JP2000304550A - 第１の発振器を第２の発振器に整合マッチングするための方法及び装置並びにヨーレート−センサ - Google Patents
第１の発振器を第２の発振器に整合マッチングするための方法及び装置並びにヨーレート−センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高められた精度及び低くされたエラーのもと
で信号の評価を可能にする方法及び装置を提供すること
及びそのような点で改善されたヨーレート−センサを提
供すること。 【解決手段】 第１の発振器（１０）を第２の発振器
（２０）に整合マッチングするための方法及び装置が提
案される。ここで、発振器の応答特性カーブを求めるた
め使用される。応答特性の差に依存して、第２発振器に
対しての第１発振器の整合マッチングが実施される。振
幅補正のため、出力信号と応答特性カーブの和の商形成
が行われる。本発明の方法及び装置を殊にヨーレート−
センサにおいて使用し得る。
で信号の評価を可能にする方法及び装置を提供すること
及びそのような点で改善されたヨーレート−センサを提
供すること。 【解決手段】 第１の発振器（１０）を第２の発振器
（２０）に整合マッチングするための方法及び装置が提
案される。ここで、発振器の応答特性カーブを求めるた
め使用される。応答特性の差に依存して、第２発振器に
対しての第１発振器の整合マッチングが実施される。振
幅補正のため、出力信号と応答特性カーブの和の商形成
が行われる。本発明の方法及び装置を殊にヨーレート−
センサにおいて使用し得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、第１の発振器を第
２の発振器に整合マッチングするための方法及び装置並
びにヨーレート−センサ並びにその方法ないし装置を使
用するヨーレート−センサに関する。
２の発振器に整合マッチングするための方法及び装置並
びにヨーレート−センサ並びにその方法ないし装置を使
用するヨーレート−センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】振幅エラー、位相エラー等を考慮すべく
複数の発振器の振動信号の評価のため検出された信号を
数値的に処理する種々の方法及び装置が公知である。こ
のために、例えば、ＤＥ−ＯＳ１９６５３０２０に記載
されているような信号評価方法が使用される。例えばコ
リオリ効果を利用するヨーレート−センサが車両におけ
る車両ダイナミック特性制御のためシステムに関連して
一般に公知である。前述のヨーレート−センサは、それ
自体通常の手法で、１つ又は複数の１つ又は複数のマス
質量体から成り、前記の１つ又は複数のマス質量体は、
電気的回路にて生ぜしめられた電圧により機械的振動へ
励振される。機械的励振は、１つ又は複数の加速度セン
サに作用し、これらの加速度センサは、振動質量に作用
するコリオリ加速度を測定する。励振―及び加速度信号
から、適当な評価回路を用いてシステムのヨーレートを
求め得る。
複数の発振器の振動信号の評価のため検出された信号を
数値的に処理する種々の方法及び装置が公知である。こ
のために、例えば、ＤＥ−ＯＳ１９６５３０２０に記載
されているような信号評価方法が使用される。例えばコ
リオリ効果を利用するヨーレート−センサが車両におけ
る車両ダイナミック特性制御のためシステムに関連して
一般に公知である。前述のヨーレート−センサは、それ
自体通常の手法で、１つ又は複数の１つ又は複数のマス
質量体から成り、前記の１つ又は複数のマス質量体は、
電気的回路にて生ぜしめられた電圧により機械的振動へ
励振される。機械的励振は、１つ又は複数の加速度セン
サに作用し、これらの加速度センサは、振動質量に作用
するコリオリ加速度を測定する。励振―及び加速度信号
から、適当な評価回路を用いてシステムのヨーレートを
求め得る。
【０００３】１つ又は複数の加速度センサに供給される
付加的電気的テスト信号は、任意の生ぜしめられる付加
的加速度をセンサへ作用させるために用いられ得る。そ
れにより、例えば、加速度センサ及び後置接続の評価回
路の特性についての情報を取得できる。従って、エラ
ー、殊に系統的エラーを識別することも可能である。こ
のことは特に重要である、それというのは、コリオリ効
果を評価するヨーレート−センサを、系統的エラーを有
し、この系統的エラーの測定信号の影響が評価手段の適
当な選定により最小化されねばならない。可及的に遠く
離れた発振器周波数が選定される訳は、共振のＱによる
振幅エラー及び位相エラーができるだけわずかとなり、
加速度信号への振動信号の電気的クロストークが位相信
号適正化により抑圧され得るようにするためである。感
度損失に基づく周波数間隔を過度に大に選定摺るわけに
はゆかないので、益々所定の残留誤差が残る。
付加的電気的テスト信号は、任意の生ぜしめられる付加
