ，３ｂのうちの
相互に異なる側に交番して到達し、各検出電極３ａ，３
ｂ間に該ヨーレートに対応する差電圧が発生する。すな
わち、各検出電極３ａ，３ｂ間の差電圧に基づいて気密
容器１に作用したヨーレートを検出することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヨーレートを検出
するためのプラズマ式ヨーレートセンサに関する。
するためのプラズマ式ヨーレートセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のヨーレートセンサとしては、特開
平８−６１９５９号公報や特開平８−２２６９３１号公
報等に記載されたものがある。前者の特開平８−６１９
５９号公報には、半導体基板上に離間して配置された可
動電極を振動させ、この可動電極にヨーレートが加わっ
て、この可動電極がコリオリ力によって変位したとき
に、この変位に基づいてヨーレートを検出すると言う技
術が記載されている。
平８−６１９５９号公報や特開平８−２２６９３１号公
報等に記載されたものがある。前者の特開平８−６１９
５９号公報には、半導体基板上に離間して配置された可
動電極を振動させ、この可動電極にヨーレートが加わっ
て、この可動電極がコリオリ力によって変位したとき
に、この変位に基づいてヨーレートを検出すると言う技
術が記載されている。
【０００３】また、後者の特開平８−２２６９３１号公
報には、磁力等によって重錘体を円運動させておき、こ
の重錘体に作用するコリオリ力を検出して、ヨーレート
に対応する角速度を検出すると言う技術が記載されてい
る。
報には、磁力等によって重錘体を円運動させておき、こ
の重錘体に作用するコリオリ力を検出して、ヨーレート
に対応する角速度を検出すると言う技術が記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置のいずれにおいても、可動電極や重錘体に作用
したコリオリ力を検出する構造のため、線加速度の影響
を受け易く、ヨーレートのみを検出することはできなか
った。従って、その検出出力には、ヨーレートの他に線
加速度に基づく成分が含まれ、ヨーレートの誤検出の原
因となった。
来の装置のいずれにおいても、可動電極や重錘体に作用
したコリオリ力を検出する構造のため、線加速度の影響
を受け易く、ヨーレートのみを検出することはできなか
った。従って、その検出出力には、ヨーレートの他に線
加速度に基づく成分が含まれ、ヨーレートの誤検出の原
因となった。
【０００５】そこで、本発明は、上記従来の課題を解決
するためになされたものであり、ヨーレートのみを正確
に検出することが可能なプラズマ式ヨーレートセンサを
提供することを目的とする。
するためになされたものであり、ヨーレートのみを正確
に検出することが可能なプラズマ式ヨーレートセンサを
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】上記従来の課題を解決す
るために、本発明のプラズマ式ヨーレートセンサは、プ
ラズマを封入した気密容器と、前記気密容器内でプラズ
マを介在させて対向配置された一対の電圧印加電極と、
前記気密容器内でプラズマを介在させて対向配置された
一対の検出電極とを備え、前記各電圧印加電極間に電圧
を印加することによって、前記プラズマの正イオン及び
負イオンを移動させ、前記気密容器の回動に伴い前記各
検出電極間に生じた電圧を検出している。
るために、本発明のプラズマ式ヨーレートセンサは、プ
ラズマを封入した気密容器と、前記気密容器内でプラズ
マを介在させて対向配置された一対の電圧印加電極と、
前記気密容器内でプラズマを介在させて対向配置された
一対の検出電極とを備え、前記各電圧印加電極間に電圧
を印加することによって、前記プラズマの正イオン及び
負イオンを移動させ、前記気密容器の回動に伴い前記各
検出電極間に生じた電圧を検出している。
【０００７】本発明によれば、各電圧印加電極間に電圧
を印加することによって、気密容器内のプラズマの正イ
オン及び負イオンを移動させている。この状態で、気密
容器が回動すると、プラズマの正イオン及び負イオンに
相互に逆方向のコリオリ力が作用し、一方の検出電極に
正イオンが到達し、他方の検出電極に負イオンが到達す
る。コリオリ力の大きさに応じた量の正イオン及び負イ
オンがそれぞれの検出電極に到達するので、各検出電極
間には、コリオリ力の大きさに応じた電圧が発生する。
従って、この電圧を検出することによって、コリオリ力
に対応するヨーレートを検出することができる。
を印加することによって、気密容器内のプラズマの正イ
オン及び負イオンを移動させている。この状態で、気密
容器が回動すると、プラズマの正イオン及び負イオンに
相互に逆方向のコリオリ力が作用し、一方の検出電極に
正イオンが到達し、他方の検出電極に負イオンが到達す
る。コリオリ力の大きさに応じた量の正イオン及び負イ
オンがそれぞれの検出電極に到達するので、各検出電極
