JP2002267448A - 角速度センサ - Google Patents

角速度センサ

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JP2002267448A JP2001066341A JP2001066341A JP2002267448A JP 2002267448 A JP2002267448 A JP 2002267448A JP 2001066341 A JP2001066341 A JP 2001066341A JP 2001066341 A JP2001066341 A JP 2001066341A JP 2002267448 A JP2002267448 A JP 2002267448A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサの損傷を外部から検出できるように
し、使用時の信頼性を一段と向上させた角速度センサを
提供することを目的とする。 【解決手段】 センス電極４４，４５からの出力がそれ
ぞれ加えられる一対のカレントアンプ５１，５０と一対
のカレントアンプ５１，５０の出力差を増幅する差動増
幅器５２と差動増幅器５２の出力をモニタ信号に同期し
検波することにより角速度信号を出力するための同期復
調器を構成する９０度移相器５３と同期検波器２２と、
モニタ信号を制御端子３９からの外部診断要求信号に基
づきカレントアンプ５０の入力端子に注入器としてのコ
ンデンサ３７ａを介して加えることにより異常を検出す
るための診断信号を出力するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己診断機能をも
つ角速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば音叉形の角速度センサは、音叉形
の駆動部の両駆動板の先端に、それとは直交する方向に
検知板を設け、前記駆動板を常時音叉駆動させた状態で
角速度が加わると、それに呼応して互いに逆方向に振動
する前記検知板からの出力で角速度を検出するものであ
った。
【０００３】従来の角速度センサは、図１６に示すよう
に、樹脂製よりなる一端が開口したケース１０１の開口
部に樹脂製の蓋１０２が装着されることにより密封空間
が形成されている。
【０００４】この密封空間の内部には、回路基板１０３
と、金属製のウェイト板１０４が収納されている。すな
わち、ケース１０１の内部四隅には支持ピン１０５が植
設されており、この支持ピン１０５によりウェイト板１
０４と回路基板１０３が弾性的に支持、固定されてい
る。ウェイト板１０４にはこの弾性支持のために、四隅
にゴム製のダンパー１０６が装着されており、またこの
ダンパー１０６と回路基板１０３の間には樹脂製の支持
脚１０７が設けられ、支持ピン１０５は下方よりダンパ
ー１０６、支持脚１０７、回路基板１０３を貫通後、そ
の先端が回路基板１０３側に押し潰されており、これに
より回路基板１０３、ウェイト板１０４は弾性的に支
持、固定されている。また、ウェイト板１０４の回路基
板１０３側には図１７に示す如く、金属製の支持ピン１
０８が垂直方向に圧入、固定されており、この支持ピン
１０８の上部には水平方向に金属製の支持ピン１０９の
一端が圧入、固定されている。この支持ピン１０９の径
は支持ピン１０８の径の約５分の１と細く、しかも材質
はピアノ線などの様にバネ性を持つ金属材料で形成され
ており、その他端に金属製の基板１１０がはんだにより
固定されている。
【０００５】この基板１１０の支持ピン１０８，１０９
を挟む両側には金属製の駆動板１１１，１１２の一端が
固定され、さらにそれらの表面には板状の圧電素子１１
１ａ，１１２ａが固定され、これにより音叉形の駆動部
が形成されている。また、駆動板１１１，１１２の他端
は図１７に示す如く、圧電素子１１１ａ，１１２ａ部と
は直交する方向に折り曲げられ、その後延長形成された
検知板１１３，１１４に板状の圧電素子１１３ａ，１１
４ａが固定され、これにより検知部が構成されている。
ここで、駆動部と検知部とによりセンサ素子が構成され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
角速度センサにおいて問題となるのは、センサ起動後、
構成する部品の故障発生に対してその故障を外部へ知ら
せる、または外部から故障と判断するための目安となる
情報を持たす為の機能を備えていない事であった。
【０００７】本発明は、その一部が損傷して正常な検知
動作ができなくなっている状態を外部から検出すること
ができるようにし、信頼性の高い角速度センサの使用を
可能にする事を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の角速度センサは、振動部と角速度を検知する
検知部とを有するセンサ素子と、センサ素子の振動部に
駆動信号を供給するドライバ回路とセンサ素子からのモ
ニタ信号が加えられるモニタ回路とを含む駆動手段と、
センサ素子の検知部からの出力が加えられる一対のチャ
ージアンプまたはカレントアンプと一対のチャージアン
プまたはカレントアンプの出力差を増幅する差動増幅器
と差動増幅器の出力を駆動手段からの駆動信号に同期し
検波することにより角速度信号を出力する同期復調器と
からなる検出手段と、駆動手段の駆動信号に同期した信
号を同期復調器よりも前段に加えることにより異常を検
出するための診断信号を出力する自己診断手段とを備え
たことを特徴とするものである。この構成により、本セ
ンサの一部が損傷して正常な検知動作ができなくなって
いる状態も外部から検出できるようにし、使用時の信頼
性を一段と向上させた角速度センサが得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、振動部と角速度を検知する検知部とを有するセンサ
素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号を供給する
ドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ信号が加え
られるモニタ回路とを含む駆動手段と、前記センサ素子
の検知部からの出力が加えられる一対のチャージアンプ
またはカレントアンプと前記一対のチャージアンプまた
はカレントアンプの出力差を増幅する差動増幅器と前記
差動増幅器の出力を前記駆動手段からの駆動信号に同期
し検波することにより角速度信号を出力する同期復調器
とからなる検出手段と、前記駆動手段の駆動信号に同期
した信号を前記同期復調器よりも前段に加えることによ
り異常を検出するための診断信号を出力する自己診断手
段とを備えているため、本センサの一部が損傷して正常
な検知動作ができなくなっている状態も外部から検出で
きるようにし、使用時の信頼性を一段と向上させること
ができるという作用を有する。
【００１０】請求項２に記載の発明は、振動部と角速度
を検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記センサ
素子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前記
センサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路と