的加速度をセンサへ作用させるために用いられ得る。そ
れにより、例えば、加速度センサ及び後置接続の評価回
路の特性についての情報を取得できる。従って、エラ
ー、殊に系統的エラーを識別することも可能である。こ
のことは特に重要である、それというのは、コリオリ効
果を評価するヨーレート−センサを、系統的エラーを有
し、この系統的エラーの測定信号の影響が評価手段の適
当な選定により最小化されねばならない。可及的に遠く
離れた発振器周波数が選定される訳は、共振のＱによる
振幅エラー及び位相エラーができるだけわずかとなり、
加速度信号への振動信号の電気的クロストークが位相信
号適正化により抑圧され得るようにするためである。感
度損失に基づく周波数間隔を過度に大に選定摺るわけに
はゆかないので、益々所定の残留誤差が残る。
【０００４】ヨーレート−センサの出力信号の評価のた
めアナログ及びデジタルの型式の回路が信号処理のため
使用される。評価回路はヨーレート−センサを求め、さ
らなるセンサないし評価回路の機能性のチェックのため
使用できる。
めアナログ及びデジタルの型式の回路が信号処理のため
使用される。評価回路はヨーレート−センサを求め、さ
らなるセンサないし評価回路の機能性のチェックのため
使用できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは高められた精度及び低くされたエラーのもとで信
号の評価を可能にする方法及び装置を提供することであ
る。本発明の更なる課題とするとろは、そのような点で
改善されたヨーレート−センサを提供することである。
ころは高められた精度及び低くされたエラーのもとで信
号の評価を可能にする方法及び装置を提供することであ
る。本発明の更なる課題とするとろは、そのような点で
改善されたヨーレート−センサを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題は、方法発明に
対しては請求項１の構成要件により解決され、装置発明
に対しては請求項６の構成要件により解決され、ヨーレ
ート−センサの発明に対しては請求項９及び１０の構成
要件により解決される。有利な実施形態は、それぞれの
引用請求項に記載されている。
対しては請求項１の構成要件により解決され、装置発明
に対しては請求項６の構成要件により解決され、ヨーレ
ート−センサの発明に対しては請求項９及び１０の構成
要件により解決される。有利な実施形態は、それぞれの
引用請求項に記載されている。
【０００７】殊に、本発明の方法によれば、第１の発振
器を第２の発振器に整合マッチングするための方法にお
いて、下記のステップを有し、即ち、第２発振器の振動
に対して対称的に周波数シフト及び／又は位相シフトさ
れた２つの信号を発生させること；第１の発振器を、形
成された信号で励振すること；第１発振器の応答特性を
求めること；応答特性から差信号を形成すること；差信
号に依存して第１発振器の周波数及び／又は位相を整合
することの各ステップを有するのである。従って、前記
方法により２つの振動を相互に整合マッチング（“マッ
チング”）でき、その結果例えば、共振時高まり、Ｑを
所期のように可調整である。
器を第２の発振器に整合マッチングするための方法にお
いて、下記のステップを有し、即ち、第２発振器の振動
に対して対称的に周波数シフト及び／又は位相シフトさ
れた２つの信号を発生させること；第１の発振器を、形
成された信号で励振すること；第１発振器の応答特性を
求めること；応答特性から差信号を形成すること；差信
号に依存して第１発振器の周波数及び／又は位相を整合
することの各ステップを有するのである。従って、前記
方法により２つの振動を相互に整合マッチング（“マッ
チング”）でき、その結果例えば、共振時高まり、Ｑを
所期のように可調整である。
【０００８】有利に、第１及び第２発振器は、１つの振
動体、振動子及び／又は複数の無関係の振動体、振動子
の相異なるモード、例えば直交のモードを有するのであ
る。従って、例えば１つの振動体、振動子をそれの振動
モードに関して２つの自由度を以て整合ないし“マッチ
ング”できる。代替選択的に、方法プロセスは、勿論、
相互に無関係な２つの振動体、振動子にも適用可能であ
り、それも独立の振動方向のもとでも適用可能である。
動体、振動子及び／又は複数の無関係の振動体、振動子
の相異なるモード、例えば直交のモードを有するのであ
る。従って、例えば１つの振動体、振動子をそれの振動
モードに関して２つの自由度を以て整合ないし“マッチ
ング”できる。代替選択的に、方法プロセスは、勿論、
相互に無関係な２つの振動体、振動子にも適用可能であ
り、それも独立の振動方向のもとでも適用可能である。
【０００９】特に簡単な手法で、第１発振器の振動の振
幅及び／又は位相を検出することにより、応答特性を求
めることができるのである。前記測定量を特に簡単に例