間には、コリオリ力の大きさに応じた電圧が発生する。
従って、この電圧を検出することによって、コリオリ力
に対応するヨーレートを検出することができる。
【０００８】また、本発明のプラズマ式ヨーレートセン
サは、磁界を発生する磁界発生手段と、プラズマを封入
した気密容器と、前記気密容器内でプラズマを介在させ
て配置された内側環状電極及び外側環状電極とを備え、
前記気密容器及び前記磁界発生手段の回動に伴い前記内
側環状電極及び前記外側環状電極間に生じた電圧を検出
している。
サは、磁界を発生する磁界発生手段と、プラズマを封入
した気密容器と、前記気密容器内でプラズマを介在させ
て配置された内側環状電極及び外側環状電極とを備え、
前記気密容器及び前記磁界発生手段の回動に伴い前記内
側環状電極及び前記外側環状電極間に生じた電圧を検出
している。
【０００９】本発明によれば、気密容器及び磁界発生手
段が回動すると、該気密容器内のプラズマの正イオン及
び負イオンが磁界発生手段によって発生された磁界（磁
束）を横切るので、正イオン及び負イオンにローレンツ
力が作用し、一方の検出電極に正イオンが到達し、他方
の検出電極に負イオンが到達する。気密容器の角速度に
応じて正イオン及び負イオンが横切る磁束の量が決ま
り、この磁束の量に応じてローレンツ力の大きさが決ま
り、このローレンツ力の大きさに応じた量の正イオン並
びに負イオンがそれぞれの検出電極に到達するので、各
検出電極間には、気密容器の角速度に応じた電圧が発生
する。従って、この電圧を検出することによって、ヨー
レートを検出することができる。
段が回動すると、該気密容器内のプラズマの正イオン及
び負イオンが磁界発生手段によって発生された磁界（磁
束）を横切るので、正イオン及び負イオンにローレンツ
力が作用し、一方の検出電極に正イオンが到達し、他方
の検出電極に負イオンが到達する。気密容器の角速度に
応じて正イオン及び負イオンが横切る磁束の量が決ま
り、この磁束の量に応じてローレンツ力の大きさが決ま
り、このローレンツ力の大きさに応じた量の正イオン並
びに負イオンがそれぞれの検出電極に到達するので、各
検出電極間には、気密容器の角速度に応じた電圧が発生
する。従って、この電圧を検出することによって、ヨー
レートを検出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１１】図１は、本発明のプラズマ式ヨーレートセ
ンサの第１実施形態を示すブロック図である。図１にお
いて、気密容器１は、例えばガラス製であって、その内
部に希薄ガスが封入されている。この希薄ガスとして
は、Ｎe（数百Torr、Ａr又はＮ 2を少量添加）、Ａr、Ｈ
e、Ｈg（５〜１０×１０-3Torr、Ａrを２〜３Torr添
加）、Ｎa（４×１０-3Torr、Ｎe−Ａr混合ガス）等が
ある。また、気密容器１内には、一対の放電電極２ａ，
２ｂ、及び一対の検出電極３ａ，３ｂがそれぞれ対向配
置されている。各放電電極２ａ，２ｂの対向方向と各検
出電極３ａ，３ｂの対向方向は、相互に直交している。
ンサの第１実施形態を示すブロック図である。図１にお
いて、気密容器１は、例えばガラス製であって、その内
部に希薄ガスが封入されている。この希薄ガスとして
は、Ｎe（数百Torr、Ａr又はＮ 2を少量添加）、Ａr、Ｈ
e、Ｈg（５〜１０×１０-3Torr、Ａrを２〜３Torr添
加）、Ｎa（４×１０-3Torr、Ｎe−Ａr混合ガス）等が
ある。また、気密容器１内には、一対の放電電極２ａ，
２ｂ、及び一対の検出電極３ａ，３ｂがそれぞれ対向配
置されている。各放電電極２ａ，２ｂの対向方向と各検
出電極３ａ，３ｂの対向方向は、相互に直交している。
【００１２】駆動電圧源４は、交流電圧を各放電電極２
ａ，２ｂに印加している。これによって、各放電電極２
ａ，２ｂ間で放電が生じて、気密容器１内の希薄ガスが
電離し、プラズマが形成される。また、放電電極２ｂが
正電圧と負電圧に交互に入れ替わるので、プラズマの正
イオンと負イオンは、各放電電極２ａ，２ｂへと交互に
引き付けられ、交流電圧の半周期毎にそれぞれの移動方
向を反転して、各放電電極２ａ，２ｂ間でｘ軸の方向に
往復移動する。プラズマの正イオンと負イオンの移動方
向は、常に反対の方向となる。
ａ，２ｂに印加している。これによって、各放電電極２
ａ，２ｂ間で放電が生じて、気密容器１内の希薄ガスが
電離し、プラズマが形成される。また、放電電極２ｂが
正電圧と負電圧に交互に入れ替わるので、プラズマの正
イオンと負イオンは、各放電電極２ａ，２ｂへと交互に
引き付けられ、交流電圧の半周期毎にそれぞれの移動方
向を反転して、各放電電極２ａ，２ｂ間でｘ軸の方向に
往復移動する。プラズマの正イオンと負イオンの移動方
向は、常に反対の方向となる。
【００１３】また、駆動電圧源４の交流電圧は、９０°
位相遅延器５によって後述する各検出電極３ａ，３ｂ間
の差電圧（交流）の位相と整合されてから、コンパレー
タ６に加えられる。このコンパレータ６は、正負に交番
する交流電圧に応答して、該交流電圧に同期する方形波