を含む駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの出力
が加えられる一対のチャージアンプまたはカレントアン
プと前記駆動手段からの駆動信号に同期して前記一対の
チャージアンプまたはカレントアンプの出力をサンプル
ホールドし角速度信号を出力するための同期復調器とか
らなる検出手段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した
信号を前記同期復調器よりも前段に加えることにより異
常を検出するための診断信号を出力する自己診断手段と
を備えているため、本センサの一部が損傷して正常な検
知動作ができなくなっている状態も外部から検出できる
ようにし、使用時の信頼性を一段と向上させることがで
きるという作用を有する。
【００１１】また、一対のチャージアンプまたはカレン
トアンプの出力を駆動信号に同期したタイミングで選択
的に切り替えて復調するため、同期検波器と同等の機能
を簡単に構成できるという作用を有する。
【００１２】請求項３に記載の発明は、振動部と角速度
を検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記センサ
素子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前記
センサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路と
を含む駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの出力
が加えられる一対のカレントアンプと前記一対のカレン
トアンプの出力差を検出する差動増幅器と前記差動増幅
器の出力の位相を９０°シフトさせるための移相器と前
記移相器の出力を前記駆動手段からの駆動信号で同期検
波し角速度信号を出力する同期検波器とからなる検出手
段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した信号を前記同
期検波器よりも前段に加えることにより異常を検出する
診断信号を出力するための自己診断手段とを備えている
ため、本センサの一部が損傷して正常な検知動作ができ
なくなっている状態も外部から検出できるようにし、使
用時の信頼性を一段と向上させることができるという作
用を有する。
【００１３】また、センサ素子の検知部からの出力を一
対のカレントアンプで受けるため、コンデンサを省略で
きるという作用を有する。
【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、自己診断のための駆動信号に同期した
信号を、一対のチャージアンプまたはカレントアンプの
入力端子に加えるように構成しているため、一対のチャ
ージアンプまたはカレントアンプの差の信号を差動増幅
器によって同相のノイズは除去し、互いに逆相の正常な
角速度信号の差を取り出せると同時に、センサ特性の劣
化要因となる異常信号成分を検出できるという作用を有
する。
【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、自己診断のための駆動信号に同期した
信号は、モニタ回路の出力信号であるため、駆動信号の
同期した安定な音叉振動レベルを示す信号が使用でき、
温度や環境変化に対して信頼性の高い自己診断を可能と
するばかりか、自己診断の信号の発生のために特別な付
加手段が不要であるという作用を有する。
【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、自己診断手段は、駆動信号に同期した
信号を減衰させるための減衰器と、この減衰器からの信
号を同期復調器より前段に加えるための注入器とからな
るため、シンプルな構成で精度と信頼性の高い自己診断
ができるという作用を有する。
【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、注入器がコンデンサであるため、シン
プルな構成で精度と信頼性の高い自己診断ができるとい
う作用を有する。
【００１８】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、注入器は抵抗器であるため、シンプル
な構成で精度と信頼性の高い自己診断ができるという作
用を有する。
【００１９】請求項９に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、減衰器は、デジタル的に調整が可能な
ラダーネットワーク抵抗を有しているため、ラダーネッ
トワーク抵抗にデジタル信号を順次送り、信号の大きさ
または位相が調整可能であるという作用を有する。
【００２０】請求項１０に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、自己診断手段が動作状態または非動
作状態であるように切り替えるための切替手段を備えて
いるため、必要なときのみ選択的に自己診断ができると
いう作用を有する。
【００２１】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の発明において、切替手段が外部からの操作に応動
して同期復調器より前段に加える駆動信号に同期した信
号を断続する開閉器であるため、コントローラ等からの
外部診断信号に基づき選択的に自己診断ができるという
作用を有する。
【００２２】請求項１２に記載の発明は、請求項１０に
記載の発明において、切替手段が外部からの操作に応動
して同期復調器より前段に加える駆動信号に同期した信
号を一定時間断続するタイマー回路を備えた開閉器であ
るため、コントローラ等からの外部診断信号に基づき一
定時間診断状態を維持することができるという作用を有
する。
【００２３】請求項１３に記載の発明は、請求項２に記
載の発明において、自己診断手段が非動作中には前記検
出手段の出力信号レベルを検出し、前記センサ素子の異
常を常時判定する判定手段をさらに備えているため、コ
ントローラ等からの外部診断信号に基づく診断が行われ
ていない間に発生するセンサの異常を診断する手段を更
に設けることで、センサの故障診断能力を飛躍的に向上
させることができるという作用を有する。
【００２４】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の発明において、自己診断手段は、駆動信号に同期
した信号を減衰する減衰器と、前記減衰器からの信号を
同期復調器より前段に加えるための注入器と、前記減衰
器と前記注入器の間に設けられた切替手段とからなるた
め、コントローラ等からの外部診断信号に基づき選択的
に自己診断ができるという作用を有する。
【００２５】請求項１５に記載の発明は、請求項１３に
記載の発明において、コントローラ等からの外部診断信
号に基づき選択的に自己診断ができるという作用を有す
る。
【００２６】請求項１６に記載の発明は、請求項１３に
記載の発明において、切替手段が外部からの操作に応動
して同期復調器より前段に加える駆動信号に同期した信
号を一定時間断続するタイマー回路を備えた開閉器であ
るため、コントローラ等からの外部診断信号に基づき一
定時間診断状態を維持することができるという作用を有
する。
【００２７】請求項１７に記載の発明は、請求項１に記
載の発明において、センサ素子が水晶、圧電膜が表面に