えば加速度センサ又は類似の手段を用いて求め得る。
幅及び／又は位相を検出することにより、応答特性を求
めることができるのである。前記測定量を特に簡単に例
えば加速度センサ又は類似の手段を用いて求め得る。
【００１０】前記測定量は、簡単に、例えば加速度セン
サ又は類似の手段を用いて求めることができる。
サ又は類似の手段を用いて求めることができる。
【００１１】第１発振器の整合マッチングは、有利に固
有周波数のシフトにより行われる。固有のシフトをさせ
るための有利な方法は、所謂静電的スタチック正帰還で
あり、ここで振動特性に影響を与える当業者に通有の他
の方法を使用することもできる。
有周波数のシフトにより行われる。固有のシフトをさせ
るための有利な方法は、所謂静電的スタチック正帰還で
あり、ここで振動特性に影響を与える当業者に通有の他
の方法を使用することもできる。
【００１２】更に、本発明の方法プロセスは、閉ループ
制御方法、手段として使用され、ここで、閉ループ制御
手段の形成のため、当該方法プロセスの繰り返しが行わ
れる。従って付加的に温度変化を考慮し、他のパラメー
タを補償する永久的一致（“マッチング”）を達成でき
る、それというのは、振動は常に自動的に整合マッチン
グせしめられるからである。
制御方法、手段として使用され、ここで、閉ループ制御
手段の形成のため、当該方法プロセスの繰り返しが行わ
れる。従って付加的に温度変化を考慮し、他のパラメー
タを補償する永久的一致（“マッチング”）を達成でき
る、それというのは、振動は常に自動的に整合マッチン
グせしめられるからである。
【００１３】本発明によれば、第１の発振器を第２の発
振器に整合マッチングするための装置において、下記の
構成要素を有し、即ち；第２発振器の振動に対して対称
的に周波数シフト及び／又は位相シフトされた２つの信
号を発生させる装置を有する。更に、前記装置は、形成
された信号への第１発振器の応答特性を求める差信号を
形成する装置を有し、形成された差信号に依存して第１
発振器の周波数及び／又は位相を整合する制御装置を有
するのである。殊に前記制御装置は、有利に、２つの発
振器の振動の永久的整合マッチングを確保する制御装置
として使用することもできる。
振器に整合マッチングするための装置において、下記の
構成要素を有し、即ち；第２発振器の振動に対して対称
的に周波数シフト及び／又は位相シフトされた２つの信
号を発生させる装置を有する。更に、前記装置は、形成
された信号への第１発振器の応答特性を求める差信号を
形成する装置を有し、形成された差信号に依存して第１
発振器の周波数及び／又は位相を整合する制御装置を有
するのである。殊に前記制御装置は、有利に、２つの発
振器の振動の永久的整合マッチングを確保する制御装置
として使用することもできる。
【００１４】有利には、本発明の装置は１つの振動体、
振動子の相異なる、殊に直交のモードのものを以て、な
いし複数の振動体、振動子に対して、そして任意の配向
のもとで使用可能である。
振動子の相異なる、殊に直交のモードのものを以て、な
いし複数の振動体、振動子に対して、そして任意の配向
のもとで使用可能である。
【００１５】本発明の更なる実施形態によれば開ルー
プ、ないし、閉ループ制御装置は、第１発振器の振動特
性を特に簡単に整合調整し得るため静電的スタチック正
帰還装置を有し、それにより、２つの振動の“マッチン
グ”は、簡単に電気信号の印加により可能になる。勿
論、振動特性に影響を与える他の装置も亦、本発明の装
置に対して使用可能である、例えば、付加的ばね等の負
荷接続も可能である。
プ、ないし、閉ループ制御装置は、第１発振器の振動特
性を特に簡単に整合調整し得るため静電的スタチック正
帰還装置を有し、それにより、２つの振動の“マッチン
グ”は、簡単に電気信号の印加により可能になる。勿
論、振動特性に影響を与える他の装置も亦、本発明の装
置に対して使用可能である、例えば、付加的ばね等の負
荷接続も可能である。
【００１６】本発明のヨーレート−センサの特徴とする
ところは、第１の発振器を第２の発振器に整合マッチン
グするための方法を実施し、又は第１の発振器を第２の
発振器に整合マッチングするための装置を具備すること
にある。
ところは、第１の発振器を第２の発振器に整合マッチン
グするための方法を実施し、又は第１の発振器を第２の
発振器に整合マッチングするための装置を具備すること
にある。
【００１７】次に、本発明を、図示の実施例に即して説
明する。
明する。
【００１８】
【実施例】第１のブロックダイヤグラムには、第２の発
振器２０が示してあり、この第２の発振器２０は、１つ
の振動体、振動子の１つの振動モードのもの、又は個個
の振動体、振動子であり得る。前記第２の発振器は、公
知のヨーレート−センサにおけるように振動的に励振さ
れ、ここで、それの固有周波数はｆoである。この周波
数はｆoは、装置１２にて入力として使用され、前記装
