JP2000512019A - 小型ボックス型振動ジャイロスコープ - Google Patents
小型ボックス型振動ジャイロスコープInfo
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- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.物体の回転角速度を決定する角速度センサ装置であって、 各速度センサ装置は、周期的な移動信号の関数として、コリオリ速度軸に直角 な方向に、周期的に移動する一対の質量構造体を有する形式であり、それにより 、速度軸の周りでの角速度に比例したコリオリ加速度が、質量構造体上に、トラ ンスジューサによってコリオリ角速度に比例した出力信号に変換される力を生じ 、 ベースと、 前記ベースによって形成される底部と、コーナーに接続された前記ベースから 上に延び、上部で開放する第1と第2の対向壁の対とを有するボックス構造と、 各対の対向壁が位相が180°ずれて振動する振動モードに、前記第1と第2 の対の壁を駆動する壁ドライブと、 コリオリ角速度を表す電気出力信号を生成するために前記ボックス構造の前記 コーナーの少なくとも1つに機械的に接続される力応答トランスジューサと、 を有する角速度センサ装置。 2.前記ベースとボックス構造は、ミクロ機械加工されたシリコン基板から形 成される請求項1に記載の角速度センサ装置。 3.前記ベース及びボックス構造は、エッチング加工されたシリコン結晶基板 によって形成され、対向壁の第1と第2の対は、エッチング加工されたシリコン 基板の結晶分子に適応する平行四辺形を形成する請求項1に記載の角速度センサ 装置。 4.前記壁駆動手段は、交番電流源に接続された導電電極と、前記第1及び第 2のボックス構造壁の対を駆動するために磁気電流振動力を発生するために前記 電極の交番電流と協働する磁束源と、を有する請求項1の角速度センサ装置。 5.前記力応答トランスジューサは、二重端同調フォークと、二重端同調フォ ークに振動を誘導する信号源と、前記コリオリ角速度を表す前記電気出力信号を 生成する出力装置と、を有する請求項1の角速度センサ装置。 6.前記壁駆動手段は、前記ベースに支持されるとともに交番電流源に接続さ れる導電電極と、前記ボックス構造の前記対向壁に自然周波数で前記振動モード を生じる周期運動を生じるために前記電極の交番電流と相互作用する前記電極に 接近して配置された磁界生成構造とを有し、 前記力応答トランスジューサは、交番電流源に接続され、前記ボックス構造の 前記コーナーの前記1つで力の変化で変化する共振振動をつくるために前記磁界 構造と相互作用する電極を有する少なくとも1つの二重端同調フォークを有する 請求項1の角速度センサ装置。 7.前記ベース及びボックス構造は、単一の結晶構造から形成され、前記ベー スに隣接した壁の第1及び第2の対は、前記第1と第2の壁の対の振動中に比較 的固定されるこぶ状点を有し、前記力応答トランスジューサは、前記ボックス構 造のすべてのコーナーの力を検出する請求項1に記載の角速度センサ装置。 8.前記力応答トランスジューサからの出力信号を処理し、ある所定の効果の 共通のモードリジェクションを有する信号処理手段を有する請求項7に記載の角 速度センサ装置。 9.前記力応答トランスジューサは、圧電抵抗装置である請求項1に記載の角 速度センサ装置。 10.前記壁駆動装置は、前記ボックス構造の前記壁によって包囲された領域 の前記ベースに支持された駆動電極の第1及び第2の対向対を有する請求項1に 記載の角速度センサ装置。 11.前記力応答トランスジューサは、前記ボックス構造の内側に支持された 前記コーナーの各々について分離した前記力検出トランスジューサを有する請求 項1に記載の角速度センサ装置。 12.複数の直角の速度軸の周りの物体の回転角速度の成分を決定する装置で あって、 支持底部を備えた開放ボックス構造及びコーナーで接続され上部で開放した第 1及び第2の対向壁を有する複数の軸の各々における角速度センサと、 前記角速度センサが関連する各速度軸線に直角な方向において周期的な駆動運 動の関数として第1と第2の壁の対の各々に周期的な運動を生じる手段を含む各 速度センサの駆動手段と、 コリオリ力によって生じる前記周期的に移動する壁の変化する力を検出し速度 軸のまわりの物体の回転角速度に比例する出力信号を提供する出力センサ手段と 、 及び 各速度センサからの出力信号及び周期的な移動信号を受けるように接続され各 速度軸の回転角速度を決定する信号処理手段と、を有する装置。 13.前記開放ボックス構造は、結晶材料をミクロ機械加工した物体である請 求項12の装置。 14.前記材料は、シリコンである請求項13の装置。 15.前記ボックス構造の前記底部は、シリコンのエピタキシャル層であり、 前記壁は、前記エピタキシャル層にエッチング加工して形成される請求項14の 装置。 16.前記ボックス構造は、前記底部に隣接し、前記壁から間隔を置いている 中央の取付構造を有する請求項12の装置。 17.請求項16の装置であって、更に、前記ボックス構造が取り付けられる 内壁を有するハウジングを有し、ハウジングの前記内壁の一部に前記中央の取付 構造を取り付ける手段を含む装置。 18.前記駆動手段及び前記出力センサ手段は、磁界を必要とし、前記磁界を 供給するために前記ハウジングの内側に取り付けられた永久磁石を有する磁気経 路構造を有し、前記ハウジングは、透磁性材料から製造され、前記磁気経路構造 の一部を形成する請求項17に記載の装置。
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