JP2000187042A - Correction method for misalignment of multidimensional accelerometer and multidimensional acceleration measuring apparatus provided with the sensor - Google Patents

Correction method for misalignment of multidimensional accelerometer and multidimensional acceleration measuring apparatus provided with the sensor

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JP2000187042A
JP2000187042A JP11164933A JP16493399A JP2000187042A JP 2000187042 A JP2000187042 A JP 2000187042A JP 11164933 A JP11164933 A JP 11164933A JP 16493399 A JP16493399 A JP 16493399A JP 2000187042 A JP2000187042 A JP 2000187042A
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axis
sensor
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axes
misalignment
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Kenji Kuramoto
健次 倉本
Yoshiyuki Ando
芳之 安藤
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a correction method in which the error of a multidimensional accelerometer can be reduced by calculating respective correction output voltages which are computed by a specific expression on the basis of accelerations in directions of three right-angled axes and which correspond to two axes or three axes selected as respective detecting axes. SOLUTION: Accelerations in the directions of three axes, i.e., the X-axis, the Y-axis and the Z-axis which are at right angles to each other are detected. An expression is computed and processed. Respective correction output voltages which correspond respectively to two axes or three axes which are selected from the X-axis, the Y-axis and the Z-axis are detecting axes are found. In this case, sensor outputs are designated as VX to VZ, sensor sensitivities are designated as SFX to SFZ, and sensor output bias voltages are designated as VXB to VZB. In addition, misalignment angles which are formed by the sensitivity axis of a sensor corresponding to the sensor output VX with reference to the detecting axis Y and the detecting axis Z are sesignated as AAXY and AAXZ, misalignment angles which are formed by a sensor corresponding to the sensor output VY with reference to the detecting axis Z and the detecting axis Y are designated as AAYZ and AAYX, and misalignment angles which are formed by the sensitivity axis of a sensor with reference to the detecting axis X and the detecting axis Y are designated as AAZX and AAZY.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、多次元加速度セ
ンサのミスアライメント補正方法およびこのセンサを具
備する多次元加速度測定装置に関し、特に、2軸以上の
加速度を同時に検出する加速度センサの全軸のミスアラ
イメントを演算処理により補正する多次元加速度センサ
のミスアライメント補正方法およびこのセンサを具備す
る多次元加速度測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for correcting misalignment of a multi-dimensional acceleration sensor and a multi-dimensional acceleration measuring device provided with the sensor, and more particularly to a method for detecting acceleration of two or more axes simultaneously. The present invention relates to a method for correcting misalignment of a multidimensional acceleration sensor for correcting misalignment by arithmetic processing, and a multidimensional acceleration measuring device including the sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、1個のセンサで互いに直交する
X、Y、Z軸の内の選択された2軸或いは3軸方向の加
速度を検出する多次元加速度センサが開発使用されてい
る。この加速度センサの性能を表わすパラメータとして
は、以下の3個のパラメータがある。
2. Description of the Related Art In recent years, a multidimensional acceleration sensor has been developed and used which detects acceleration in two or three axes selected from X, Y and Z axes orthogonal to each other by one sensor. As parameters representing the performance of the acceleration sensor, there are the following three parameters.

【0003】 感度(Scale Factor):
単位入力当たりの出力をいう。 零G出力(バイアス):入力が零の時の出力をい
う。 ミスアライメント(Misalignment):
理想的入力軸に対する実際の入力軸との間の角度誤差を
いう。即ち、測定対称物体に対する加速度センサの取り
付け固定が理想的になされたとしても、加速度センサの
重錘についてみると、これが理想的入力軸に一致して取
り付け固定されたことにはならずに、理想的入力軸との
間に必ず僅かの角度誤差を有するに到る。この角度誤差
をミスアライメントと称している。
[0003] Sensitivity (Scale Factor):
Output per unit input. Zero G output (bias): An output when the input is zero. Misalignment:
It refers to the angular error between the ideal input axis and the actual input axis. That is, even if the mounting and fixing of the acceleration sensor to the object to be measured are ideally performed, the weight of the acceleration sensor does not mean that it is mounted and fixed in accordance with the ideal input axis. Always have a slight angular error with the target input shaft. This angle error is called misalignment.

【0004】互いに直交するX、Y、Z軸の3軸方向の
加速度を検出することができる3次元加速度センサが実
用に供されている。ここで、X、Y、Z軸出力の各入力
軸はX、Y、Z軸の正の向きとして、以下の説明をす
る。X軸出力について考えた場合、入力軸は理想的には
X軸に一致しているが、実際は図2に示される如くO
X’が入力軸である。この入力軸OX’は平面XOZお
よび平面XOYにOX1’とOX2’とに分解すること
ができる。X軸とOX1’のなす角度AAXZがX軸出力
のZ軸方向へのミスアライメントである。そして、X軸
とOX2’のなす角度AAXYがX軸出力のY軸方向への
ミスアライメントである。同様にY軸出力およびZ軸出
力についてもミスアライメントがある。ここで、AAij
はi軸出力の入力軸からj軸方向へのミスアライメント
を表わしており、AAは傾きの量である角度、即ち、ミ
スアライメントを示している。
A three-dimensional acceleration sensor capable of detecting accelerations in three X-, Y-, and Z-axes orthogonal to each other has been put to practical use. Here, the following description will be made assuming that the input axes of the X, Y, and Z axis outputs are positive directions of the X, Y, and Z axes. When considering the X-axis output, the input axis ideally coincides with the X-axis, but actually, as shown in FIG.
X 'is the input axis. This input axis OX ′ can be decomposed into a plane XOX and a plane XOY into OX1 ′ and OX2 ′. An angle AA XZ formed between the X axis and OX1 ′ is misalignment of the X axis output in the Z axis direction. Then, the angle AA XY of X-axis and OX2 'is misalignment in the Y-axis direction of the X axis output. Similarly, the Y-axis output and the Z-axis output also have misalignment. Where AA ij
Represents misalignment of the i-axis output from the input axis in the j-axis direction, and AA represents an angle which is the amount of inclination, that is, misalignment.

【0005】加速度センサの性能を示す上述したパラメ
ータは、重力加速度の±1g、0gを使用して簡単に算
出することができる。ここで、X軸出力のZ軸方向への
ミスアライメントAAXZを求めてみる。図3に示される
如く、X軸出力の入力軸がZ軸方向へAAだけ傾いてい
るものとする。
The above-mentioned parameters indicating the performance of the acceleration sensor can be easily calculated using ± 1 g and 0 g of the gravitational acceleration. Here, the misalignment AA XZ of the X-axis output in the Z-axis direction will be obtained. As shown in FIG. 3, it is assumed that the input axis of the X-axis output is inclined by AA in the Z-axis direction.

【0006】Y軸回りにθ=90°づつ回転させた時の
X軸出力Vθは次式の通りになる。 Vθ=SF×[α×sin(θ+AA)+B] α=重力加速度(1[g];g=9.8m/s2 ) θ=設定角度(0°、90°、180°、270°) SF=感度 B=バイアス 各設定角度における出力は、図4を参照して、 V0°=SF×[1×sin(0°+AA)+B] V90°=SF×[1×sin(90°+AA)+B] V180°=SF×[1×sin(180°+AA)+
B] V270°=SF×[1×sin(270°+AA)+
B] と表わされる。
The X-axis output V.theta. When rotated about the Y-axis by .theta. = 90.degree. Vθ = SF × [α × sin (θ + AA) + B] α = gravitational acceleration (1 [g]; g = 9.8 m / s 2 ) θ = set angle (0 °, 90 °, 180 °, 270 °) SF = Sensitivity B = Bias The output at each set angle is as follows: V 0 ° = SF × [1 × sin (0 ° + AA) + B] V 90 ° = SF × [1 × sin (90 ° + AA) ) + B] V 180 ° = SF × [1 × sin (180 ° + AA) +
B] V270 ° = SF × [1 × sin (270 ° + AA) +
B].