置１２は、図示の実施例では周波数発生器として構成さ
れ２つのテスト信号を生成する。それらのテスト信号
は、第２の発振器の振動に対して対称的に±１００Ｈｚ
ずれている。そのようにして生成されたテスト信号によ
り、第１の発振器１０が励振される。図示の実施例では
第１発振器１０は、装置１１内に設けられており、この
装置１１は、形成された信号への発振器の応答特性を検
出し、それから差信号を形成する。前記差信号は、適当
な電子的回路の使用下で制御器１６に供給され、この制
御器１６は、適当な手段を介して発振器１０の振動特性
に影響を及ぼす。２つの発振器１０，２０が定常的振動
状態におかれると直ちに、差信号がもはや生ぜず、その
結果出力信号は、安定した評価条件のもとで使用され得
る。従って、ヨーレート−センサの２つの振動モードを
自動的に相互に整合マッチングさせ得る。このことによ
り、コリオリ力に対する安定した評価条件が得られる。
検出モードないし第１の発振器は精確にそれの固有周波
数のもとで作動されるので、共振時の高まりに相応して
感度増大が起こる。つまり、高いＱを達成できる。従っ
て、分解能を著しく改善でき、ここで、温度変化及び老
化効果を自動的に再制御でき、この再制御のため、閉ル
ープ、開ループ制御回路により振動を相互に整合マッチ
ングするのである。
振器２０が示してあり、この第２の発振器２０は、１つ
の振動体、振動子の１つの振動モードのもの、又は個個
の振動体、振動子であり得る。前記第２の発振器は、公
知のヨーレート−センサにおけるように振動的に励振さ
れ、ここで、それの固有周波数はｆoである。この周波
数はｆoは、装置１２にて入力として使用され、前記装
置１２は、図示の実施例では周波数発生器として構成さ
れ２つのテスト信号を生成する。それらのテスト信号
は、第２の発振器の振動に対して対称的に±１００Ｈｚ
ずれている。そのようにして生成されたテスト信号によ
り、第１の発振器１０が励振される。図示の実施例では
第１発振器１０は、装置１１内に設けられており、この
装置１１は、形成された信号への発振器の応答特性を検
出し、それから差信号を形成する。前記差信号は、適当
な電子的回路の使用下で制御器１６に供給され、この制
御器１６は、適当な手段を介して発振器１０の振動特性
に影響を及ぼす。２つの発振器１０，２０が定常的振動
状態におかれると直ちに、差信号がもはや生ぜず、その
結果出力信号は、安定した評価条件のもとで使用され得
る。従って、ヨーレート−センサの２つの振動モードを
自動的に相互に整合マッチングさせ得る。このことによ
り、コリオリ力に対する安定した評価条件が得られる。
検出モードないし第１の発振器は精確にそれの固有周波
数のもとで作動されるので、共振時の高まりに相応して
感度増大が起こる。つまり、高いＱを達成できる。従っ
て、分解能を著しく改善でき、ここで、温度変化及び老
化効果を自動的に再制御でき、この再制御のため、閉ル
ープ、開ループ制御回路により振動を相互に整合マッチ
ングするのである。
【００１９】図２のブロックダイヤグラムでは、付加的
に、位相エラーを考慮するテスト信号応答の振幅の評価
が示されている。ここでは、それぞれのもとのテスト信
号に対し、９０°位相ずれしているテスト信号との更な
る乗算が実施される。両結果信号は、幾何学的に加算さ
れ、それにより、テスト信号応答の実際の振幅について
の情報が得られる。指摘されるべきことには、図２に示
すブロックダイヤグラムを図１に示す実施例と組み合わ
せ結合することができる。
に、位相エラーを考慮するテスト信号応答の振幅の評価
が示されている。ここでは、それぞれのもとのテスト信
号に対し、９０°位相ずれしているテスト信号との更な
る乗算が実施される。両結果信号は、幾何学的に加算さ
れ、それにより、テスト信号応答の実際の振幅について
の情報が得られる。指摘されるべきことには、図２に示
すブロックダイヤグラムを図１に示す実施例と組み合わ
せ結合することができる。
【００２０】代替選択的に、図２に示すブロックダイヤ
グラムにより、テスト信号応答と第２発振器との間の位
相差の評価により、検出回路又は第１の発振器の共振周
波数を制御することができる。 第２発振器の位相ずれ
は、それの共振点において、丁度９０度である。ヨーレ
ート−センサに対する検出モードは、位相に関して今度
はテスト信号応答から差信号を求め、類似の手法で第１
発振器１０の整合マッチングを行わせる。従って、第１
発振器１０は、次のような状態生起まで離調される、即
ち、位相ずれの差の大きさが同じになるまで、換言すれ
ば、差信号がもはや生じなくなるまで、離調される。
グラムにより、テスト信号応答と第２発振器との間の位
相差の評価により、検出回路又は第１の発振器の共振周
波数を制御することができる。 第２発振器の位相ずれ
は、それの共振点において、丁度９０度である。ヨーレ
ート−センサに対する検出モードは、位相に関して今度