信号を出力する。この方形波信号は、第１サンプリング
回路７に加えられると共に、反転回路８を介して第２サ
ンプリング回路９に加えられる。これに応答して、第１
及び第２サンプリング回路７，９は、交流電圧の半周期
毎に交互にサンプリングを行う。
位相遅延器５によって後述する各検出電極３ａ，３ｂ間
の差電圧（交流）の位相と整合されてから、コンパレー
タ６に加えられる。このコンパレータ６は、正負に交番
する交流電圧に応答して、該交流電圧に同期する方形波
信号を出力する。この方形波信号は、第１サンプリング
回路７に加えられると共に、反転回路８を介して第２サ
ンプリング回路９に加えられる。これに応答して、第１
及び第２サンプリング回路７，９は、交流電圧の半周期
毎に交互にサンプリングを行う。
【００１４】一方、差動増幅器１１は、各検出電極３
ａ，３ｂに接続されており、該各検出電極３ａ，３ｂ間
の差電圧（交流）を出力する。この交流の差電圧は、バ
ンドパスフィルター１２によってＤＣ成分及び高周波成
分を取り除かれ、増幅器１３によって増幅されてから、
第１サンプリング回路７に加えられると共に、反転回路
１４を介して第２サンプリング回路９に加えられる。
ａ，３ｂに接続されており、該各検出電極３ａ，３ｂ間
の差電圧（交流）を出力する。この交流の差電圧は、バ
ンドパスフィルター１２によってＤＣ成分及び高周波成
分を取り除かれ、増幅器１３によって増幅されてから、
第１サンプリング回路７に加えられると共に、反転回路
１４を介して第２サンプリング回路９に加えられる。
【００１５】第１及び第２サンプリング回路７，９は、
上記交流の差電圧をバンドパスフィルター１２、増幅器
１３及び反転回路１４を通じて交互にサンプリングす
る。この結果として、第１及び第２サンプリング回路
７，９からは脈流電圧が出力され、この脈流電圧が整流
器１５によって更に整流され、増幅器１６によって増幅
されてから出力される。
上記交流の差電圧をバンドパスフィルター１２、増幅器
１３及び反転回路１４を通じて交互にサンプリングす
る。この結果として、第１及び第２サンプリング回路
７，９からは脈流電圧が出力され、この脈流電圧が整流
器１５によって更に整流され、増幅器１６によって増幅
されてから出力される。
【００１６】さて、この様な構成において、気密容器１
がｚ軸周りに回動して、該気密容器１にヨーレートが作
用すると、気密容器１内のプラズマの正イオンと負イオ
ンにはそれぞれのコリオリ力が加わる。これらの正イオ
ンと負イオンは、交流電圧に同期して、ｘ軸に沿って相
互に反対方向に往復移動しているので、それぞれのコリ
オリ力もｙ軸に沿って相互に異なるそれぞれの方向に作
用する。この結果、正イオン及び負イオンは、交流電圧
の半周期毎にそれぞれの移動方向を反転して、各検出電
極３ａ，３ｂのうちの相互に異なる側に交番して到達す
る。つまり、正イオンが検出電極３ａに到達するとき
に、負イオンが検出電極３ｂに到達し、正イオンが検出
電極３ｂに到達するときに、負イオンが検出電極３ａに
到達する。従って、各検出電極３ａ，３ｂ間の差電圧の
極性は、交流電圧の半周期毎に反転している。
がｚ軸周りに回動して、該気密容器１にヨーレートが作
用すると、気密容器１内のプラズマの正イオンと負イオ
ンにはそれぞれのコリオリ力が加わる。これらの正イオ
ンと負イオンは、交流電圧に同期して、ｘ軸に沿って相
互に反対方向に往復移動しているので、それぞれのコリ
オリ力もｙ軸に沿って相互に異なるそれぞれの方向に作
用する。この結果、正イオン及び負イオンは、交流電圧
の半周期毎にそれぞれの移動方向を反転して、各検出電
極３ａ，３ｂのうちの相互に異なる側に交番して到達す
る。つまり、正イオンが検出電極３ａに到達するとき
に、負イオンが検出電極３ｂに到達し、正イオンが検出
電極３ｂに到達するときに、負イオンが検出電極３ａに
到達する。従って、各検出電極３ａ，３ｂ間の差電圧の
極性は、交流電圧の半周期毎に反転している。
【００１７】また、気密容器１の角速度が大きく、該気
密容器１に作用するヨーレートが大きい程、プラズマの
正イオンと負イオンに加わるコリオリ力も大きくなるの
で、各検出電極３ａ，３ｂに到達する正イオンの量及び
負イオンの量が増加し、各検出電極３ａ，３ｂ間の差電
圧が大きくなる。従って、各検出電極３ａ，３ｂ間の差
電圧は、ヨーレートの大きさに対応している。
密容器１に作用するヨーレートが大きい程、プラズマの
正イオンと負イオンに加わるコリオリ力も大きくなるの
で、各検出電極３ａ，３ｂに到達する正イオンの量及び
負イオンの量が増加し、各検出電極３ａ，３ｂ間の差電
圧が大きくなる。従って、各検出電極３ａ，３ｂ間の差
電圧は、ヨーレートの大きさに対応している。
【００１８】第１サンプリング回路７は、交流の差電圧
を入力し、第２サンプリング回路９は、該交流の差電圧
を反転して入力している。また、第１及び第２サンプリ
ング回路７，９は、交流電圧の半周期毎に交互にサンプ
リングを行っている。この結果、第１及び第２サンプリ
ング回路７，９からは、脈流電圧が出力され、この脈流