【0007】上式より、感度SF、バイアスB、ミスア
ライメントAAは下記の通りに求めることができる。A
A≒0の場合、sinAA≒AA、cosAA≒1と近
似することができるので、 SF=(V90°−V270°)/2 B=(V90°+V270°)/(2×SF)=(V0°+V
180°)/(2×SF) AA=(V0°−V180°)/(2×SF) となる。
From the above equation, the sensitivity SF, bias B, and misalignment AA can be obtained as follows. A
If A ≒ 0, it can be approximated as sinAA ≒ AA, cosAA ≒ 1, so that SF = (V 90 ° −V 270 °) / 2 B = (V 90 ° + V 270 °) / (2 × SF) = (V 0 ° + V
180 °) / (2 × SF) AA = (V 0 ° −V 180 °) / (2 × SF)

【0008】次に、加速度センサをY軸周りに回転させ
た場合のX軸出力は図5の実線の通りに表わされる。以
上の通り、ミスアライメントが存在する加速度センサ
は、設定角度が零であるにもかかわらず、加速度センサ
から出力があり、加速度が加わっていることになる。従
来の1軸検出型の加速度センサは、このミスアライメン
トを補正する場合、測定対称物体に対する加速度センサ
の取り付け固定時にミスアライメント分を機械的に反対
方向に向けて取り付け固定することにより補正してい
た。或は、ミスアライメントの分を誤差を取り除けない
量として許容範囲内の誤差として使用していた。
Next, the X-axis output when the acceleration sensor is rotated around the Y-axis is shown as a solid line in FIG. As described above, an acceleration sensor having misalignment has an output from the acceleration sensor and acceleration is applied even though the set angle is zero. In the conventional one-axis detection type acceleration sensor, when correcting this misalignment, when the acceleration sensor is attached and fixed to the measurement symmetric object, the misalignment is mechanically attached and fixed in the opposite direction. . Alternatively, the misalignment is used as an error within an allowable range as an amount that cannot remove the error.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、1軸検
出型の加速度センサの場合は、ミスアライメントの補正
は測定対称物体に対する加速度センサの取り付け固定時
にミスアライメント分を機械的に反対方向に傾けて取り
付け固定することにより補正することができる。しか
し、2軸の多次元加速度センサの場合は、ミスアライメ
ント分を機械的に補正しようとしても、加速度センサ1
台について取り付け面は1個であるので、これを2軸4
方向についてすべてを満足する機械的な取り付け補正は
原理的にすることができない。1軸1方向についてミス
アライメント分を機械的に補正することは、逆に、必ず
他軸他方向のミスアライメント分を増加せしめることに
つながる。ミスアライメント分を機械的に補正すること
ができないことは3軸加速度センサについても同様であ
る。
As described above, in the case of a one-axis detection type acceleration sensor, the misalignment is corrected by mechanically tilting the misalignment in the opposite direction when the acceleration sensor is fixedly mounted on the object to be measured. It can be corrected by mounting and fixing. However, in the case of a two-axis multi-dimensional acceleration sensor, even if it is attempted to mechanically correct the misalignment, the acceleration sensor 1
Since there is only one mounting surface for the base,
A mechanical mounting correction that satisfies all of the directions cannot be done in principle. Mechanically correcting the misalignment in one axis and one direction, on the contrary, leads to always increasing the misalignment in the other axis and other directions. The fact that the misalignment cannot be mechanically corrected is the same for the three-axis acceleration sensor.

【0010】この発明は、補正を必要とする軸方向の出
力からミスアライメント成分の出力を差し引くことによ
り補正を必要とする軸の入力軸のミスアライメントを打
ち消すことにより加速度センサの誤差を低減する上述の
問題を解消した多次元加速度センサのミスアライメント
補正方法およびこのセンサを具備する多次元加速度測定
装置を提供するものである。
According to the present invention, the error of the acceleration sensor is reduced by subtracting the output of the misalignment component from the output in the axial direction requiring the correction to cancel the misalignment of the input shaft of the axis requiring the correction. It is an object of the present invention to provide a method for correcting a misalignment of a multidimensional acceleration sensor which solves the above-mentioned problem, and a multidimensional acceleration measuring device provided with the sensor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1:互いに直交す
る検出軸X、Y、Zの3軸方向加速度を検出する多次元
加速度センサにおいて、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
AAXY−(SFX /SFZ )(VZ −VZB)sinAA
XZYC=VY −(SFY /SFZ )(VZ −VZB)sin
AAYZ−(SFY /SFX )(VX −VXB)sinAA
YXZC=VZ −(SFZ /SFX )(VX −VXB)sin
AAZX−(SFZ /SFY )(VY −VYB)sinAA
ZY なる関係の演算処理を実施して各検出軸X、Y、Zの内
の選択された2軸或いは3軸にそれぞれ対応する各補正
出力電圧VXC、VYC、VZCを得る多次元加速度センサの
ミスアライメント補正方法を構成した。
According to the present invention, there is provided a multi-dimensional acceleration sensor for detecting accelerations in three axial directions of detection axes X, Y, and Z orthogonal to each other, wherein V XC = V X- (SF X / SF Y ). (V Y -V YB) sin
AA XY - (SF X / SF Z) (V Z -V ZB) sinAA
XZ V YC = V Y - ( SF Y / SF Z) (V Z -V ZB) sin
AA YZ - (SF Y / SF X) (V X -V XB) sinAA
YX V ZC = V Z - ( SF Z / SF X) (V X -V XB) sin
AA ZX - (SF Z / SF Y) (V Y -V YB) sinAA
A multidimensional acceleration that performs an arithmetic processing of a relationship of ZY to obtain corrected output voltages V XC , V YC , and V ZC corresponding to two or three axes selected from the detection axes X, Y, and Z, respectively. A sensor misalignment correction method is configured.

【0012】そして、請求項2:請求項1に記載される
多次元加速度センサのミスアライメント補正方法におい
て、多次元加速度センサは2次元加速度センサである多
次元加速度センサのミスアライメント補正方法を構成し
た。また、請求項3:請求項2に記載される多次元加速
度センサのミスアライメント補正方法において、特定の
入力軸を基準として他方の入力軸のみについてミスアラ
イメント角補正演算処理を実施することにより基準とす
る特定の入力軸と直交する仮想入力軸を得る多次元加速
度センサのミスアライメント角補正方法を構成した。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for correcting misalignment of a multidimensional acceleration sensor, wherein the multidimensional acceleration sensor is a two-dimensional acceleration sensor. . In a third aspect of the present invention, in the method of correcting a misalignment of a multidimensional acceleration sensor, a misalignment angle correction calculation process is performed only on the other input axis with respect to a specific input axis. A misalignment angle correction method for a multidimensional acceleration sensor that obtains a virtual input axis orthogonal to a specific input axis to be configured.