はテスト信号応答から差信号を求め、類似の手法で第１
発振器１０の整合マッチングを行わせる。従って、第１
発振器１０は、次のような状態生起まで離調される、即
ち、位相ずれの差の大きさが同じになるまで、換言すれ
ば、差信号がもはや生じなくなるまで、離調される。
【００２１】図３は、それにより、感度補正を実施でき
る更なる実施例のブロックダイヤグラムを示す。前記実
施例では、両テスト信号応答の和から、共振時高まりに
ついての情報が得られる。今や出力―有効信号と和信号
との商を形成し、それにより、有効出力信号の感度を規
準化し得る、換言すれば、検出回路の回路の良さ、Ｑに
無関係に規準化し得る。
る更なる実施例のブロックダイヤグラムを示す。前記実
施例では、両テスト信号応答の和から、共振時高まりに
ついての情報が得られる。今や出力―有効信号と和信号
との商を形成し、それにより、有効出力信号の感度を規
準化し得る、換言すれば、検出回路の回路の良さ、Ｑに
無関係に規準化し得る。
【００２２】図４は、静電的スタチック正帰還の動作原
理を略示し、この静電的スタチック正帰還は、第１の発
振器を整合マッチングするため、殊に、当該の発振器が
機械的発振器である場合、第１の発振器を整合マッチン
グするため使用し得るものである。振動体、振動子の周
波数は、一般に、所謂静電的スタチック正帰還により減
衰され得る。静電的スタチック正帰還は、次のような場
合に得られる、即ち、容量微分―測定形装置に直流電圧
が加わる（このことは簡単なコンデンサについても成立
つ）ようにするのである。容量微分―測定形装置はプレ
ート２２，２４及びその間に振動質量体１０を有するプ
レート形コンデンサにより形成される。測定に際して、
振動質量体と、プレート形コンデンサ２２，２４の個個
のプレートとの間に生じる容量が求められる。振動質量
体１０は、図示の実施例では、ばね２６に懸架されてお
り、このばね２６は、ばね定数ｋを有する。系の剛性全
体は、機械的及び静電的スタチック剛性の和により定ま
る。静電的スタチック剛性は、振動体、振動子１０の変
位に従っての静電的スタチック力の微分に相応する。静
電的スタチック正帰還により系を一層ハード硬又はソフ
ト軟に形成できる、それというのは、２つのプレート
は、公知のように異なるポテンシャル電位で引き合うか
らである。正帰還係数は下記の関係式により与えられ
る。
理を略示し、この静電的スタチック正帰還は、第１の発
振器を整合マッチングするため、殊に、当該の発振器が
機械的発振器である場合、第１の発振器を整合マッチン
グするため使用し得るものである。振動体、振動子の周
波数は、一般に、所謂静電的スタチック正帰還により減
衰され得る。静電的スタチック正帰還は、次のような場
合に得られる、即ち、容量微分―測定形装置に直流電圧
が加わる（このことは簡単なコンデンサについても成立
つ）ようにするのである。容量微分―測定形装置はプレ
ート２２，２４及びその間に振動質量体１０を有するプ
レート形コンデンサにより形成される。測定に際して、
振動質量体と、プレート形コンデンサ２２，２４の個個
のプレートとの間に生じる容量が求められる。振動質量
体１０は、図示の実施例では、ばね２６に懸架されてお
り、このばね２６は、ばね定数ｋを有する。系の剛性全
体は、機械的及び静電的スタチック剛性の和により定ま
る。静電的スタチック剛性は、振動体、振動子１０の変
位に従っての静電的スタチック力の微分に相応する。静
電的スタチック正帰還により系を一層ハード硬又はソフ
ト軟に形成できる、それというのは、２つのプレート
は、公知のように異なるポテンシャル電位で引き合うか
らである。正帰還係数は下記の関係式により与えられ
る。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここでＡは、プレートの面積、Ｘは変位、
Ｕは電圧、ｄgapは、コンデンサの板間隔である。上記
の関係式から第１発振器ないし検出モードの共振周波数
に対する関係式を次のように求め得る：
Ｕは電圧、ｄgapは、コンデンサの板間隔である。上記
の関係式から第１発振器ないし検出モードの共振周波数
に対する関係式を次のように求め得る：
【００２５】
【数２】
【００２６】静電的スタチック正帰還に対して代替選択
的に、第１発振器を、所謂閉ループ作動により整合マッ
チングすることができ、ここで、それについては、それ
以上詳述する必要はない、それというのは、当該のプロ
セスは、振動論の分野の当業者には周知のことであるか
らである。
的に、第１発振器を、所謂閉ループ作動により整合マッ
チングすることができ、ここで、それについては、それ
以上詳述する必要はない、それというのは、当該のプロ
セスは、振動論の分野の当業者には周知のことであるか
らである。
【００２７】本発明の装置及び方法並びに本発明の装置
及び方法を使用するヨーレート−センサを、図５に示す