電圧が整流器１５及び増幅器１６を通じ直流電圧となっ
て取り出される。この直流電圧は、差電圧に比例するの
で、ヨーレートの大きさに対応している。また、この直
流電圧の極性は、ヨーレートの方向に対応している。従
って、この直流電圧に基づいてヨーレートの大きさと方
向を検出することができる。
を入力し、第２サンプリング回路９は、該交流の差電圧
を反転して入力している。また、第１及び第２サンプリ
ング回路７，９は、交流電圧の半周期毎に交互にサンプ
リングを行っている。この結果、第１及び第２サンプリ
ング回路７，９からは、脈流電圧が出力され、この脈流
電圧が整流器１５及び増幅器１６を通じ直流電圧となっ
て取り出される。この直流電圧は、差電圧に比例するの
で、ヨーレートの大きさに対応している。また、この直
流電圧の極性は、ヨーレートの方向に対応している。従
って、この直流電圧に基づいてヨーレートの大きさと方
向を検出することができる。
【００１９】この様に本実施形態では、気密容器１がｚ
軸周りに回動して、該気密容器１にヨーレートが作用す
ると、プラズマの正イオンと負イオンにそれぞれのコリ
オリ力が加わって、これらの正イオンと負イオンが各検
出電極３ａ，３ｂのうちの相互に異なる側に交番して到
達し、各検出電極３ａ，３ｂ間に該ヨーレートに対応す
る差電圧が発生する。従って、各検出電極３ａ，３ｂ間
の差電圧に基づいて気密容器１に作用したヨーレートを
検出することができる。
軸周りに回動して、該気密容器１にヨーレートが作用す
ると、プラズマの正イオンと負イオンにそれぞれのコリ
オリ力が加わって、これらの正イオンと負イオンが各検
出電極３ａ，３ｂのうちの相互に異なる側に交番して到
達し、各検出電極３ａ，３ｂ間に該ヨーレートに対応す
る差電圧が発生する。従って、各検出電極３ａ，３ｂ間
の差電圧に基づいて気密容器１に作用したヨーレートを
検出することができる。
【００２０】また、気密容器１に線加速度が作用したと
きには、正イオンと負イオンがそれぞれ一方向にのみ移
動し、各検出電極３ａ，３ｂのいずれにおいても、正イ
オンと負イオンが同じ量だけ到達するので、検出電極上
で、線加速度に基づく信号成分がキャンセルされる。
きには、正イオンと負イオンがそれぞれ一方向にのみ移
動し、各検出電極３ａ，３ｂのいずれにおいても、正イ
オンと負イオンが同じ量だけ到達するので、検出電極上
で、線加速度に基づく信号成分がキャンセルされる。
【００２１】図２は、本発明のプラズマ式ヨーレートセ
ンサの第２実施形態を示す概略構成図である。
ンサの第２実施形態を示す概略構成図である。
【００２２】本実施形態では、気密容器２１に希薄ガス
を封入し、この気密容器２１内に、一対の放電電極２２
ａ，２２ｂ、一対の第１検出電極２３ａ，２３ｂ及び一
対の第２検出電極２４ａ，２４ｂをそれぞれ対向配置し
ている。
を封入し、この気密容器２１内に、一対の放電電極２２
ａ，２２ｂ、一対の第１検出電極２３ａ，２３ｂ及び一
対の第２検出電極２４ａ，２４ｂをそれぞれ対向配置し
ている。
【００２３】駆動電圧源２５は、各放電電極２２ａ，２
２ｂ間に電圧を印加して、放電を発生させ、気密容器２
１内にプラズマを形成する。また、各放電電極２２ａ，
２２ｂが正電圧と負電圧に交互に入れ替わるので、プラ
ズマの正イオンと負イオンは、各放電電極２２ａ，２２
ｂへと交互に引き付けられ、各放電電極２２ａ，２２ｂ
間でｘ軸の方向に往復移動する。
２ｂ間に電圧を印加して、放電を発生させ、気密容器２
１内にプラズマを形成する。また、各放電電極２２ａ，
２２ｂが正電圧と負電圧に交互に入れ替わるので、プラ
ズマの正イオンと負イオンは、各放電電極２２ａ，２２
ｂへと交互に引き付けられ、各放電電極２２ａ，２２ｂ
間でｘ軸の方向に往復移動する。
【００２４】気密容器２１がｚ軸周りに回動して、該気
密容器２１にヨーレートが作用すると、プラズマの正イ
オンと負イオンが各第１検出電極２３ａ，２３ｂのうち
の相互に異なる側に交番して到達し、各第１検出電極２
３ａ，２３ｂ間に該ヨーレートに対応する差電圧が発生
する。
密容器２１にヨーレートが作用すると、プラズマの正イ
オンと負イオンが各第１検出電極２３ａ，２３ｂのうち
の相互に異なる側に交番して到達し、各第１検出電極２
３ａ，２３ｂ間に該ヨーレートに対応する差電圧が発生
する。
【００２５】また、気密容器２１がｙ軸周りに回動し
て、該気密容器２１にヨーレートが作用すると、プラズ
マの正イオンと負イオンが各第２検出電極２４ａ，２４
ｂのうちの相互に異なる側に交番して到達し、各第２検
出電極２４ａ，２４ｂ間に該ヨーレートに対応する差電
圧が発生する。
て、該気密容器２１にヨーレートが作用すると、プラズ
マの正イオンと負イオンが各第２検出電極２４ａ，２４
ｂのうちの相互に異なる側に交番して到達し、各第２検
出電極２４ａ，２４ｂ間に該ヨーレートに対応する差電
圧が発生する。
【００２６】第１及び第２電圧検出回路２６，２７は、
図１の９０°位相遅延器５、コンパレータ６、第１及び