【0013】更に、請求項4:請求項3に記載される多
次元加速度センサのミスアライメント角補正方法におい
て、特定の入力軸の検出出力VY と、当該入力軸に対し
て直交する方位に対応する仮想入力軸の加速度成分を演
算した出力VXCとを使用し、これら互いに直交する入力
軸の出力の2乗和の平方根を演算することにより入力角
速度の大きさを求める多軸加速度センサのミスアライメ
ント補正方法を構成した。
Furthermore, claim 4 in misalignment angle correction method of a multi-dimensional acceleration sensor as set forth in claim 3, the detection output V Y specific input shaft, corresponding to the orientation perpendicular to the input shaft The error of the multi-axis acceleration sensor which obtains the magnitude of the input angular velocity by calculating the square root of the sum of squares of the outputs of the input axes orthogonal to each other using the output V XC obtained by calculating the acceleration component of the virtual input axis. An alignment correction method was constructed.

【0014】但し、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
|−AAYX−AAXY| ここで、請求項5:互いに直交する検出軸X、Y、Zの
3軸の加速度を検出して出力する多次元加速度センサを
具備し、各軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ を入力して
補正出力VXCを求める検出軸X演算処理部を具備し、各
軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ を入力して補正出力V
YCを求める検出軸Y演算処理部を具備し各軸のセンサ出
力VX 、VY 、VZ を入力して補正出力VZCを求める検
出軸Z演算処理部を具備する多次元加速度測定装置を構
成した。
[0014] However, V XC = V X - ( SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
| -AA YX -AA XY | Here, claim 5 is provided with a multidimensional acceleration sensor that detects and outputs acceleration of three axes of detection axes X, Y, and Z orthogonal to each other, and outputs the sensor output V of each axis. A detection axis X arithmetic processing unit for inputting X , V Y , V Z to obtain a correction output V XC is provided, and a sensor output V X , V Y , V Z of each axis is input, and a correction output V
Sensor output V X of comprising a detection axis Y processing unit for obtaining the YC each axis, V Y, the multi-dimensional acceleration measurement device having a detection axis Z arithmetic processing unit for obtaining the correction output V ZC enter the V Z Configured.

【0015】但し、各軸のセンサ出力VX 、VY
Z 、各軸のセンサ感度SFX 、SFY 、SFZ 、各軸
のセンサ出力バイアス電圧VXB、VYB、VZB、センサ出
力VX に対応するセンサの感度軸が検出軸Yおよび検出
軸Zとそれぞれなすミスアライメント角AAXY、ミスア
ライメント角AAXZ、センサ出力VY に対応するセンサ
の感度軸が検出軸Zおよび検出軸Xとそれぞれなすミス
アライメント角AAYZ、ミスアライメント角AAYX、セ
ンサ出力VZ に対応するセンサの感度軸が検出軸Xおよ
び検出軸Yとそれぞれなすミスアライメント角AAZX
ミスアライメント角AAZY、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
AAXY−(SFX /SFZ )(VZ −VZB)sinAA
XZYC=VY −(SFY /SFZ )(VZ −VZB)sin
AAYZ−(SFY /SFX )(VX −VXB)sinAA
YXZC=VZ −(SFZ /SFX )(VX −VXB)sin
AAZX−(SFZ /SFY )(VY −VYB)sinAA
ZY
However, the sensor outputs V X , V Y ,
V Z , the sensor sensitivity of each axis SF X , SF Y , SF Z , the sensor output bias voltage V XB , V YB , V ZB of each axis, the sensitivity axis of the sensor corresponding to the sensor output V X is the detection axis Y and the detection axis Misalignment angles AA XY , AA XZ , and misalignment angles AA YZ and AA YX , respectively, with respect to the detection axis Z and the detection axis X corresponding to the sensor output V Y , respectively. , A misalignment angle A A ZX where the sensitivity axis of the sensor corresponding to the sensor output V Z forms the detection axis X and the detection axis Y, respectively.
Misalignment angle AA ZY, V XC = V X - (SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
AA XY - (SF X / SF Z) (V Z -V ZB) sinAA
XZ V YC = V Y - ( SF Y / SF Z) (V Z -V ZB) sin
AA YZ - (SF Y / SF X) (V X -V XB) sinAA
YX V ZC = V Z - ( SF Z / SF X) (V X -V XB) sin
AA ZX - (SF Z / SF Y) (V Y -V YB) sinAA
ZY .

【0016】そして、請求項6:請求項5に記載される
多次元加速度測定装置において、加速度センサは2次元
加速度センサである多次元加速度測定装置を構成した。
また、請求項7:請求項6に記載される多次元加速度測
定装置において、特定の2軸のセンサ出力VX 、VY
入力して補正出力VXCを求める検出軸X演算処理部2を
具備し、ここで、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
|−AAYX−AAXY| であり、特定の入力軸の検出出力VY と当該入力軸に対
して直交する方位に対応する仮想入力軸の加速度成分を
演算した出力VXCの2乗和の平方根を演算する入力角速
度演算部を具備する多次元加速度測定装置を構成した。
According to a sixth aspect of the present invention, in the multi-dimensional acceleration measuring device, the acceleration sensor is a two-dimensional acceleration sensor.
Claim 7: In the multidimensional acceleration measuring device described in claim 6, the detection axis X arithmetic processing unit 2 for inputting the sensor outputs V X and V Y of specific two axes and obtaining the correction output V XC is provided. provided, wherein, V XC = V X - ( SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
| −AA YX −AA XY | where the sum of squares of the detected output V Y of the specific input axis and the output V XC obtained by calculating the acceleration component of the virtual input axis corresponding to the direction orthogonal to the input axis A multidimensional acceleration measuring device including an input angular velocity calculating unit for calculating a square root was constructed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図を参照
して説明する。図3における説明と同様に、互いに直交
するX、Y、Z軸の3軸があり、Z軸が重力加速度方向
に一致しているものとし、加速度センサの3性能パラメ
ータである感度、バイアス、ミスアライメントは予め測
定により求められているものとする。加速度センサをY
軸回りに回転させた場合のX軸出力は図5に示される。
実線はミスアライメントがあるものを示し、破線はミス
アライメントのないものを示している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As in the description of FIG. 3, it is assumed that there are three axes, X, Y, and Z axes, which are orthogonal to each other, and that the Z axis coincides with the direction of gravitational acceleration, and sensitivity, bias, and error, which are three performance parameters of the acceleration sensor. It is assumed that the alignment is obtained in advance by measurement. Acceleration sensor is Y
The X-axis output when rotated about the axis is shown in FIG.
The solid line indicates the case with misalignment, and the broken line indicates the case without misalignment.

【0018】ここで、X軸出力の入力軸がZ軸方向にミ
スアライメント角AAXZだけ傾いているものとし、更
に、X軸出力の入力軸がY軸方向にミスアライメント角
AAXYだけ傾いているものとして、このミスアライメン
トを補正する方法について説明する。図5において、設
定角度0°および設定角度180°においてミスアライ
メントがある実線上の点をミスアライメントのない破線
上の点に一致させることにより、これらの2点に関して
は、ミスアライメント補正をしたことになる。その他の
点においては、或る割合を設定して実線と破線との間の
点を補正結果に対応させる。
[0018] Here, the input shaft of the X-axis output is assumed that inclined by misalignment angle AA XZ in the Z-axis direction, furthermore, the input shaft of the X axis output is tilted by the misalignment angle AA XY in the Y-axis direction A method for correcting this misalignment will be described. In FIG. 5, the points on the solid line having misalignment at the set angle 0 ° and the set angle 180 ° are matched with the points on the broken line without misalignment, thereby performing misalignment correction for these two points. become. At other points, a certain ratio is set, and a point between the solid line and the broken line is made to correspond to the correction result.