ボーデ線図を用いて一層良好に理解できる。図５の上方
部分において、第１発振器の振動特性がプロットしてあ
る。プロットしてあるのは、テスト信号の周波数に依存
しての応答特性の振幅である。破線で示すのは、本発明
の方法の実施前に生じている第１発振器の共振分布特性
である。第１発振器がテスト信号で励振されると、即
ち、ｆoに隣接する周波数で励振されると、応答信号の
２つの異なった大きさの振幅が生じる。それらの２つの
応答信号から１つの差を形成し、この差信号に依存して
検出周波数のずれを生じさせると、共振周波数特性カー
ブが得られ、この共振周波数特性カーブは、実線として
示されている。従って、第１発振器は次のように整合マ
ッチングされる、即ち、それの共振周波数がｆoと一致
するように整合マッチングされる。この状態において、
両テスト周波数における応答信号の振幅は、相対応し、
その結果差信号が形成されない。このことは、そこにて
一致状態が存在している定常的振動の状態を表わしてい
る。従来技術と異なって、従来ヨーレート−センサにお
いてなされたような検出モードを発振器周波数からでき
るだけ離して設定する必要はもはやない。寧ろ、共振時
高まりによる振幅エラー及び位相エラーは、もはや生じ
ない、それというのは、当該の定常的振動状態が、永続
的制御により維持されるからである。
及び方法を使用するヨーレート−センサを、図５に示す
ボーデ線図を用いて一層良好に理解できる。図５の上方
部分において、第１発振器の振動特性がプロットしてあ
る。プロットしてあるのは、テスト信号の周波数に依存
しての応答特性の振幅である。破線で示すのは、本発明
の方法の実施前に生じている第１発振器の共振分布特性
である。第１発振器がテスト信号で励振されると、即
ち、ｆoに隣接する周波数で励振されると、応答信号の
２つの異なった大きさの振幅が生じる。それらの２つの
応答信号から１つの差を形成し、この差信号に依存して
検出周波数のずれを生じさせると、共振周波数特性カー
ブが得られ、この共振周波数特性カーブは、実線として
示されている。従って、第１発振器は次のように整合マ
ッチングされる、即ち、それの共振周波数がｆoと一致
するように整合マッチングされる。この状態において、
両テスト周波数における応答信号の振幅は、相対応し、
その結果差信号が形成されない。このことは、そこにて
一致状態が存在している定常的振動の状態を表わしてい
る。従来技術と異なって、従来ヨーレート−センサにお
いてなされたような検出モードを発振器周波数からでき
るだけ離して設定する必要はもはやない。寧ろ、共振時
高まりによる振幅エラー及び位相エラーは、もはや生じ
ない、それというのは、当該の定常的振動状態が、永続
的制御により維持されるからである。
【００２８】振幅に依拠しての評価に類似して、本発明
の装置及び方法が、図５の下方部分に示すように、第１
発振器の位相の評価に立脚してもよい。
の装置及び方法が、図５の下方部分に示すように、第１
発振器の位相の評価に立脚してもよい。
【００２９】図６には、感度補正を表すボード線図を示
す。図２の場合において説明されたように、両テスト信
号応答の加算により共振周波数についての情報を得るこ
とができる。和信号と有効出力信号との商を形成する
と、有効信号の感度が検出回路の良さＱに無関係にな
り、その結果全体的に振幅周波数ダイヤグラムにおい
て、比較的エラーの少ない特性カーブが生じる。
す。図２の場合において説明されたように、両テスト信
号応答の加算により共振周波数についての情報を得るこ
とができる。和信号と有効出力信号との商を形成する
と、有効信号の感度が検出回路の良さＱに無関係にな
り、その結果全体的に振幅周波数ダイヤグラムにおい
て、比較的エラーの少ない特性カーブが生じる。
【００３０】要するに、本発明の解決手段により、従来
の見解、解釈―これによれば、振幅エラー及び位相エラ
ーに基づき２つの周波数の隣接配置が回避されていた−
と異なって共振周波数を利用できる。感度エラーは共振
周波数での作動により完全に補償され得、その結果、本
発明の手段により一層良好な応答性を有し、更に、有効
信号の一層簡単な評価を可能にするヨーレート−センサ
を実現可能である。付言すべきことには、本発明はアナ
ログ信号プロセッサでもデジタル信号プロセッサでも実
現可能である。
の見解、解釈―これによれば、振幅エラー及び位相エラ
ーに基づき２つの周波数の隣接配置が回避されていた−
と異なって共振周波数を利用できる。感度エラーは共振
周波数での作動により完全に補償され得、その結果、本
発明の手段により一層良好な応答性を有し、更に、有効
信号の一層簡単な評価を可能にするヨーレート−センサ
を実現可能である。付言すべきことには、本発明はアナ
ログ信号プロセッサでもデジタル信号プロセッサでも実
現可能である。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、高められた精度及び低