第２サンプリング回路７，９、反転回路８、差動増幅器
１１、バンドパスフィルター１２、増幅器１３、反転回
路１４、整流器１５及び増幅器１６等をそれぞれ備えて
いる。
図１の９０°位相遅延器５、コンパレータ６、第１及び
第２サンプリング回路７，９、反転回路８、差動増幅器
１１、バンドパスフィルター１２、増幅器１３、反転回
路１４、整流器１５及び増幅器１６等をそれぞれ備えて
いる。
【００２７】第１電圧検出回路２６は、気密容器２１の
ｚ軸周りの回動に伴う第１検出電極２３ａ，２３ｂ間の
差電圧に基づいて、ヨーレートに対応する直流電圧を形
成して出力し、また第２電圧検出回路２７は、気密容器
２１のｙ軸周りの回動に伴う第２検出電極２４ａ，２４
ｂ間の差電圧に基づいて、ヨーレートに対応する直流電
圧を形成して出力する。
ｚ軸周りの回動に伴う第１検出電極２３ａ，２３ｂ間の
差電圧に基づいて、ヨーレートに対応する直流電圧を形
成して出力し、また第２電圧検出回路２７は、気密容器
２１のｙ軸周りの回動に伴う第２検出電極２４ａ，２４
ｂ間の差電圧に基づいて、ヨーレートに対応する直流電
圧を形成して出力する。
【００２８】従って、本実施形態では、ｚ軸周りの回動
に伴うヨーレートだけでなく、ｙ軸周りの回動に伴うヨ
ーレートをも同時に検出することができる。
に伴うヨーレートだけでなく、ｙ軸周りの回動に伴うヨ
ーレートをも同時に検出することができる。
【００２９】図３（ａ）は、本発明のプラズマ式ヨーレ
ートセンサの第３実施形態を示す平面図、図３（ｂ）
は、該センサを示す断面図である。
ートセンサの第３実施形態を示す平面図、図３（ｂ）
は、該センサを示す断面図である。
【００３０】本実施形態では、平板体３１に、多数の気
密小室３２を形成して、これらの気密小室３２に希薄ガ
スを封入している。各気密小室３２のいずれにおいて
も、図２のセンサと同様に、一対の第１検出電極２３
ａ，２３ｂ及び一対の第２検出電極２４ａ，２４ｂをそ
れぞれ対向配置している。各気密小室３２の第１検出電
極２３ａ，２３ｂを直列接続し、各気密小室３２の第２
検出電極２４ａ，２４ｂを直列接続している。また、各
気密小室３２の上下には、一対の放電電極２２ａ，２２
ｂを配置している。
密小室３２を形成して、これらの気密小室３２に希薄ガ
スを封入している。各気密小室３２のいずれにおいて
も、図２のセンサと同様に、一対の第１検出電極２３
ａ，２３ｂ及び一対の第２検出電極２４ａ，２４ｂをそ
れぞれ対向配置している。各気密小室３２の第１検出電
極２３ａ，２３ｂを直列接続し、各気密小室３２の第２
検出電極２４ａ，２４ｂを直列接続している。また、各
気密小室３２の上下には、一対の放電電極２２ａ，２２
ｂを配置している。
【００３１】駆動電圧源２５は、各放電電極２２ａ，２
２ｂ間に交流電圧を印加し、各気密小室３２毎に、プラ
ズマを形成し、プラズマの正イオンと負イオンをｘ軸の
方向に往復移動させている。
２ｂ間に交流電圧を印加し、各気密小室３２毎に、プラ
ズマを形成し、プラズマの正イオンと負イオンをｘ軸の
方向に往復移動させている。
【００３２】第１及び第２電圧検出回路２６，２７は、
図１の９０°位相遅延器５、コンパレータ６、第１及び
第２サンプリング回路７，９、反転回路８、差動増幅器
１１、バンドパスフィルター１２、増幅器１３、反転回
路１４、整流器１５及び増幅器１６等をそれぞれ備えて
いる。第１電圧検出回路２６は、直列接続された各気密
小室３２の第１検出電極２３ａ，２３ｂ全体の電位差を
差電圧として検出し、ｚ軸周りの回動に伴うヨーレート
に対応する直流電圧を形成して出力する。第２電圧検出
回路２７は、直列接続された各気密小室３２の第２検出
電極２４ａ，２４ｂ全体の電位差を差電圧として検出
し、ｙ軸周りの回動に伴うヨーレートに対応する直流電
圧を形成して出力する。
図１の９０°位相遅延器５、コンパレータ６、第１及び
第２サンプリング回路７，９、反転回路８、差動増幅器
１１、バンドパスフィルター１２、増幅器１３、反転回
路１４、整流器１５及び増幅器１６等をそれぞれ備えて
いる。第１電圧検出回路２６は、直列接続された各気密
小室３２の第１検出電極２３ａ，２３ｂ全体の電位差を
差電圧として検出し、ｚ軸周りの回動に伴うヨーレート
に対応する直流電圧を形成して出力する。第２電圧検出
回路２７は、直列接続された各気密小室３２の第２検出
電極２４ａ，２４ｂ全体の電位差を差電圧として検出
し、ｙ軸周りの回動に伴うヨーレートに対応する直流電
圧を形成して出力する。
【００３３】ここでは、各気密小室３２の第１検出電極
２３ａ，２３ｂを直列接続し、各気密小室３２の第２検
出電極２４ａ，２４ｂを直列接続しているので、それぞ
れ大きな差電圧が発生し、該各差電圧の検出が容易であ
る。
２３ａ，２３ｂを直列接続し、各気密小室３２の第２検
出電極２４ａ，２４ｂを直列接続しているので、それぞ
れ大きな差電圧が発生し、該各差電圧の検出が容易であ
る。
【００３４】尚、各気密小室３２の第１検出電極２３
ａ，２３ｂあるいは各気密小室３２の第２検出電極２４