【0019】先ず、ミスアライメント量AAXZの補正に
ついては、これを入力加速度に換算すると、 gXZ=1×sinAAXZ これを出力電圧に換算する。この電圧が補正量に相当す
る。 ΔVXZ=SFX ×gXZ 図5を参照するに、ミスアライメント量AAXZを0にす
るには、角度設定0°におけるX軸出力電圧VX からΔ
XZを減算し、角度設定180°におけるX軸出力電圧
X にΔVXZを加算すれば、これら2点に関して適正な
補正がなされたことになる。しかし、それ以外の何れの
角度設定についても、ΔVXZが一定値であるものとして
補正をすると感度が低下することにつながる。ところ
で、X軸出力が零g入力の時、即ちZ軸出力が+1g入
力をしている時はΔVXZを100%減算すればこれは適
正な補正であるし、X軸出力が±1g入力時、即ちZ軸
出力が零g入力している時はΔVXZの補正をする必要は
ない。以上のことから、Z軸出力がこれら2出力の間の
値である時は、補正量ΔVXZはZ軸出力に入力している
加速度に比例した値とすればよいことになる。そこで、
この割合を決めるにはZ軸に加わっている加速度をその
比率に置き換える。
First, as for the correction of the misalignment amount AA XZ , when this is converted into an input acceleration, g XZ = 1 × sinAA XZ is converted into an output voltage. This voltage corresponds to the correction amount. ΔV XZ = SF X × g XZ Referring to FIG. 5, in order to set the misalignment amount AA XZ to 0, the X-axis output voltage V X at the angle setting of 0 ° is Δ
If V XZ is subtracted and ΔV XZ is added to the X-axis output voltage V X at the angle setting of 180 °, appropriate correction has been made for these two points. However, for any other angle setting, if ΔV XZ is corrected as a constant value, sensitivity will be reduced. By the way, when the X-axis output is zero g input, that is, when the Z-axis output is +1 g input, if ΔV XZ is subtracted by 100%, this is an appropriate correction, and when the X-axis output is ± 1 g input. That is, when the Z-axis output is zero g, it is not necessary to correct ΔV XZ . From the above, when the Z-axis output is a value between these two outputs, the correction amount ΔV XZ may be a value proportional to the acceleration input to the Z-axis output. Therefore,
To determine this ratio, the acceleration applied to the Z axis is replaced by the ratio.

【0020】ここで、Z軸の入力加速度:αzは αz =(VZ −VZB)/SFZ 但し、VZ :Z軸の出力電圧 VZB:Z軸の零Gバイアス出力電圧 X軸出力の任意の位置において補正された補正出力電
圧:VXCは VXC=VX −ΔVXZ×αZ =VX −SFX ×sin(AAXZ )×(VZ −VZB)/SFZ =VX −(SFX /SFZ )(VZ −VZB)sinAAXZ となる。
Here, the Z-axis input acceleration: α z is α z = (V Z −V ZB ) / SF Z where V Z : Z-axis output voltage V ZB : Z-axis zero G bias output voltage X Corrected output voltage corrected at an arbitrary position of the axis output: V XC is V XC = V X −ΔV XZ × α Z = V X −SF X × sin (AA XZ ) × (V Z −V ZB ) / SF Z = V X - a (SF X / SF Z) ( V Z -V ZB) sinAA XZ.

【0021】加速度センサの出力特性をグラフに示すと
図6の通りとなる。実線は補正前の特性曲線であり、一
点鎖線はこの発明により補正された後の特性曲線であ
る。この補正された特性曲線は図5に示されるミスアラ
イメントのない破線に近づいてミスアライメントが低減
されていることがわかる。次に、ミスアライメント量A
XYの補正についても、ミスアライメント量AA XZの補
正の場合と同様に、これを入力加速度に換算すると、 gXY=1×sin(AAXY) これを出力電圧に換算する。この電圧が補正量に相当す
る。
The output characteristics of the acceleration sensor are shown in a graph.
As shown in FIG. The solid line is the characteristic curve before correction.
The dashed line is the characteristic curve after correction according to the present invention.
You. This corrected characteristic curve corresponds to the misalignment shown in FIG.
Reduces misalignment by approaching dashed lines with no alignment
You can see that it is done. Next, the misalignment amount A
AXYOf the misalignment AA XZComplement
As in the positive case, when this is converted to input acceleration, gXY= 1 × sin (AAXY) Convert this to output voltage. This voltage corresponds to the correction amount.
You.

【0022】ΔVX =SFX ×gX 図5を参照するに、ミスアライメント量AAXYを0にす
るには、角度設定0°におけるX軸出力電圧VX からΔ
XYを減算し、角度設定180°におけるX軸出力電圧
X にΔVXYを加算すれば、これら2点に関して適正な
補正がなされたことになる。しかし、それ以外の何れの
角度設定についても、ΔVXYが一定値であるものとして
補正をすると感度が低下することにつながる。ところ
で、X軸出力が零g入力の時、即ちY軸出力が+1g入
力をしている時はΔVXYを100%減算すればこれは適
正な補正であるし、X軸出力が±1g入力時、即ちY軸
出力が零g入力している時はΔVXYの補正をする必要は
ない。以上のことから、Y軸出力がこれら2出力の間の
値である時は、補正量ΔVXYはY軸出力に入力している
加速度に比例した値とすればよいことになる。そこで、
この割合を決めるにはY軸に加わっている加速度をその
比率に置き換える。
ΔV X = SF X × g X Referring to FIG. 5, in order to set the misalignment amount AAXY to 0, it is necessary to calculate ΔX from the X-axis output voltage V X at an angle setting of 0 °.
If V XY is subtracted, and ΔV XY is added to the X-axis output voltage V X at the angle setting of 180 °, the two points have been properly corrected. However, for any other angle setting, if ΔV XY is corrected as a constant value, sensitivity will be reduced. Incidentally, when the X-axis output is zero g input, i.e. to when Y axis output is a + 1 g input This is subtracted the [Delta] V XY 100% is a proper correction, X-axis output at ± 1 g Input , i.e. it is not necessary to correct the [Delta] V XY when Y axis output is zero g input. From the above, when the Y-axis output is a value between these two outputs, the correction amount [Delta] V XY will be may be a value proportional to the acceleration which is input to the Y-axis output. Therefore,
To determine this ratio, the acceleration applied to the Y axis is replaced with the ratio.

【0023】ここで、Y軸の入力加速度:αYは αY =(VY −VYB)/SFY 但し、VY :Y軸の出力電圧 VYB:Y軸の零Gバイアス出力電圧 X軸出力の任意の位置において補正された補正出力電
圧:VXCは VXC=VX −ΔVXY×αY =VX −SFX ×sinAAXY×(VY −VYB)/SFY =VX −(SFX /SFY)(VY −VYB)sinAAXY となる。
Here, Y-axis input acceleration: α Y is α Y = (V Y -V YB ) / SF Y where V Y : Y-axis output voltage V YB : Y-axis zero G bias output voltage X Corrected output voltage corrected at an arbitrary position of the axis output: V XC is V XC = V X -ΔV XY × α Y = V X -SF X × sinAA XY × (V Y -V YB ) / SF Y = V X - a (SF X / SF Y) ( V Y -V YB) sinAA XY.