くされたエラーのもとで信号の評価を可能にする方法及
び装置を提供することができ、また、そのような点で改
善されたヨーレート−センサを実現することができると
いう効果が奏される。
くされたエラーのもとで信号の評価を可能にする方法及
び装置を提供することができ、また、そのような点で改
善されたヨーレート−センサを実現することができると
いう効果が奏される。
【図１】本発明のヨーレート−センサの第１実施例のブ
ロックダイヤグラムを表す図。
ロックダイヤグラムを表す図。
【図２】本発明のヨーレート−センサの第２実施例の一
部を示すブロックダイヤグラムを表す図。
部を示すブロックダイヤグラムを表す図。
【図３】感度補正付きの本発明の更なる有利な実施例の
ブロックダイヤグラムを表す図。
ブロックダイヤグラムを表す図。
【図４】本発明の装置ないし本発明のヨーレート−セン
サの有利な実施例の一部としての発振器の振幅特性カー
ブに影響を及ぼすための装置の概念図。
サの有利な実施例の一部としての発振器の振幅特性カー
ブに影響を及ぼすための装置の概念図。
【図５】本発明の装置ないし本発明のヨーレート−セン
サの説明のためのボード線図。
サの説明のためのボード線図。
【図６】本発明の方法の説明のためのさらなるボーデ線
図。
図。
１０ 発振器、振動質量 １１ 装置 １２ 装置 １６ 制御器 ２０ 発振器 ２２ 板コンデンサ ２４ 板コンデンサ ２６ ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハネス アルツナー ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン ビス マルクシュトラーセ 116／５ (72)発明者 ラインハルト ノイル ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ピ ルゼナー シュトラーセ 21 (72)発明者 ゲオルク ビショピンク ドイツ連邦共和国 プリーツハウゼン ヴ ァッカーシュタインヴェーク １ (72)発明者 カルステン フンク アメリカ合衆国 カリフォルニア マウン テン ヴュー エルドラ ドライヴ 71 (72)発明者 マルクス ルッツ アメリカ合衆国 パロ アルト ミランダ 4009
Claims (12)
- 【請求項１】 第１の発振器を第２の発振器に整合マッ
チングするための方法において、下記のステップを有
し、即ち、 第２発振器（２０）の振動に対して対称的に周波数シフ
ト及び／又は位相シフトされた２つの信号を生成するこ
と；第１の発振器（１０）を、生成された信号で励振す
ること；第１発振器（１０）の応答特性を求めること；
応答特性から差信号を形成すること；差信号に依存して
第１発振器（１０）の周波数及び／又は位相を整合する
ことの各ステップを有することを特徴とする第１の発振
器を第２の発振器に整合マッチングするための方法。 - 【請求項２】 第１及び第２発振器（１０，２０）は、
１つの振動体、振動子の相異なるモード、例えば直交の
モードのもの、及び／又は複数の無関係の振動体、振動
子であるようにしたことを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 応答特性を求めるため、第１発振器（１
０）の振動の振幅及び／又は位相を検出することを特徴
とする請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 振幅補正のため、有効出力信号と応答特
性の和との商を形成することを特徴とする請求項１から
３までのうちいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 第１発振器の整合マッチングを行うステ
ップは、固有周波数のシフト、例えば、静電的スタチッ
ク正帰還を用いての固有周波数のシフトを含むことを特
徴とする請求項１から４までのうちいずれか１項記載の
方法。 - 【請求項６】 当該方法を繰り返し実施する更なるステ
ップを有することを特徴とする請求項１から５までのう
ちいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 第１の発振器（１０）を第２の発振器
（２０）に整合マッチングするための装置において、 下記の構成要素を有し、即ち;第２発振器（２０）の振
動に対して対称的に周波数シフト及び／又は位相シフト
された２つの信号を生成する装置（１２）を有し、 生成された信号への第１発振器（１０）の応答特性を求
め、そして、差信号を形成する装置（１１）を有し、 差信号に依存して第１発振器（１０）の周波数及び／又
は位相を整合調整する制御装置を有することを特徴とす
る第１の発振器を第２の発振器に整合マッチングするた
めの装置。 - 【請求項８】 第１及び第２発振器（１０，２０）は、