ａ，２４ｂを並列接続すれば、各気密小室３２の第１検
出電極２３ａ，２３ｂに、あるいは各気密小室３２の第
２検出電極２４ａ，２４ｂに大きな電流を発生させるこ
とができる。あるいは、直列接続と並列接続を適宜に組
み合わせて、電圧と電流を共に大きくしても良い。
ａ，２３ｂあるいは各気密小室３２の第２検出電極２４
ａ，２４ｂを並列接続すれば、各気密小室３２の第１検
出電極２３ａ，２３ｂに、あるいは各気密小室３２の第
２検出電極２４ａ，２４ｂに大きな電流を発生させるこ
とができる。あるいは、直列接続と並列接続を適宜に組
み合わせて、電圧と電流を共に大きくしても良い。
【００３５】図４（ａ）は、本発明のプラズマ式ヨーレ
ートセンサの第４実施形態を示す概略構成図、図４
（ｂ）は、該センサを示す断面図である。
ートセンサの第４実施形態を示す概略構成図、図４
（ｂ）は、該センサを示す断面図である。
【００３６】図４（ａ），（ｂ）において、気密容器４
１は、例えば円筒形のガラス製であって、その内部に希
薄ガスが封入されており、この希薄ガスが電離して、プ
ラズマが形成されている。プラズマは、放電によって形
成しても良いし、他の方法によって形成しても構わな
い。放電によってプラズマを形成する場合には、気密容
器４１内に一対の放電電極（図示せず）を配置する必要
がある。
１は、例えば円筒形のガラス製であって、その内部に希
薄ガスが封入されており、この希薄ガスが電離して、プ
ラズマが形成されている。プラズマは、放電によって形
成しても良いし、他の方法によって形成しても構わな
い。放電によってプラズマを形成する場合には、気密容
器４１内に一対の放電電極（図示せず）を配置する必要
がある。
【００３７】気密容器４１内には、内側環状検出電極４
２と外側環状検出電極４３が配置されている。また、気
密容器４１は、２枚のドーナッツ型永久磁石４４，４５
間に配置されている。
２と外側環状検出電極４３が配置されている。また、気
密容器４１は、２枚のドーナッツ型永久磁石４４，４５
間に配置されている。
【００３８】電圧検出器４６は、内側環状検出電極４２
と外側環状検出電極４３間の差電圧を検出する。
と外側環状検出電極４３間の差電圧を検出する。
【００３９】この様な構成において、気密容器４１及び
各ドーナッツ型永久磁石４４，４５が矢印の方向に回動
すると、気密容器４１内のプラズマの正イオンと負イオ
ンは、各ドーナッツ型永久磁石４４，４５間の磁界を横
切るので、ローレンツ力を受けて移動する。正イオンに
作用するローレンツ力の方向と負イオンに作用するロー
レンツ力の方向は、相互に異なり、正イオンと負イオン
が相互に異なる方向に移動する。例えば、正イオンが外
側環状検出電極４３方向に移動するならば、負イオンが
内側環状検出電極４２方向に移動する。従って、気密容
器４１が回動して、気密容器４１にヨーレートが作用し
たときには、内側環状検出電極４２と外側環状検出電極
４３間に電圧が発生する。
各ドーナッツ型永久磁石４４，４５が矢印の方向に回動
すると、気密容器４１内のプラズマの正イオンと負イオ
ンは、各ドーナッツ型永久磁石４４，４５間の磁界を横
切るので、ローレンツ力を受けて移動する。正イオンに
作用するローレンツ力の方向と負イオンに作用するロー
レンツ力の方向は、相互に異なり、正イオンと負イオン
が相互に異なる方向に移動する。例えば、正イオンが外
側環状検出電極４３方向に移動するならば、負イオンが
内側環状検出電極４２方向に移動する。従って、気密容
器４１が回動して、気密容器４１にヨーレートが作用し
たときには、内側環状検出電極４２と外側環状検出電極
４３間に電圧が発生する。
【００４０】気密容器４１の角速度が大きく、該気密容
器４１に作用するヨーレートが大きい程、正イオンと負
イオンが横切る磁束の量は大きくなる。この磁束の量に
応じてローレンツ力の大きさが決まり、このローレンツ
力の大きさに応じた量の正イオン並びに負イオンが各検
出電極４２，４３にそれぞれ到達するので、各検出電極
４２，４３間には、気密容器４１のヨーレートの大きさ
に応じた差電圧が発生する。また、この差電圧の極性
は、ヨーレートの方向に対応している。電圧検出器４５
は、各検出電極４２，４３間の差電圧、つまりヨーレー
トの大きさと方向に応じた差電圧を検出して出力する。
器４１に作用するヨーレートが大きい程、正イオンと負
イオンが横切る磁束の量は大きくなる。この磁束の量に
応じてローレンツ力の大きさが決まり、このローレンツ
力の大きさに応じた量の正イオン並びに負イオンが各検
出電極４２，４３にそれぞれ到達するので、各検出電極
４２，４３間には、気密容器４１のヨーレートの大きさ
に応じた差電圧が発生する。また、この差電圧の極性
は、ヨーレートの方向に対応している。電圧検出器４５
は、各検出電極４２，４３間の差電圧、つまりヨーレー
トの大きさと方向に応じた差電圧を検出して出力する。
【００４１】また、内側環状検出電極４２と外側環状検
出電極４３が共に環状であるため、線加速度の影響を受
けずに済む。すなわち、気密容器４１に線加速度が作用