【0024】補正を行なった後のX軸出力は図6の通り
となり、ミスアライメントが低減されていることがわか
る。実線は補正前の特性曲線であり、一点鎖線は補正後
の特性曲線である。以上の通りであり、X軸出力の補正
出力電圧VXCは、ΔVXZ×αZ とΔVXY×αYの双方を
X から減算した結果が、結局、補正出力電圧というこ
とになる。
The X-axis output after the correction is as shown in FIG. 6, indicating that misalignment is reduced. The solid line is the characteristic curve before correction, and the one-dot chain line is the characteristic curve after correction. As described above, the corrected output voltage V XC of the X-axis output is the corrected output voltage after subtracting both ΔV XZ × α Z and ΔV XY × α Y from V X.

【0025】 VXC=VX −ΔVXZ×αZ−ΔVXY×αY =VX −(SFX /SFZ )(VZ −VZB)sinAAXZ −(SFX /SFY)(VY −VYB)sinAAXY 以上、ミスアライメントAAXZおよびミスアライメント
AAXYの補正方法について述べたが、他のミスアライメ
ントについても同様の方法によりミスアライメント補正
をすることができる。
[0025] V XC = V X -ΔV XZ × α Z -ΔV XY × α Y = V X - (SF X / SF Z) (V Z -V ZB) sinAA XZ - (SF X / SF Y) (V Y- V YB ) sinAA XY or more, the misalignment AA XZ and the misalignment AA XY have been described. However, other misalignments can be corrected in the same manner.

【0026】ここで、図1を参照してこの発明の多次元
加速度測定装置を説明するに、1は互いに直交する検出
軸X、Y、Zの3軸の加速度を検出して出力する3次元
加速度センサである。この3次元加速度センサ1から各
軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ が得られる。この多次
元加速度測定装置は、更に、検出軸X演算処理部2、検
出軸Y演算処理部3および検出軸Z演算処理部4を具備
している。
Here, a multidimensional acceleration measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. Reference numeral 1 denotes a three-dimensional acceleration detecting and outputting three axes of detection axes X, Y and Z orthogonal to each other. It is an acceleration sensor. Sensor output V X of each axis from the three-dimensional acceleration sensor 1, V Y, V Z is obtained. The multi-dimensional acceleration measuring device further includes a detection axis X operation processing unit 2, a detection axis Y operation processing unit 3, and a detection axis Z operation processing unit 4.

【0027】検出軸X演算処理部2は各軸のセンサ出力
X 、VY 、VZ を入力して補正出力VXCを求め、検出
軸Y演算処理部3は各軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ
を入力して補正出力VYCを求め、検出軸Z演算処理部4
は各軸のセンサ出力VX 、V Y 、VZ を入力して補正出
力VZCを求める。3次元加速度センサを使用する以上の
多次元加速度測定装置は、その使用の態様として、検出
軸X、Y、Zの3軸の内の選択された何れか2軸に着目
して2次元加速度測定装置として動作させることができ
る。また、この多次元加速度測定装置は加速度センサと
して2次元加速度センサを使用した多次元加速度測定装
置とすることができる。
The detection axis X arithmetic processing unit 2 outputs the sensor output of each axis.
VX, VY, VZAnd output the correction output VXCFind and detect
The axis Y operation processing unit 3 calculates the sensor output V of each axis.X, VY, VZ
And output the correction output VYC, And the detection axis Z arithmetic processing unit 4
Is the sensor output V of each axisX, V Y, VZEnter
Force VZCAsk for. More than using a three-dimensional acceleration sensor
The multi-dimensional acceleration measuring device is used for detecting
Focus on any two of the three axes X, Y, and Z
To operate as a two-dimensional acceleration measuring device
You. In addition, this multi-dimensional acceleration measuring device is
-Dimensional acceleration measurement device using two-dimensional acceleration sensor
Can be placed.

【0028】以上において説明されたミスアライメント
補正とは、換言すれば、ミスアライメント状態にある加
速度センサの実際のX入力軸の検出出力を、X検出軸に
おける検出出力に仮想的に換算して示すことを意味して
いる。このミスアライメント補正は、実際のX入力軸お
よび実際のY入力軸は直交条件を満足することを必要と
するが、必ずしもX検出軸およびY検出軸に一致させる
必要はないという様な地震計の場合に適用して好適な地
震計を構成することができる。このことについて、以
下、具体的に説明する。
In other words, the misalignment correction described above means that the actual output of the X input axis of the acceleration sensor in the misaligned state is virtually converted into the output of the X detection axis. Means that. This misalignment correction requires that the actual X input axis and the actual Y input axis satisfy the orthogonality condition, but it is not always necessary to match the X detection axis and the Y detection axis. In this case, a suitable seismometer can be configured. This will be specifically described below.

【0029】地震発生時にエレベータの運転を制御する
信号を出力する感震器として多軸加速度センサが使用さ
れている。水平方向の揺れを感知する多軸加速度センサ
の場合、地震が何れの方向に揺れるのか決まっている訳
ではないので、全方位に均一の感度を有する多軸加速度
センサが必要とされる。図7を参照して揺れの全方位の
検出の原理を説明する。図7(a)は多次元加速度測定
装置である感震器を説明する斜視図、図7(b)は多軸
加速度センサの出力と揺れの方向を説明する図、図7
(c)は入力軸のミスアライメント補正を説明する図で
ある。
A multiaxial acceleration sensor is used as a seismic sensor for outputting a signal for controlling the operation of an elevator when an earthquake occurs. In the case of a multi-axis acceleration sensor that senses horizontal sway, it is not fixed in which direction the earthquake sways, so a multi-axis acceleration sensor having uniform sensitivity in all directions is required. Referring to FIG. 7, the principle of detecting all directions of the shaking will be described. FIG. 7A is a perspective view illustrating a seismic device that is a multidimensional acceleration measuring device, and FIG. 7B is a diagram illustrating the output of a multiaxial acceleration sensor and the direction of shaking.
(C) is a diagram for explaining misalignment correction of the input shaft.

【0030】図7(a)を参照するに、多軸加速度セン
サ5は取り付け台6に固定されている。多軸加速度セン
サ5のZ軸は地震の縦波であるP波の入力軸となり、P
波の揺れの成分を検出する。多軸加速度センサ5のX軸
およびY軸は共に地震の横波であるS波の入力軸とな
る。図7(b)を参照するに、X入力軸成分VX および
Y入力軸成分VY をベクトル合成してS波の揺れの大き
さV=√(VX 2+VY 2)および揺れの方向を求めること
ができる。
Referring to FIG. 7A, the multi-axis acceleration sensor 5 is fixed to a mount 6. The Z axis of the multi-axis acceleration sensor 5 is an input axis of a P wave which is a longitudinal wave of the earthquake,
Detects wave sway components. Both the X-axis and the Y-axis of the multi-axis acceleration sensor 5 are input axes of S-waves, which are transverse waves of an earthquake. Referring to FIG. 7 (b), the magnitude of the sway wave V = √ (V X 2 + V Y 2 ) and the direction of the s wave are synthesized by vector combining the X input axis component V X and the Y input axis component V Y. Can be requested.

【0031】ところで、一般に、感度の高い多軸加速度
センサは特定の1方向或いは2方向に検出感度軸を有す
る構造のものが多いところから、図7により説明した通
りに多軸加速度センサの2方向の出力を合成して、全方
位の検出感度を得ている。実際の合成の方法としては、
下記の如き方法が採用される。 計算機によりベクトル合成の計算を行う。
In general, many multi-axis acceleration sensors having high sensitivity have a structure having a detection sensitivity axis in one or two specific directions. Therefore, as described with reference to FIG. Are combined to obtain omnidirectional detection sensitivity. As an actual synthesis method,
The following method is adopted. Calculation of vector composition is performed by a computer.