設けられたシリコンまたは圧電セラミックスからなる振
動子であるため、高精度、高出力なセンサが実現できる
という作用を有する。
【００２８】請求項１８に記載の発明は、振動部と角速
度を検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記セン
サ素子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前
記センサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路
とを含む駆動手段と、前記センサ素子の検知部からの出
力が加えられる一対のチャージアンプまたはカレントア
ンプと前記一対のチャージアンプまたはカレントアンプ
の出力差を増幅する差動増幅器と前記差動増幅器の出力
を前記駆動手段からの駆動信号に同期し検波することに
より角速度信号を出力する同期復調器とからなる検出手
段と、前記駆動手段の駆動信号に同期した信号を前記同
期復調器よりも前段に加えることにより前記検知部から
の信号を調整する調整手段とを備え、前記調整手段は前
記駆動信号に同期した信号を可変するための調整器と前
記調整器からの信号を前記同期復調器より前段に加える
ための注入器からなるため、自己診断手段とほぼ同様な
構成によりセンサ素子から発生する静電結合容量に起因
した不要信号の初期値を回路上において電気的に調整可
能となり、センサの精度、歩留りを著しく改善させるこ
とができるという作用を有する。
【００２９】請求項１９に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、注入器がコンデンサであるため、
シンプルな構成で精度と信頼性の高い調整ができるとい
う作用を有する。
【００３０】請求項２０に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、注入器が抵抗器であるため、シン
プルな構成で精度と信頼性の高い調整ができるという作
用を有する。
【００３１】請求項２１に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、調整器は、デジタル的に調整が可
能なラダーネットワーク抵抗を有しているため、ラダー
ネットワーク抵抗にデジタル信号を順次送ることにより
センサ素子からの出力信号の大きさまたは位相を調整
し、センサ素子からの出力信号のオフセット量を低減で
きるという作用を有する。
【００３２】請求項２２に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、調整器が可変抵抗器であるため、
減衰量を連続的に調整することで、センサ素子からの出
力信号のオフセット量を低減できるという作用を有す
る。
【００３３】請求項２３に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、調整器または注入器に駆動信号に
同期した信号の温度補償のための感温素子が設けられて
いるため、センサの出力の温度特性を改善できるという
作用を有する。
【００３４】請求項２４に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、振動部から検知部にかけて生じる
静電結合信号を、擬似駆動信号を用いて回路部上で電気
的に補正する補正手段を備えているため、振動部を構成
する電極パターンと検知部を構成する電極パターンの近
接により両者間に生じる静電的な電気結合を擬似駆動信
号を用いて回路部上で電気的に補正することができ、セ
ンサ素子上の振動部を構成する電極パターンと検知部を
構成する電極パターンを調整する必要がなくなるという
作用を有する。
【００３５】請求項２５に記載の発明は、請求項１８に
記載の発明において、調整のために駆動信号とセンサ素
子の検知部からの出力信号をそれぞれモニタするための
端子が設けられているため、センサを組立てた状態のま
ま外部測定機などを用いて調整することができ、調整の
ためにハンダ付け部などの損傷を防止できるという作用
を有する。
【００３６】請求項２６に記載の発明は、請求項２４に
記載の発明において、センサ素子を駆動させない手段を
備えているため、調整時にセンサ素子を実際に振動させ
ずに調整対象である静電的な電気結合成分のみを純粋に
調整でき、調整精度を飛躍的に向上させることができる
という作用を有する。
【００３７】請求項２７に記載の発明は、振動部と角速
度を検知する検知部とを有するセンサ素子と、前記セン
サ素子の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路と前
記センサ素子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路
と、前記センサ素子の振動部に安定に自励振動させる駆
動手段と、前記自励振動を止める制御手段と、前記制御
手段の作動時に前記センサ素子の振動部に調整用の信号
を印加するための信号発生器と、前記検知部からの出力
が加えられる一対のチャージアンプまたはカレントアン
プと、前記駆動手段からの駆動信号に同期して復調し角
速度信号を出力する同期復調器を含む検出手段と、前記
駆動手段の駆動信号を前記同期復調器よりも前段に加え
ることにより振動部から検知部にかけて生ずる静電結合
信号を調整する調整手段とを備えているため、制御手段
によりセンサ素子の自励振動を止め、信号発生器からセ
ンサ素子の振動モード周波数に合致しない信号を任意に
振動部に加えて調整できるという作用を有する。
【００３８】請求項２８に記載の発明は、請求項２７に
記載の発明において、調整手段は、駆動信号に同期した
信号を調整する減衰器と前記減衰器からの信号を同期復
調器より前段に加えるためのコンデンサとからなるた
め、シンプルな構成で精度と信頼性の高い調整ができる
という作用を有する。
【００３９】請求項２９に記載の発明は、請求項２７に
記載の発明において、制御手段は、駆動手段のループ内
に設けられた開閉器であるため、シンプルな構成で精度
と信頼性の高い調整ができるという作用を有する。
【００４０】請求項３０に記載の発明は、請求項２７に
記載の発明において、信号発生器から印加される調整用
信号の周波数は、センサ素子固有の振動モード周波数以
外の周波数であるため、センサ素子を振動させることな
しに高精度調整ができるという作用を有する。
【００４１】請求項３１に記載の発明は、請求項２８に
記載の発明において、コンデンサが駆動手段と検出手段
を構成する半導体集積回路上に形成されているため、コ
ンデンサを他の回路部とともに半導体集積化でき、接続
用のはんだ付け部が不要になり、信頼性が一層向上する
という作用を有する。
【００４２】請求項３２に記載の発明は、請求項２８に
記載の発明において、減衰器がレベル調整可能であるた
め、調整精度が一層向上するという作用を有する。
【００４３】請求項３３に記載の発明は、請求項２８に
記載の発明において、減衰器は、利得調整可能な増幅器
であるため、調整精度が一層向上するという作用を有す
る。
【００４４】請求項３４に記載の発明は、請求項２８に
記載の発明において、減衰器は、位相調整可能な移相器
であるため、調整精度が一層向上するという作用を有す
る。
【００４５】請求項３５に記載の発明は、請求項２８に
記載の発明において、減衰器は、あらかじめ設定された