したときには、正イオンと負イオンがそれぞれ一方向に
のみ移動し、各環状検出電極４２，４３のいずれにおい
ても、正イオンと負イオンが同じ量だけ到達するので、
環状検出電極上で、線加速度に基づく信号成分がキャン
セルされる。
出電極４３が共に環状であるため、線加速度の影響を受
けずに済む。すなわち、気密容器４１に線加速度が作用
したときには、正イオンと負イオンがそれぞれ一方向に
のみ移動し、各環状検出電極４２，４３のいずれにおい
ても、正イオンと負イオンが同じ量だけ到達するので、
環状検出電極上で、線加速度に基づく信号成分がキャン
セルされる。
【００４２】尚、本実施形態では、気密容器４１及び各
ドーナッツ型永久磁石４４，４５を回動させているが、
各ドーナッツ型永久磁石４４，４５のみを回動させても
良い。
ドーナッツ型永久磁石４４，４５を回動させているが、
各ドーナッツ型永久磁石４４，４５のみを回動させても
良い。
【００４３】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、各
電圧印加電極間に電圧を印加することによって、気密容
器内のプラズマの正イオン及び負イオンを移動させてい
る。この状態で、気密容器が回動すると、プラズマの正
イオン及び負イオンに相互に逆方向のコリオリ力が作用
し、一方の検出電極に正イオンが到達し、他方の検出電
極に負イオンが到達する。コリオリ力の大きさに応じた
量の正イオン及び負イオンがそれぞれの検出電極に到達
するので、各検出電極間には、コリオリ力の大きさに応
じた電圧が発生する。従って、この電圧を検出すること
によって、コリオリ力に対応するヨーレートを検出する
ことができる。
電圧印加電極間に電圧を印加することによって、気密容
器内のプラズマの正イオン及び負イオンを移動させてい
る。この状態で、気密容器が回動すると、プラズマの正
イオン及び負イオンに相互に逆方向のコリオリ力が作用
し、一方の検出電極に正イオンが到達し、他方の検出電
極に負イオンが到達する。コリオリ力の大きさに応じた
量の正イオン及び負イオンがそれぞれの検出電極に到達
するので、各検出電極間には、コリオリ力の大きさに応
じた電圧が発生する。従って、この電圧を検出すること
によって、コリオリ力に対応するヨーレートを検出する
ことができる。
【００４４】更に、気密容器に線加速度が作用しても、
線加速度に基づく信号成分を容易にキャンセルすること
ができる。
線加速度に基づく信号成分を容易にキャンセルすること
ができる。
【００４５】また、本発明によれば、気密容器及び磁界
発生手段が回動すると、該気密容器内のプラズマの正イ
オン及び負イオンが磁界発生手段によって発生された磁
界（磁束）を横切るので、正イオン及び負イオンローレ
ンツ力が作用し、一方の検出電極に正イオンが到達し、
他方の検出電極に負イオンが到達する。気密容器の角速
度に応じて正イオン及び負イオンが横切る磁束の量が決
まり、この磁束の量に応じてローレンツ力の大きさが決
まり、このローレンツ力の大きさに応じた量の正イオン
並びに負イオンがそれぞれの検出電極に到達するので、
各検出電極間には、気密容器の角速度に応じた電圧が発
生する。従って、この電圧を検出することによって、ヨ
ーレートを検出することができる。
発生手段が回動すると、該気密容器内のプラズマの正イ
オン及び負イオンが磁界発生手段によって発生された磁
界（磁束）を横切るので、正イオン及び負イオンローレ
ンツ力が作用し、一方の検出電極に正イオンが到達し、
他方の検出電極に負イオンが到達する。気密容器の角速
度に応じて正イオン及び負イオンが横切る磁束の量が決
まり、この磁束の量に応じてローレンツ力の大きさが決
まり、このローレンツ力の大きさに応じた量の正イオン
並びに負イオンがそれぞれの検出電極に到達するので、
各検出電極間には、気密容器の角速度に応じた電圧が発
生する。従って、この電圧を検出することによって、ヨ
ーレートを検出することができる。
【００４６】更に、気密容器に線加速度が作用しても、
線加速度に基づく信号成分を容易にキャンセルすること
ができる。
線加速度に基づく信号成分を容易にキャンセルすること
ができる。
【図１】本発明のプラズマ式ヨーレートセンサの第１実
施形態を示すブロック図である。
施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明のプラズマ式ヨーレートセンサの第２実
施形態を示す概略構成図である。
施形態を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）は本発明のプラズマ式ヨーレートセンサ
の第３実施形態を示す平面図、（ｂ）は該センサを示す
断面図である。
の第３実施形態を示す平面図、（ｂ）は該センサを示す
断面図である。
【図４】（ａ）は本発明のプラズマ式ヨーレートセンサ
の第４実施形態を示す平面図、（ｂ）は該センサを示す
断面図である。
の第４実施形態を示す平面図、（ｂ）は該センサを示す
断面図である。