【0032】V=√(VX 2+VY 2) 2軸の出力とこの2軸の中間の軸を仮定して、その
軸に投影される2軸の出力の和を求めると共に、これら
の和の内の最大値を求めて近似的にベクトル合成と同様
の結果を出力する。これらの合成方法の内の、特に、
の方法は比較的に簡単な回路構成により実施することが
できるので、多軸加速度センサ用の合成方法として好都
合である。
V = √ (V X 2 + V Y 2 ) Assuming the output of the two axes and the axis intermediate between the two axes, the sum of the outputs of the two axes projected on the axis is determined, and the sum of these is calculated. Is obtained and the result similar to the vector synthesis is approximately output. Of these synthesis methods, in particular,
This method can be implemented with a relatively simple circuit configuration, and is therefore convenient as a synthesizing method for a multi-axis acceleration sensor.

【0033】以上の通りの全方位の検出感度の計算或い
は合成は、X入力軸およびY入力軸の2軸が直交してい
なければならない。しかし、現実の多軸加速度センサは
両入力軸の間の直交の程度にバラツキを有して製造され
ているので、取り付け台に基準軸を設定し、これに基づ
いて両入力軸の出力を補正回路により互いに加減算する
ことにより入力軸方向を角度補正している。これを図7
(c)を参照して具体的に説明するに、相互に直交する
X基準軸およびY基準軸を取り付け台2に設定する。こ
こで、X基準軸と多軸加速度センサの実際のX入力軸と
を比較し、X基準軸との間のX入力軸のミスアライメン
ト角AAxyを検出する。同様に、Y基準軸と多軸加速度
センサの実際のY入力軸とを比較し、Y基準軸との間の
Y入力軸のミスアライメント角AAyxを検出する。この
ミスアライメント角AAxyをX入力軸をX基準軸側に+
AAxyだけ補正することにより解消する。ミスアライメ
ント角AAyxについても、Y入力軸をY基準軸側に−A
yxだけ補正することにより解消する。この補正を実施
する場合、X入力軸およびY入力軸の2入力軸の双方に
ついて入力軸方向のミスアライメント角補正を実施して
いるので、補正回路は合計2組必要とする。
In the calculation or synthesis of the omnidirectional detection sensitivity as described above, the two axes of the X input axis and the Y input axis must be orthogonal. However, since the actual multi-axis acceleration sensor is manufactured with variations in the degree of orthogonality between the two input axes, a reference axis is set on the mounting base, and the output of both input axes is corrected based on this. The angle of the input shaft direction is corrected by adding and subtracting each other by a circuit. This is shown in FIG.
As specifically described with reference to (c), an X reference axis and a Y reference axis that are orthogonal to each other are set on the mounting base 2. Here, the X reference axis is compared with the actual X input axis of the multi-axis acceleration sensor, and a misalignment angle AAxy of the X input axis between the X reference axis and the X reference axis is detected. Similarly, the Y reference axis is compared with the actual Y input axis of the multi-axis acceleration sensor, and the misalignment angle AA yx of the Y input axis between the Y reference axis and the Y reference axis is detected. This misalignment angle AA xy is shifted from the X input axis to the X reference axis side by +
The problem is solved by correcting only AAxy . Regarding the misalignment angle AA yx , the Y input axis is set to −A on the Y reference axis side.
The problem is solved by correcting by Ayx . When this correction is performed, a total of two correction circuits are required because the misalignment angle correction in the input axis direction is performed for both the X input axis and the Y input axis.

【0034】ところが、上述した通り、地震計は、実際
のX入力軸および実際のY入力軸は直交条件を満足する
ことを必要とするが必ずしもX検出軸およびY検出軸に
一致させる必要はない。この場合、多軸加速度センサの
一方の入力軸を基準軸として取り扱い、この基準軸とす
る一方の入力軸のミスアライメント角AAyxを他方の入
力軸のミスアライメント角AAxyに加算しわ寄せして、
加算したミスアライメント角(AAyx+AAyx)の角度
補正をこの基準軸と直交する仮想的な他方の入力軸につ
いてのみ実施することにより、必要とされる入力加速度
の大きさと方向を知ることができる。以下、図8および
図9を参照して具体的に説明する。図8は入力軸のミス
アライメント補正の実施例を説明する図であり、図9は
図8のミスアライメント補正を実施する装置を示す図で
ある。
However, as described above, in the seismometer, the actual X input axis and the actual Y input axis need to satisfy the orthogonal condition, but they do not always need to coincide with the X detection axis and the Y detection axis. . In this case, handling one of the input shaft of the multi-axis acceleration sensor as a reference axis, by adding wrinkled misalignment angle AA yx of one input shaft to the reference axis misalignment angle AA xy of the other input shaft,
By performing the angle correction of the added misalignment angle (AA yx + AA yx ) only on the other virtual input axis orthogonal to the reference axis, the magnitude and direction of the required input acceleration can be known. . Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment of the input shaft misalignment correction, and FIG. 9 is a diagram showing an apparatus for performing the misalignment correction of FIG.

【0035】図8において、X軸とY軸は真の方向を示
し、直交しているものとする。Y軸と加速度センサの実
際のY入力軸との間にミスアライメント角AAYXが存在
し、X軸と加速度センサの実際のX入力軸との間にミス
アライメント角AAXYが存在している。但し、ミスアラ
イメント角は図2における矢印の向きを正として測定し
ている。
In FIG. 8, the X axis and the Y axis indicate the true directions and are orthogonal. A misalignment angle AA YX exists between the Y axis and the actual Y input axis of the acceleration sensor, and a misalignment angle AA XY exists between the X axis and the actual X input axis of the acceleration sensor. However, the misalignment angle is measured with the direction of the arrow in FIG. 2 being positive.

【0036】X軸を0゜として、実際のY入力軸の方向
は(90゜−AAYX)であり、実際のX入力軸の方向は
(AAXY)であるので、 (Y入力軸の方向−X入力軸の方向)=(90゜−AA
YX)−(AAXY) である。この方向の差が90゜であれば、両入力軸は直
交している訳である。ここで、実際のY入力軸の方向と
実際のX入力軸の方向の間の直交度を、 |(90゜−AAYX)−(AAXY)−90゜|=|−A
YX−AAXY| と定義する。なお、この値が0であることは実際のY入
力軸の方向と実際のX入力軸の方向は直交していること
を意味する。直交度が0の軸は直交XY座標軸をAAYX
だけ回転移動したX軸である。このX軸を仮想X入力軸
とする。
With the X axis set to 0 °, the actual direction of the Y input axis is (90 ° −AA YX ) and the actual direction of the X input axis is (AA XY ). −X input shaft direction) = (90 ° −AA)
YX) - is (AA XY). If the difference in this direction is 90 °, both input axes are orthogonal. Here, the orthogonality between the direction of the actual Y input axis and the direction of the actual X input axis is represented by | (90 ° −AA YX ) − (AA XY ) −90 ° | = | −A
A YX -AA XY | The fact that this value is 0 means that the direction of the actual Y input axis is orthogonal to the direction of the actual X input axis. The axis with orthogonality 0 is the orthogonal XY coordinate axis AA YX
This is the X axis rotated and moved only by. This X axis is a virtual X input axis.