１つの振動体、振動子の相異なるモード、例えば直交の
モードのもの、及び／又は複数の無関係の振動体、振動
子であるように構成されていることを特徴とする請求項
７記載の装置。 - 【請求項９】 制御装置は、静電的スタチック正帰還結
合（Mitkopplung）装置を有することを特徴とする請求
項７又は８記載の装置。 - 【請求項１０】 振幅補正のため出力信号と応答特性の
和との商形成を行うことを特徴とする請求項７から９ま
でのうちいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１１】 信号処理装置を有するヨーレート−セ
ンサであって、前記信号処理装置は、２つの発振器の検
出された振動から１つのヨーレートを求める当該のヨー
レート−センサにおいて、 請求項７から１０までのうちいずれか１記載の装置が設
けられていることを特徴とするヨーレート−センサ。 - 【請求項１２】 信号処理装置を有するヨーレート−セ
ンサであって、前記信号処理装置は、２つの発振器の検
出された振動から１つのヨーレートを求める当該のヨー
レート−センサにおいて、 当該の信号処理装置は、請求項１から６までのうちいず
れか１記載の方法を実施するように構成されていること
を特徴とするヨーレート−センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19910415A DE19910415B4 (de) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Abstimmen eines ersten Oszillators mit einem zweiten Oszillator |
| DE19910415.8 | 1999-03-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304550A true JP2000304550A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=7900292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000063778A Pending JP2000304550A (ja) | 1999-03-10 | 2000-03-08 | 第１の発振器を第２の発振器に整合マッチングするための方法及び装置並びにヨーレート−センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6654424B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000304550A (ja) |
| DE (1) | DE19910415B4 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345476A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Robert Bosch Gmbh | 周波数トラッキングによる回転レートセンサ |
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| DE10248733B4 (de) * | 2002-10-18 | 2004-10-28 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
| DE10248734B4 (de) | 2002-10-18 | 2004-10-28 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
| DE10248736B4 (de) | 2002-10-18 | 2005-02-03 | Litef Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Nullpunktfehlers eines Corioliskreisels |
| DE10248735B4 (de) | 2002-10-18 | 2004-10-28 | Litef Gmbh | Verfahren zur elektronischen Abstimmung der Ausleseschwingungsfrequenz eines Corioliskreisels |
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2000
- 2000-03-07 US US09/520,250 patent/US6654424B1/en not_active Expired - Lifetime
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