デジタルデータを基に段階的に調整が可能なデジタル調
整手段を備えているため、センサの製造工程における自
動化を容易にし製造コストを抑制することができるとい
う作用を有する。
【００４６】請求項３６に記載の発明は、請求項６に記
載の発明において、一対のチャージアンプまたはカレン
トアンプ間の入力特性のバランスを取るために、前記一
対のチャージアンプまたはカレントアンプの注入器が接
続されていない側の入力端子に平衡手段を設けているた
め、センサに供給される電源電圧の過渡的な変動によっ
て生じる注入器への流出入誤差電流の影響をバランスさ
せて差動増幅器で減殺することが可能となり、電源変動
に対して強いセンサとすることができるという作用を有
する。
【００４７】請求項３７に記載の発明は、請求項２７に
記載の発明において、ドライバ回路には互いに逆位相の
信号をセンサ素子の駆動信号として生成する手段が設け
られ、これらの逆位相の信号のいずれかを選択して調整
手段に供給する切替器を有しているため、センサ素子か
らの信号の極性如何によらず調整手段の調整範囲を拡大
できるという作用を有する。
【００４８】請求項３８に記載の発明は、請求項２７に
記載の発明において、調整手段に供給される信号は、切
替器により選択された駆動信号またはモニタ信号である
ため、調整対象の信号が静電的結合による場合は駆動信
号を、機械的結合による信号の場合はモニタ信号を選択
し、調整ができるという作用を有する。
【００４９】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図１５を用いて説明する。
【００５０】（実施の形態１）図１は本発明の角速度セ
ンサの第１の実施の形態における回路ブロック図であ
る。図２は同実施の形態における水晶音叉型振動子４０
のＷ−Ｗ切断した断面図である。図３はＷ−Ｗ切断した
断面における水晶音叉型振動子４０の電流分布を示した
ものである。
【００５１】図１、図２、図３において、４０は水晶音
叉振動子片４０ａ，４０ｂの電気軸（Ｅ）が水晶音叉振
動子片４０ａ，４０ｂの幅方向（Ｘ軸方向）に互いに逆
方向になるように接合界面４１で直接接合されたバイモ
ルフ構造の水晶音叉型振動子である。水晶音叉振動子片
４０ａ，４０ｂの表面には金などからなるモニタ電極４
２、ドライブ電極４３，４６，４７、センス電極４４，
４５が形成され、水晶音叉型振動子４０が構成される。
図２、図３において、ドライブ電極４７が正極（Ｄ+と
表示）、ドライブ電極４３，４６が負極（Ｄ-）、セン
ス電極４４が負極（Ｓ-）、センス電極４５が正極
（Ｓ+）となる場合を示す。モニタ電極はＭで表示して
いる。５０，５１は入力電流−出力電圧の位相特性が０
度または１８０度のカレントアンプであり、センス電極
４４，４５からの信号を増幅する。５２は差動増幅器で
あり、カレントアンプ５０，５１の差を出力する。５３
は位相を９０度シフトさせるための９０度移相器で、差
動増幅器５２からの信号の位相が９０度シフトされる機
能を有する。５４は平衡用コンデンサであり、注入器と
してのコンデンサ３７ａとほぼ同じ容量特性を持たせる
ようにしてあり、コンデンサ３７ａとバランスさせるよ
うカレントアンプ５１の入力端子と回路の基準電位の間
に挿着されている。これにより、センサの電源電圧の変
動により回路の基準電位が変動した結果、コンデンサ３
７ａによる充放電電流がカレントアンプ５０に入力され
ても、平衡用コンデンサ５４の充放電電流とバランスす
るので差動増幅器５２で相殺される。この結果、電源変
動に対して耐久性の高いセンサとすることが可能とな
る。６３はセンサ出力を調整するためのデジタル調整回
路である。
【００５２】次に、図１に示す本角速度センサの基本動
作の概略を説明する。
【００５３】図１に示すように、水晶音叉型振動子４０
はドライバ回路１５で駆動されて振動を開始するととも
に、モニタ電極４２から振動の大きさに比例したモニタ
信号を発生し、それはモニタ回路であるカレントアンプ
１６、ＡＧＣ回路１９、を介してドライバ回路１５にフ
ィードバックされる。このように水晶音叉型振動子４０
は閉ループを構成する駆動手段によって安定に駆動され
る。
【００５４】水晶音叉型振動子４０は、図１に示すよう
にＸ軸方向に速度Ｖで音叉振動をしており、Ｙ軸回りの
角速度Ωが印加されると、水晶音叉振動子片４０ａ，４
０ｂの各アームに各々コリオリ力Ｆｃ＝ｍ ｘ Ｖ ｘ
Ω（ｍ：アームの質量）がＺ軸方向に発生する。図３
は、前述のように各アームに各々コリオリ力Ｆｃが加わ
った場合の水晶音叉型振動子４０の各アームのＷ−Ｗ断
面における内部電流の状態を示したものである。水晶音
叉型振動子４０の各アームはＺ軸方向において互いに逆
方向に撓むため、図３に示すようにセンス電極４４，４
５にはモニタ電極４２、ドライブ電極４３，４６，４７
を介して、以下のように互いに大きさがほぼ等しい逆極
性の電流が発生する。センス電極４４側の電流ｉS-は、
（１）式で表される。
【００５５】 ｉS- ＝−（ｉS- -D- ＋ ｉM -S- ＋ ｉD+ -S- ＋ ｉS- -D- ）―――（１） また、センス電極４５側の電流ｉS+は、（２）式で表さ
れる。
【００５６】 ｉS+ ＝（ｉS+ -D- ＋ ｉM -S+ ＋ ｉD+ -S+ ＋ ｉS+ -D- ）―――（２） （１）式、（２）式で表される電流ｉS-、ｉS+が、図１
に示すように電流ｄ，ｅとしてカレントアンプ５０，５
１に入力され、それぞれ電圧出力に変換された後、差動
増幅器５２に入力され差動増幅器５２の出力が移相器５
３に入力され、移相器５３により位相が９０度シフトさ
れた後、移相器５３の出力が同期検波器２２でａ点のモ
ニタ信号により検波される。
【００５７】最後に、同期検波器２２の出力がローパス
フィルタ２３に入力され、この入力された信号がデジタ
ル調整回路６３により、ゲインやオフセットなどの調整
が施された後、出力端子２４から出力される。
【００５８】図４は、図１に示す本角速度センサの各部
の動作波形図である。
【００５９】図４において、ａ点の信号波形は定常動作
状態における水晶音叉型振動子４０の振動レベルをモニ
タしたモニタ信号、ｂ点、ｃ点の信号波形は水晶音叉型
振動子４０を駆動するための互いに逆位相の駆動信号で
ある。モニタ信号は、減衰器３６にてｌ点に示す信号波
形のように減衰された後、制御端子３９から加えられた
外部診断要求信号（ｏ点に示す信号波形）により断続動
作する開閉器３８を介して注入器としてのコンデンサ３
７ａにｍ点に示すような信号波形が供給される。
【００６０】コンデンサ３７ａに供給された信号によ
り、モニタ信号に対して９０度位相のシフトした診断信
号としての変位電流（ｎ点に示すような信号波形）が発
生し、この変位電流がカレントアンプ５０に入力され、
電圧変換され出力される（ｆ点に示す信号波形）。
【００６１】次に、カレントアンプ５０，５１の各出力
（ｆ点、ｇ点に示す信号波形）が差動増幅器５２に入力
され、差動増幅器５２より出力される（ｈ点に示す信号
波形）。差動増幅器５２の出力が移相器５３に入力さ
れ、移相器５３により位相が９０度シフトされ、実質的
にモニタ信号（ａ点に示す信号波形）と同位相の信号波
形（ｉ点に示す信号波形）あるいは逆位相の信号波形と
なる。移相器５３の出力信号波形（ｉ点に示す信号波
形）が同期検波器２２でモニタ信号（ａ点に示す信号波
形）により検波される。
【００６２】最後に、同期検波器２２の出力（ｊ点に示