【0037】結局、直交度=|−AAYX−AAXY|は仮
想X入力軸のミスアライメント角ということになる。補
正式としては、先の補正出力電圧を求める式の内のVXC
を使用する。 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
AAXY−(SFX /SFZ )(VZ −VZB)sinAA
XZ この場合、Z軸に関する第3項は0であるところから、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
AAXY となる。この式において、X入力軸のミスアライメント
角AAXYの代りに先の直交度:|−AAYX−AAXY|を
代入して計算する。
As a result, the orthogonality = | −AA YX −AA XY | is the misalignment angle of the virtual X input shaft. As the correction equation, V XC in the equation for obtaining the correction output voltage is used.
Use V XC = V X - (SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
AA XY - (SF X / SF Z) (V Z -V ZB) sinAA
XZ this case, from where the third term in the Z-axis is 0, V XC = V X - (SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
AA XY . In this formula, the preceding orthogonality instead of misalignment angle AA XY of X input shaft: | -AA YX -AA XY | calculated by substituting.

【0038】ここで、図9を参照して加速度測定装置を
説明するに、これは図1の実施例を簡略化したものに相
当し、1はX入力軸およびY入力軸の2軸の加速度を検
出して出力する2次元加速度センサである。この2次元
加速度センサ1からX入力軸の加速度センサ出力VX
よびY入力軸の加速度センサ出力VY が得られる。この
加速度測定装置は、更に、検出軸X演算処理部2を1個
だけ具備している。検出軸X演算処理部2は、これら加
速度センサ出力VX 、VY を入力して、補正出力電圧V
XCを計算出力する。
Here, the acceleration measuring apparatus will be described with reference to FIG. 9. This corresponds to a simplification of the embodiment of FIG. 1, where 1 is the acceleration of two axes of the X input axis and the Y input axis. Is a two-dimensional acceleration sensor that detects and outputs Acceleration sensor output V Y of the acceleration sensor output V X and Y input shaft of the X input shaft from the two-dimensional acceleration sensor 1 is obtained. This acceleration measuring device further includes only one detection axis X arithmetic processing unit 2. The detection axis X arithmetic processing unit 2 inputs these acceleration sensor outputs V X and V Y and outputs a corrected output voltage V
Calculate and output XC .

【0039】VXC=VX −(SFX /SFY )(VY
YB)sin|−AAYX−AAXY| このVXCが、直交XY座標軸をAAYXだけ回転移動した
仮想X入力軸に換算出力されるたミスアライメント角|
−AAYX−AAXY|の補正出力電圧である。
V XC = V X- (SF X / SF Y ) (V Y-
V YB ) sin | −AA YX −AA XY | This V XC is converted to a virtual X input axis obtained by rotating the orthogonal XY coordinate axis by A A YX and output as a misalignment angle |
−AA YX −AA XY | is the corrected output voltage.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、或る軸方向の出力からミスアライメント成分の出力
を減算することにより、或る方向の入力軸のミスアライ
メントを打ち消すことができ、検出すべき軸方向の加速
度を精度良く測定することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to cancel the misalignment of the input shaft in a certain direction by subtracting the output of the misalignment component from the output in a certain axial direction. Thus, the acceleration in the axial direction to be detected can be accurately measured.

【0041】そして、全方位の振動或は加速度を検出す
る2軸加速度センサにおいては、X入力軸およびY入力
軸の2軸は相対的に直交していさえすればよいことに着
目して、X入力軸およびY入力軸の取り付け角度のミス
アライメント角補正を2軸について実施する代わりに、
一方の入力軸を基準として他方の入力軸のみのミスアラ
イメント角補正を実施することにより、基準とする一方
の入力軸と仮想的な他方の入力軸とを直交せしめ、補正
回路を都合2個から1個に簡略化することができ、それ
だけ加速度測定装置の構成の簡素化、コストダウンにつ
ながる。
In a two-axis acceleration sensor for detecting omnidirectional vibration or acceleration, attention is paid to the fact that the X and Y input axes only need to be relatively orthogonal to each other. Instead of performing misalignment angle correction of the mounting angle of the input axis and the Y input axis for two axes,
By performing misalignment angle correction of only the other input axis with reference to one input axis, one of the reference input axes is made orthogonal to the virtual other input axis, and the correction circuit is reduced from two for convenience. It can be simplified to one, which leads to simplification of the configuration of the acceleration measuring device and cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例を説明するブロック図。FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment.

【図2】入力軸とミスアライメントの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an input shaft and misalignment.

【図3】ミスアライメントの説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of misalignment.

【図4】加速度センサの評価方法の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of an evaluation method of the acceleration sensor.

【図5】加速度センサの出力特性図。FIG. 5 is an output characteristic diagram of the acceleration sensor.

【図6】ミスアライメントを補正した加速度センサの出
力特性図。
FIG. 6 is an output characteristic diagram of an acceleration sensor in which misalignment has been corrected.

【図7】揺れの全方位の検出の原理を説明する図。FIG. 7 is a view for explaining the principle of detection of all directions of shaking.

【図8】入力軸のミスアライメント補正の実施例を説明
する図。
FIG. 8 is a view for explaining an embodiment of misalignment correction of an input shaft.

【図9】図8のミスアライメント補正を実施する装置を
示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an apparatus for performing the misalignment correction of FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多次元加速度センサ 2 検出軸X演算処理部 3 検出軸Y演算処理部 4 検出軸Z演算処理部 5 多軸加速度センサ 6 取り付け台 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-dimensional acceleration sensor 2 Detection axis X calculation processing part 3 Detection axis Y calculation processing part 4 Detection axis Z calculation processing part 5 Multi-axis acceleration sensor 6 Mounting base