１，２１，４１ 気密容器 ２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ 放電電極 ３ａ，３ｂ 検出電極 ４，２５ 駆動電圧源 ５ ９０°位相遅延器 ６ コンパレータ ７ 第１サンプリング回路 ８，１４ 反転回路 ９ 第２サンプリング回路 １１ 差動増幅器 １２ バンドパスフィルター １３，１６ 増幅器 １５ 整流器 ２３ａ，２３ｂ 第１検出電極 ２４ａ，２４ｂ 第２検出電極 ２６ 第１電圧検出回路 ２７ 第２電圧検出回路 ３１ 平板体 ３２ 気密小室 ４２ 内側環状検出電極 ４３ 外側環状検出電極 ４４，４５ ドーナッツ型永久磁石 ４６ 電圧検出器
Claims (2)
- 【請求項１】 プラズマを封入した気密容器と、 前記気密容器内でプラズマを介在させて対向配置された
一対の電圧印加電極と、 前記気密容器内でプラズマを介在させて対向配置された
一対の検出電極とを備え、 前記各電圧印加電極間に電圧を印加することによって、
前記プラズマの正イオン及び負イオンを移動させ、前記
気密容器の回動に伴い前記各検出電極間に生じた電圧を
検出するプラズマ式ヨーレートセンサ。 - 【請求項２】 磁界を発生する磁界発生手段と、 プラズマを封入した気密容器と、 前記気密容器内でプラズマを介在させて配置された内側
環状電極及び外側環状電極とを備え、 前記気密容器及び前記磁界発生手段の回動に伴い前記内
側環状電極及び前記外側環状電極間に生じた電圧を検出
するプラズマ式ヨーレートセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33001898A JP2000155028A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | プラズマ式ヨーレートセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33001898A JP2000155028A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | プラズマ式ヨーレートセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155028A true JP2000155028A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18227861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33001898A Pending JP2000155028A (ja) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | プラズマ式ヨーレートセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000155028A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006347256A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Toyota Motor Corp | 挙動安定化装置の制御装置 |
| WO2019077829A1 (ja) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | 国立大学法人東京工業大学 | ジャイロ、角度計測方法 |
-
1998
- 1998-11-19 JP JP33001898A patent/JP2000155028A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006347256A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Toyota Motor Corp | 挙動安定化装置の制御装置 |
| JP4539451B2 (ja) * | 2005-06-14 | 2010-09-08 | トヨタ自動車株式会社 | 挙動安定化装置の制御装置 |
| WO2019077829A1 (ja) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | 国立大学法人東京工業大学 | ジャイロ、角度計測方法 |
| JPWO2019077829A1 (ja) * | 2017-10-18 | 2020-11-05 | 国立大学法人東京工業大学 | ジャイロ、角度計測方法 |
| US11466987B2 (en) | 2017-10-18 | 2022-10-11 | Tokyo Institute Of Technology | Gyroscope and angle measurement method |
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