す信号波形）がローパスフィルタ２３に入力され、この
入力された信号（ｊ点に示す信号波形）がデジタル調整
回路６３により、ゲインやオフセットなどの調整が施さ
れた後、出力端子２４から出力される（ｋ点に示す信号
波形）。このｋ点に示す信号が、外部診断要求信号（ｏ
点に示す信号波形）による自己診断により生じたΔＶな
るＤＣ変動分である。このΔＶなるＤＣ変動分のレベル
を、例えば減衰器３６を用いて所定のＤＣ変動値になる
ように設定しておけば、図１のｚ点に示す断線異常時
に、外部診断要求信号（ｏ点に示す信号波形）が加えら
れても本来シフトするはずの所定のＤＣ変動が生じなく
なる。この所定のＤＣ変動値を（しきい値として）監視
すれば、本角速度センサの異常が判別できる。
【００６３】本実施の形態においては、注入器としての
コンデンサを用いた例について説明したが、抵抗器を用
いることも可能である。
【００６４】（実施の形態２）図５は本発明の角速度セ
ンサの第２の実施の形態における回路ブロック図であ
る。図５において、図１と同一構成部分に関しては同一
番号を付し詳細な説明は省略し、異なる部分についての
み詳述する。
【００６５】図５において、５０ａ，５１ａは入力−出
力電圧の位相特性が９０度または２７０度のチャージア
ンプである。この構成によれば、図１に示す移相器５３
を省略することができる。
【００６６】図６は、図５に示す本角速度センサの各部
の動作波形図である。図６に示す各部の信号波形は、基
本的に図４に示す信号波形と同一である。異なるのは、
ｆ点に示す信号波形の位相が互いに９０度ずれているこ
と及びｉ点に示す信号波形が互いに１８０度ずれている
（反転している）点にある。
【００６７】（実施の形態３）図７は本発明の角速度セ
ンサの第３の実施の形態における回路ブロック図であ
る。図７において、図１と同一構成部分に関しては同一
番号を付し詳細な説明は省略し、異なる部分についての
み詳述する。
【００６８】図７において、６１は制御端子３９から加
えられた外部診断要求信号により作動するタイマー回路
である。タイマー回路６１により、制御端子３９から加
えられた外部診断要求信号を時間的に遅延、断続または
延長させる等さまざまな機能を実現することができる。
【００６９】図８は、図７に示す本角速度センサの各部
の動作波形図である。図８に示す各部の信号波形は、基
本的に図４に示す信号波形と同一である。異なるのは、
ｏ点に示す信号波形のパルス幅の長さが短くなっている
こと及びタイマー回路６１の出力（ｑ点に示す信号波
形）が新たに追加されている点にある。このように、ｏ
点に示す信号波形のようなパルス幅の短い外部診断要求
信号から開閉器３８を長時間オンさせることができる信
号（ｑ点に示す信号波形）が得られるため、本角速度セ
ンサに接続されるコントローラのインターフェイスの設
計自由度を向上させることができる。
【００７０】（実施の形態４）図９は本発明の角速度セ
ンサの第４の実施の形態における回路ブロック図であ
る。図９において、図１と同一構成部分に関しては同一
番号を付し詳細な説明は省略し、異なる部分についての
み詳述する。
【００７１】図９において、ドライブ電極４３ａは、図
１に示すドライブ電極４３に比べて幅が狭くなってい
る。論理和回路ブロック６７は、制御端子３９から外部
診断要求信号が加えられない場合でも、センス電極４
５，４４からそれぞれ出力された電流ｄ，ｅのレベルを
常時モニタし、故障時にはダイアグ信号出力端子２９ａ
から自己診断信号を出力させるためのものである。
【００７２】図１１は、図９に示す本角速度センサの各
部の動作波形図である。図１１に示す各部の信号波形
は、基本的に図４に示す信号波形と同一である。異なる
のは、センス電極４５，４４からそれぞれ出力された電
流ｄ，ｅの信号波形、ｓ点に示す信号波形及びｕ点、ｗ
点に示す信号波形が新たに追加されている点にある。
【００７３】図９に示すように、水晶音叉型振動子４０
はＸ軸方向に速度Ｖで音叉振動しており、この時に各電
極間に発生している電流は図１０に示すようになる。従
って、センス電極４４側の電流ｉS-は、（３）式で表さ
れる。
【００７４】 ｉS- ＝ｉ2 − ｉ4 − ｉ5 ＋ ｉ7 ―――（３） また、センス電極４５側の電流ｉS+は、（４）式で表さ
れる。
【００７５】 ｉS+ ＝ｉ1 − ｉ3 − ｉ6 ＋ ｉ8 ―――（４） （３）式、（４）式において、ｉ1〜ｉ4は大きさがほぼ
等しいため、ｉ2とｉ4とは互いにキャンセルし合い、ま
た、ｉ1とｉ3とは互いにキャンセルし合う。また、ドラ
イブ電極４３ａの幅とドライブ電極４７の幅とが異なる
ため、ｉ5（＝ｉ6）≠ｉ7（＝ｉ8）となり、最終的に電
流ｉS-、電流ｉS+は、それぞれ（５）式、（６）式に示
すようになる。
【００７６】 ｉS- ＝−ｉ5 ＋ ｉ7―――（５） ｉS+ ＝−ｉ6 ＋ ｉ8―――（６） 従って、通常時の差動増幅器５２の出力は（７）式に示
すように ｖ＝Ｖ（ｉS+ − ｉS-）＝０ ―――（７） となる。
【００７７】しかし、ｙ点の部分で図１１のＹのタイミ
ングで断線が生じる（断線以外の異常も考えられる）
と、電流ｄの信号波形はゼロになり電流ｅの信号波形の
みとなる。従って、（７）式は、もはやゼロとはなら
ず、差動増幅器５２の出力は（８）式に示すように非平
衡状態となる（ｈ点に示す信号波形）。
【００７８】 ｖ＝Ｖ（−ｉS-）＝Ｖ（ｉ5 − ｉ7）≠０―――（８） （８）式に示す電圧ｖを整流器２６ａで整流したｓ点に
示す信号波形を論理和回路ブロック６７内の比較器２８
ａでしきい値管理（図１１に示すしきい値）すれば、ｓ
点に示す信号波形はしきい値（ｔｈ）を超えるため比較
器２８ａからハイの信号（ｕ点に示す信号波形）が出力
され、制御端子３９からの外部診断要求信号（ｏ点に示
す信号波形）がない場合においても、論理和回路ブロッ
ク６７内の論理和回路３２からハイの信号（ｗ点に示す
信号波形）が出力され、ダイアグ信号出力端子２９ａで
接続の断線などの故障が瞬時かつ常時検出できる。ま
た、ｒ点の信号（すなわちａ点の信号を整流した後の信
号）は、正常時は比較器２８ｂで設定するしきい値を超
えることにより、ｔ点の信号がローの信号になるように
指定してある。したがって、ａ点のモニタ信号が正常で
あれば、論理和回路３２の出力（すなわちダイアグ信号
出力端子２９ａの信号）は、ローとなる。しかし、ａ点
のモニタ信号に異常が発生し、比較器２８ｂで設定する
しきい値を下回りｔ点の信号がハイの信号となると、論
理和回路３２の出力（すなわちダイアグ信号出力端子２
９ａの信号）がハイとなり故障を検出することができ
る。以上のような論理和回路ブロック６７を設けること
により、駆動側の異常または角速度信号の検出側の異常
のいずれにも対応できる。
【００７９】以上のような構成によれば、水晶音叉型振
動子上に擬似駆動用の専用電極を設けるなど専用の手段
を設ける必要が無く、水晶音叉型振動子が小型化した場
合における駆動効率改善のための電極設計に有利となる
ばかりか、高い故障検出性能を有するセンサを実現する
ことが可能である。
【００８０】なお、図１１には参考のため外部診断要求
信号が入力されたとき（ｏ点の波形）の回路各部の波形
を各点の名前に添字ｏをつけて示してある。これらの波
形は基本的に図４と同じである。
【００８１】（実施の形態５）図１２は本発明の角速度
センサの第５の実施の形態における回路ブロック図であ
る。図１３は同実施の形態における水晶音叉型振動子４