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに直交する検出軸X、Y、Zの3軸
方向加速度を検出する多次元加速度センサにおいて、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
AAXY−(SFX /SFZ )(VZ −VZB)sinAA
XZYC=VY −(SFY /SFZ )(VZ −VZB)sin
AAYZ−(SFY /SFX )(VX −VXB)sinAA
YXZC=VZ −(SFZ /SFX )(VX −VXB)sin
AAZX−(SFZ /SFY )(VY −VYB)sinAA
ZY なる関係の演算処理を実施して各検出軸X、Y、Zの内
の選択された2軸或いは3軸にそれぞれ対応する各補正
出力電圧VXC、VYC、VZCを得ることを特徴とする多次
元加速度センサのミスアライメント補正方法。 但し、各軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ 、 各軸のセンサ感度SFX 、SFY 、SFZ 、 各軸のセンサ出力バイアス電圧VXB、VYB、VZB、 センサ出力VX に対応するセンサの感度軸が検出軸Yお
よび検出軸Zとそれぞれなすミスアライメント角A
XY、ミスアライメント角AAXZ、 センサ出力VY に対応するセンサの感度軸が検出軸Zお
よび検出軸Xとそれぞれなすミスアライメント角A
YZ、ミスアライメント角AAYX、 センサ出力VZ に対応するセンサの感度軸が検出軸Xお
よび検出軸Yとそれぞれなすミスアライメント角A
ZX、ミスアライメント角AAZY
1. A detection axis X perpendicular to each other, Y, in a multidimensional acceleration sensor for detecting a three-axis direction acceleration of the Z, V XC = V X - (SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
AA XY - (SF X / SF Z) (V Z -V ZB) sinAA
XZ V YC = V Y - ( SF Y / SF Z) (V Z -V ZB) sin
AA YZ - (SF Y / SF X) (V X -V XB) sinAA
YX V ZC = V Z - ( SF Z / SF X) (V X -V XB) sin
AA ZX - (SF Z / SF Y) (V Y -V YB) sinAA
It is characterized in that the arithmetic processing of the relationship of ZY is performed to obtain the corrected output voltages V XC , V YC , V ZC corresponding to the selected two axes or three axes among the detected axes X, Y, Z, respectively. Correction method for a multidimensional acceleration sensor. However, the sensor output V X of the axes, V Y, V Z, sensor sensitivity SF X of the axes, SF Y, SF Z sensor output bias voltage V XB of each axis, V YB, V ZB, the sensor output V X Misalignment angle A between the sensitivity axis of the sensor corresponding to the detection axis Y and the detection axis Z.
A XY , misalignment angle AA XZ , misalignment angle A formed by the sensor sensitivity axis corresponding to sensor output V Y with detection axis Z and detection axis X, respectively
A YZ , misalignment angle AA YX , misalignment angle A formed by the sensor sensitivity axis corresponding to sensor output V Z with detection axis X and detection axis Y, respectively
AZX , misalignment angle AAZY .
【請求項2】 請求項1に記載される多次元加速度セン
サのミスアライメント補正方法において、 多次元加速度センサは2次元加速度センサであることを
特徴とする多次元加速度センサのミスアライメント補正
方法。
2. The method for correcting misalignment of a multidimensional acceleration sensor according to claim 1, wherein the multidimensional acceleration sensor is a two-dimensional acceleration sensor.
【請求項3】 請求項2に記載される多次元加速度セン
サのミスアライメント補正方法において、 特定の入力軸を基準として他方の入力軸のみについてミ
スアライメント角補正演算処理を実施することにより基
準とする特定の入力軸と直交する仮想入力軸を得ること
を特徴とする多次元加速度センサのミスアライメント角
補正方法。
3. The method for correcting misalignment of a multidimensional acceleration sensor according to claim 2, wherein a misalignment angle correction calculation process is performed only on the other input axis with respect to a specific input axis. A method for correcting a misalignment angle of a multidimensional acceleration sensor, wherein a virtual input axis orthogonal to a specific input axis is obtained.
【請求項4】 請求項3に記載される多次元加速度セン
サのミスアライメント角補正方法において、 特定の入力軸の検出出力VY と、当該入力軸に対して直
交する方位に対応する仮想入力軸の加速度成分を演算し
た出力VXCとを使用し、これら互いに直交する入力軸の
出力の2乗和の平方根を演算することにより入力角速度
の大きさを求めることを特徴とする多軸加速度センサの
ミスアライメント補正方法。但し、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
|−AAYX−AAXY
4. The method for correcting a misalignment angle of a multidimensional acceleration sensor according to claim 3, wherein a detection output V Y of a specific input axis and a virtual input axis corresponding to a direction orthogonal to the input axis. Of the multi-axis acceleration sensor, wherein the magnitude of the input angular velocity is obtained by calculating the square root of the sum of squares of the outputs of the input axes orthogonal to each other using the output V XC obtained by calculating the acceleration component of Misalignment correction method. However, V XC = V X - ( SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
| -AA YX -AA XY |
【請求項5】 互いに直交する検出軸X、Y、Zの3軸
の加速度を検出して出力する多次元加速度センサを具備
し、 各軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ を入力して補正出力
XCを求める検出軸X演算処理部を具備し、 各軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ を入力して補正出力
YCを求める検出軸Y演算処理部を具備し、 各軸のセンサ出力VX 、VY 、VZ を入力して補正出力
ZCを求める検出軸Z演算処理部を具備することを特徴
とする多次元加速度測定装置。但し、各軸のセンサ出力
X 、VY 、VZ 、 各軸のセンサ感度SFX 、SFY 、SFZ 、 各軸のセンサ出力バイアス電圧VXB、VYB、VZB、 センサ出力VX に対応するセンサの感度軸が検出軸Yお
よび検出軸Zとそれぞれなすミスアライメント角A
XY、ミスアライメント角AAXZ、 センサ出力VY に対応するセンサの感度軸が検出軸Zお
よび検出軸Xとそれぞれなすミスアライメント角A
YZ、ミスアライメント角AAYX、 センサ出力VZ に対応するセンサの感度軸が検出軸Xお
よび検出軸Yとそれぞれなすミスアライメント角A
ZX、ミスアライメント角AAZY、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
AAXY−(SFX /SFZ )(VZ −VZB)sinAA
XZYC=VY −(SFY /SFZ )(VZ −VZB)sin
AAYZ−(SFY /SFX )(VX −VXB)sinAA
YXZC=VZ −(SFZ /SFX )(VX −VXB)sin
AAZX−(SFZ /SFY )(VY −VYB)sinAA
ZY
5. A multi-dimensional acceleration sensor for detecting and outputting accelerations on three axes X, Y, and Z orthogonal to each other, and receiving sensor outputs V X , V Y , and V Z of each axis. A detection axis X operation processing unit for obtaining a correction output V XC by using the detection axis Y operation processing unit for inputting the sensor outputs V X , V Y , and V Z of each axis to obtain a correction output V YC . A multi-dimensional acceleration measuring device, comprising: a detection axis Z arithmetic processing unit for inputting sensor outputs V X , V Y , and V Z of each axis to obtain a correction output V ZC . However, the sensor output V X of the axes, V Y, V Z, sensor sensitivity SF X of the axes, SF Y, SF Z sensor output bias voltage V XB of each axis, V YB, V ZB, the sensor output V X Misalignment angle A between the sensitivity axis of the sensor corresponding to the detection axis Y and the detection axis Z.
A XY , misalignment angle AA XZ , misalignment angle A formed by the sensor sensitivity axis corresponding to sensor output V Y with detection axis Z and detection axis X, respectively
A YZ , misalignment angle AA YX , misalignment angle A formed by the sensor sensitivity axis corresponding to sensor output V Z with detection axis X and detection axis Y, respectively
A ZX, misalignment angle AA ZY, V XC = V X - (SF X / SF Y) (V Y -V YB) sin
AA XY - (SF X / SF Z) (V Z -V ZB) sinAA
XZ V YC = V Y - ( SF Y / SF Z) (V Z -V ZB) sin
AA YZ - (SF Y / SF X) (V X -V XB) sinAA
YX V ZC = V Z - ( SF Z / SF X) (V X -V XB) sin
AA ZX - (SF Z / SF Y) (V Y -V YB) sinAA
ZY .
【請求項6】 請求項5に記載される多次元加速度測定
装置において、 加速度センサは2次元加速度センサであることを特徴と
する多次元加速度測定装置。
6. The multi-dimensional acceleration measuring device according to claim 5, wherein the acceleration sensor is a two-dimensional acceleration sensor.
【請求項7】 請求項6に記載される多次元加速度測定
装置において、 特定の2軸のセンサ出力VX 、VY を入力して補正出力
XCを求める検出軸X演算処理部を具備し、ここで、 VXC=VX −(SFX /SFY )(VY −VYB)sin
|−AAYX−AAXY| であり、 特定の入力軸の検出出力VY と当該入力軸に対して直交
する方位に対応する仮想入力軸の加速度成分を演算した
出力VXCの2乗和の平方根を演算する入力角速度演算部
を具備することを特徴とする多次元加速度測定装置。
7. The multi-dimensional acceleration measuring device according to claim 6, further comprising a detection axis X arithmetic processing unit for inputting sensor outputs V X and V Y of specific two axes and obtaining a correction output V XC. , Where: V XC = V X- (SF X / SF Y ) (V Y -V YB ) sin
| −AA YX −AA XY | where the sum of squares of the detected output V Y of the specific input axis and the output V XC obtained by calculating the acceleration component of the virtual input axis corresponding to the direction orthogonal to the input axis A multidimensional acceleration measuring device comprising an input angular velocity calculating unit for calculating a square root.
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