０のＷ−Ｗ断面における各電極間の静電結合容量の説明
図である。図１２、図１３において、図１、図２と同一
構成部分に関しては同一番号を付し詳細な説明は省略
し、異なる部分についてのみ詳述する。
【００８２】図１３に示した静電結合容量は、水晶音叉
型振動子４０の本来の出力信号を変調して角速度信号に
好ましくないオフセット電圧を発生させることがある。
本実施の形態は、この静電結合容量の影響を受けないよ
うに調整する回路に関するものである。
【００８３】図１２、図１３において、６２は信号発生
器であり調整のための信号を生成する。調整精度を向上
するために信号発生器６２から生成される信号の周波数
は水晶音叉型振動子４０の振動を生じさせないように振
動モード周波数に合致しない周波数に設定する。信号発
生器６２の信号は端子を通じて正極のドライブ電極４７
へ擬似のドライブ用の正電圧が供給される一方、ドライ
バ回路１５により反転された信号が生成され、負極のド
ライブ電極４３，４６へ擬似のドライブ用の負電圧が供
給される。ここで擬似のドライブとは、センサを振動さ
せることなく調整作業のための試験信号を供給すること
である。５５，５６はデジタル調整回路６３からの切り
替え信号により調整器３６ａへ供給する駆動信号の極性
を選択するためのスイッチであり、水晶音叉型振動子４
０から検出されるドライブ電極４３，４６，４７とセン
ス電極４４，４５間の静電結合容量５８ａ，５８ｂ，５
８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆに起因した結合信号の極
性に応じて、ドライブ電極４３，４６，４７へ補正のた
めに加える擬似のドライブ用の電圧極性を切り替える。
５７はスイッチであり、調整時において自励駆動のルー
プを開き、水晶音叉型振動子４０の駆動を止めるための
ものである。６０，６６はスイッチであり、調整器３６
ａに供給する信号により静電結合容量５８ａ，５８ｂ，
５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆによる信号をキャンセ
ルのために、専らスイッチ６６を閉じて使用する。
【００８４】また、静電結合容量５８ａ，５８ｂ，５８
ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆが小さく、無視できる場合
は、スイッチ６６を閉じる代わりにスイッチ６０を閉じ
て、安定なモニタ信号（ａ点の信号）を選択すること
で、水晶音叉型振動子４０から発生する静電結合容量５
８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆに起因
した不要信号の初期値を調整することができる。
【００８５】６５は水晶音叉型振動子４０にかかる擬似
駆動信号を調整工程においてモニタするための取出し部
となる端子である。これにより、調整時にハンダ付け部
にプローブを立てるなどによりハンダ付け部を損傷しな
いようにするのと、プローブ自身に重畳した駆動信号が
新たな信号源となって水晶音叉型振動子４０のセンス電
極４４，４５へ結合してしまうのを避けることができ
る。デジタル調整回路６３からの信号によりローパスフ
ィルタ２３のゲインまたはオフセットの調整をすること
で、出力端子２４から得られる本角速度センサの出力の
調整を行うとともに、調整器３６ａの調整量の記憶およ
びスイッチ５５，５６，６０，６６のコントロールによ
り用いる調整用信号の選択をデジタル的に行う。
【００８６】図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞ
れ図１２に示す本角速度センサの調整前、調整中、調整
後の各部の動作波形図である。図１４（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示す各部の信号波形は、基本的に図４に示す信
号波形と同一である。異なるのは、スイッチ５７の開閉
信号（ｓｗと表示。閉のときハイレベル）及び信号発生
器６２の信号（ｓｇと表示。動作時ハイレベル）に起因
して各部の動作信号波形が変化する点にある。
【００８７】図１４（ａ）に示すように、図１３に示す
駆動電圧に起因した静電結合容量５８ａ，５８ｂ，５８
ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆによる結合した電流信号
ｄ，ｅが生じる。
【００８８】静電結合容量５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５
８ｄ，５８ｅ，５８ｆの容量Ｃは電極形状の差、対向距
離差、位置ずれ、水晶音叉型振動子４０の形状などのバ
ラツキにより結合容量差ΔＣが生じやすく、結果として
差動増幅器５２で減殺され残った電流信号ｄ，ｅによる
結合電流差ω・ΔＣ・Ｖｄ（ω：駆動電圧周波数、Ｖ
ｄ：駆動電圧の大きさ）なる信号（ｈ点の信号波形）が
９０度移相器を介してモニタ信号（ａ点の信号波形）と
同相な信号として同期検波器２２に入力され、最終的に
出力端子２４からΔＶなるオフセットとなって出力され
る。このΔＶを発生させる要因である駆動信号電圧は水
晶音叉型振動子４０を含んだ駆動閉ループにおいて自動
的に決まるので、水晶音叉型振動子４０を構成する材料
の圧電特性の温度特性などの影響を受けやすく、水晶で
は温度に対して指数関数的な増加傾向を示す。このよう
に、無視できないレベルの結合が存在する水晶音叉型振
動子を用いた場合、センサの特性として、高温側で非直
線なオフセット変化特性を持つものとなり、補正手段な
どの構成を複雑にするばかりでなく、経時的な変化分が
そのままセンサのオフセット変動となって現れるので、
信頼性の低いセンサとなってしまう。これを防止するた
め、積極的に水晶音叉型振動子４０を振動させない状況
を作り、信号発生器６２により擬似の駆動電圧ｂ，ｃを
水晶音叉型振動子４０へ印加することによって水晶音叉
型振動子４０から出力された信号（ｈ点、ｉ点に現れる
静電結合容量５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８
ｅ，５８ｆに起因する電流信号ｄ，ｅ）の差を低減する
調整器３６ａを設けることにより、センサの高精度化が
可能となる。なお、信号発生器６２から発せられる擬似
の駆動電圧の周波数は、水晶音叉型振動子４０の固有振
動周波数以外の値に設定することも可能である。
【００８９】例えば、図１４（ｂ）に示すように信号発
生器６２を動作状態にした時、台形状の擬似の駆動電圧
ｂ，ｃが発生し、かつ、調整器３６ａとしてラダーネッ
トワーク抵抗、補正用注入器としてのコンデンサ３７ｂ
を用いてΔＶを低減させていく過程を説明する。コンデ
ンサ３７ｂの容量をＣ、ΔＶを低減させるために調整す
るラダーネットワーク抵抗の定数をαとすると、補正項
は（９）式のように表される。
【００９０】Ｃ・α・Ｖｄ ―――（９） 従って、結合容量差ΔＣとコンデンサ３７ｂの容量Ｃが
温度的に安定とすると、下記（１０）式がゼロになるよ
うにαを調整することにより、ΔＣ・Ｖｄ−Ｃ・α・Ｖ
ｄ＝（ΔＣ−Ｃ・α）・Ｖｄ ―――（１０）図１４
（ｂ）に示すｈ点、ｉ点の信号波形が限りなくゼロに近
づく。その結果、調整が終了したあとは図１４（ｃ）に
示すように、ｈ点、ｉ点、ｊ点の信号波形が限りなくゼ
ロに近づき、最終的に出力端子２４から駆動電圧Ｖｄの
影響が抑えられたオフセット量ΔＶが出力される。
【００９１】なお、コンデンサ３７ｂは、他の回路部と
ともに半導体集積回路内に構成することにより、接続用
のはんだ付け部が不要になり、信頼性が一層向上する。
【００９２】実際上αは、調整段階においてオシロスコ
ープなどで端子６５の擬似駆動電圧と電流信号ｄ，ｅと
により生じた電圧をモニタするための端子６４の信号レ
ベルをモニタしながら、電流信号ｄ，ｅとにより生じた
差の電圧がゼロになるように前述したようなラダーネッ
トワーク抵抗にデジタル信号を順次送り、ゼロに調整で
きた時のデジタル信号のデータをＲＯＭなどのメモリに
格納しておけば、通常動作において、静電結合容量成分
の抑制された高精度なセンサとする事ができる。
【００９３】なお、本実施の形態においては、αの調整
により出力端子２４からのオフセット量ΔＶを限りなく
ゼロに近づける例について説明したが、αの調整により
出力端子２４からのオフセット量ΔＶを積極的に大きく
することも可能である。
【００９４】また、ラダーネットワーク抵抗、コンデン
サ３７ｂに感温特性を示す素子を用いれば、温度補償も
含めて調整することが可能である。
【００９５】なお、本実施の形態においては、水晶音叉
型振動子として水晶を用いた例について説明したが、圧
電セラミックス、シリコン、シリコンと圧電膜を組み合
せた構成からなる振動子を用いることも当然可能であ
る。また、振動子の形状も音叉型に特定されるものでは
ない。
【００９６】また、実施の形態１〜実施の形態５におい
ては、カレントアンプ、差動増幅器、移相器、同期検波
器の構成を用いた例について説明したが、必ずしもこれ
に限定されるものではなく、少なくとも差動増幅器から
の出力を同期し、検波することにより角速度信号を出力
するための同期復調器であればよい。
【００９７】（実施の形態６）図１５は本発明の角速度
センサの第６の実施の形態における回路ブロック図であ
る。図１５において、図１と同一構成部分に関しては同
一番号を付し詳細な説明は省略し、異なる部分について
のみ詳述する。
【００９８】図１５において、６９はカレントアンプ５
０，５１の各出力信号の差の信号を９０度位相シフト
し、この９０度位相シフトさせた後の信号をサンプルホ
ールドし、このサンプルホールドした信号を同期検波す
るための同期復調器である。同期復調器６９には、サン
プルホールド機能が備えられているため、水晶音叉型振
動子４０から発生する過大な不要信号に対して回路の飽
和を防ぐことができる。本実施の形態においては、同期
復調器としてカレントアンプ５０，５１の各出力信号の
差の信号を９０度位相シフトし、この９０度位相シフト
させた後の信号をサンプルホールドし、このサンプルホ
ールドした信号を同期検波する例について説明したが、
必ずしもこれに限定されるものではなく、同一目的の機
能を達成するものであればよい。
【００９９】
【発明の効果】以上のように本発明は、振動部と角速度
を検知する検知部とを有するセンサ素子と、センサ素子
の振動部に駆動信号を供給するドライバ回路とセンサ素
子からのモニタ信号が加えられるモニタ回路とを含む駆
動手段と、センサ素子の検知部からの出力が加えられる
一対のチャージアンプまたはカレントアンプと一対のチ
ャージアンプまたはカレントアンプの出力差を増幅する
差動増幅器と差動増幅器の出力を駆動手段からの駆動信
号に同期し検波することにより角速度信号を出力する同
期復調器とからなる検出手段と、駆動手段の駆動信号に
同期した信号を同期復調器よりも前段に加えることによ
り異常を検出するための診断信号を出力する自己診断手
段とを備えることにより、本センサの一部が損傷して正
常な検知動作ができなくなっている状態も外部から検出
できるようにし、使用時の信頼性を一段と向上させた角
速度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における回路ブロッ
ク図
【図２】同実施の形態における水晶音叉型振動子のＷ−
Ｗ切断した断面図
【図３】コリオリ力印加時の同水晶音叉型振動子内の内
部電流を示す説明図
【図４】同実施の形態における角速度センサの各部の動
作波形図
【図５】本発明の第２の実施の形態における回路ブロッ
ク図
【図６】同実施の形態における角速度センサの各部の動
作波形図
【図７】本発明の第３の実施の形態における回路ブロッ
ク図
【図８】同実施の形態における角速度センサの各部の動
作波形図
【図９】本発明の第４の実施の形態における回路ブロッ
ク図
【図１０】同実施の形態において音叉振動する水晶音叉
型振動子内の各電極間に発生している電流を示す説明図
【図１１】同実施の形態における角速度センサの各部の
動作波形図
【図１２】本発明の第５の実施の形態における回路ブロ
ック図
【図１３】同実施の形態における水晶音叉型振動子のＷ
−Ｗ断面における各電極間の静電結合容量の説明図
【図１４】（ａ）同実施の形態における角速度センサの
調整前の各部の動作波形図 （ｂ）同調整中の各部の動作波形図 （ｃ）同調整後の各部の動作波形図
【図１５】本発明の第６の実施の形態における回路ブロ
ック図
【図１６】従来の角速度センサの要部組立斜視図
【図１７】同センサの要部を切り欠いた拡大斜視図
【符号の説明】
１５ ドライバ回路 １６ カレントアンプ １９ ＡＧＣ回路 ２２ 同期検波器 ２３ ローパスフィルタ ２４ 出力端子 ２６ａ，２６ｂ 整流器 ２８ａ，２８ｂ 比較器 ２９ａ ダイアグ信号出力端子 ３６ 減衰器 ３６ａ 調整器 ３７ａ，３７ｂ コンデンサ ３８ 開閉器 ３９ 制御端子 ４０ 水晶音叉型振動子 ４０ａ，４０ｂ 水晶音叉振動子片 ４１ 接合界面 ４２ モニタ電極 ４３，４３ａ，４６，４７ ドライブ電極 ４４，４５ センス電極 ５０，５１ カレントアンプ ５０ａ，５１ａ チャージアンプ ５２ 差動増幅器 ５３ ９０度移相器 ５４ 平衡用コンデンサ ５５，５６，５７，６０，６６ スイッチ ５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆ 静
電結合容量 ６１ タイマー回路 ６２ 信号発生器 ６３ デジタル調整回路 ６４，６５ 端子 ６７ 論理和回路ブロック ６９ 同期復調器

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 振動部と角速度を検知する検知部とを有
    するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号
    を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ
    信号が加えられるモニタ回路とを含む駆動手段と、前記
    センサ素子の検知部からの出力が加えられる一対のチャ
    ージアンプまたはカレントアンプと前記一対のチャージ
    アンプまたはカレントアンプの出力差を増幅する差動増
    幅器と前記差動増幅器の出力を前記駆動手段からの駆動
    信号に同期し検波することにより角速度信号を出力する
    同期復調器とからなる検出手段と、前記駆動手段の駆動
    信号に同期した信号を前記同期復調器よりも前段に加え
    ることにより異常を検出するための診断信号を出力する
    自己診断手段とを備えた角速度センサ。
  2. 【請求項２】 振動部と角速度を検知する検知部とを有
    するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号
    を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ
    信号が加えられるモニタ回路とを含む駆動手段と、前記
    センサ素子の検知部からの出力が加えられる一対のチャ
    ージアンプまたはカレントアンプと前記駆動手段からの
    駆動信号に同期して前記一対のチャージアンプまたはカ
    レントアンプの出力をサンプルホールドし角速度信号を
    出力するための同期復調器とからなる検出手段と、前記
    駆動手段の駆動信号に同期した信号を前記同期復調器よ
    りも前段に加えることにより異常を検出するための診断
    信号を出力する自己診断手段とを備えた角速度センサ。
  3. 【請求項３】 振動部と角速度を検知する検知部とを有
    するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信号
    を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニタ
    信号が加えられるモニタ回路とを含む駆動手段と、前記
    センサ素子の検知部からの出力が加えられる一対のカレ
    ントアンプと前記一対のカレントアンプの出力差を検出
    する差動増幅器と前記差動増幅器の出力の位相を９０°
    シフトさせるための移相器と前記移相器の出力を前記駆
    動手段からの駆動信号で同期検波し角速度信号を出力す
    る同期検波器とからなる検出手段と、前記駆動手段の駆
    動信号に同期した信号を前記同期検波器よりも前段に加
    えることにより異常を検出する診断信号を出力するため
    の自己診断手段とを備えた角速度センサ。
  4. 【請求項４】 自己診断のための駆動信号に同期した信
    号は、一対のチャージアンプまたはカレントアンプの入
    力端子に加えるように構成した請求項１に記載の角速度
    センサ。
  5. 【請求項５】 自己診断のための駆動信号に同期した信
    号は、モニタ回路の出力信号である請求項１に記載の角
    速度センサ。
  6. 【請求項６】 自己診断手段は、駆動信号に同期した信
    号を減衰させるための減衰器と、この減衰器からの信号
    を同期復調器より前段に加えるための注入器とからなる
    請求項１に記載の角速度センサ。
  7. 【請求項７】 注入器はコンデンサである請求項６に記
    載の角速度センサ。
  8. 【請求項８】 注入器は抵抗器である請求項６に記載の
    角速度センサ。
  9. 【請求項９】 減衰器は、デジタル的に調整が可能なラ
    ダーネットワーク抵抗を有した請求項６に記載の角速度
    センサ。
  10. 【請求項１０】 自己診断手段が動作状態または非動作
    状態であるように切り替えるための切替手段を備えた請
    求項１に記載の角速度センサ。
  11. 【請求項１１】 切替手段は、外部からの操作に応動し
    て同期復調器より前段に加える駆動信号に同期した信号
    を断続する開閉器である請求項１０に記載の角速度セン
    サ。
  12. 【請求項１２】 切替手段は、外部からの操作に応動し
    て同期復調器より前段に加える駆動信号に同期した信号
    を一定時間断続するタイマー回路を備えた開閉器である
    請求項１０に記載の角速度センサ。
  13. 【請求項１３】 自己診断手段が非動作中には前記検出
    手段の出力信号レベルを検出し、前記センサ素子の異常
    を常時判定する判定手段をさらに備えた請求項２に記載
    の角速度センサ。
  14. 【請求項１４】 自己診断手段は、駆動信号に同期した
    信号を減衰する減衰器と、前記減衰器からの信号を同期
    復調器より前段に加えるための注入器と、前記減衰器と
    前記注入器の間に設けられた切替手段とからなる請求項
    １３に記載の角速度センサ。
  15. 【請求項１５】 切替手段は、外部からの操作に応動し
    て同期復調器よりも前段に加えるための駆動信号に同期
    した信号を断続する開閉器である請求項１３に記載の角
    速度センサ。
  16. 【請求項１６】 切替手段は、外部からの操作に応動し
    て同期復調器より前段に加える駆動信号に同期した信号
    を一定時間断続するタイマー回路を備えた開閉器である
    請求項１３に記載の角速度センサ。
  17. 【請求項１７】 センサ素子は、水晶、圧電膜が表面に
    設けられたシリコンまたは圧電セラミックスからなる振
    動子である請求項１に記載の角速度センサ。
  18. 【請求項１８】 振動部と角速度を検知する検知部とを
    有するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信
    号を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニ
    タ信号が加えられるモニタ回路とを含む駆動手段と、前
    記センサ素子の検知部からの出力が加えられる一対のチ
    ャージアンプまたはカレントアンプと前記一対のチャー
    ジアンプまたはカレントアンプの出力差を増幅する差動
    増幅器と前記差動増幅器の出力を前記駆動手段からの駆
    動信号に同期し検波することにより角速度信号を出力す
    る同期復調器とからなる検出手段と、前記駆動手段の駆
    動信号に同期した信号を前記同期復調器よりも前段に加
    えることにより前記検知部からの信号を調整する調整手
    段とを備え、前記調整手段は前記駆動信号に同期した信
    号を可変するための調整器と前記調整器からの信号を前
    記同期復調器より前段に加えるための注入器からなる角
    速度センサ。
  19. 【請求項１９】 注入器は、コンデンサである請求項１
    ８に記載の角速度センサ。
  20. 【請求項２０】 注入器は、抵抗器である請求項１８に
    記載の角速度センサ。
  21. 【請求項２１】 調整器は、デジタル的に調整が可能な
    ラダーネットワーク抵抗を有した請求項１８に記載の角
    速度センサ。
  22. 【請求項２２】 調整器は、可変抵抗器である請求項１
    ８に記載の角速度センサ。
  23. 【請求項２３】 調整器または注入器に駆動信号に同期
    した信号の温度補償のための感温素子が設けられた請求
    項１８に記載の角速度センサ。
  24. 【請求項２４】 振動部から検知部にかけて生じる静電
    結合信号を、擬似駆動信号を用いて回路部上で電気的に
    補正する補正手段を備えた請求項１８に記載の角速度セ
    ンサ。
  25. 【請求項２５】 調整のために駆動信号とセンサ素子の
    検知部からの出力信号をそれぞれモニタするための端子
    が設けられた請求項１８に記載の角速度センサ。
  26. 【請求項２６】 センサ素子を駆動させない手段を備え
    た請求項２４に記載の角速度センサ。
  27. 【請求項２７】 振動部と角速度を検知する検知部とを
    有するセンサ素子と、前記センサ素子の振動部に駆動信
    号を供給するドライバ回路と前記センサ素子からのモニ
    タ信号が加えられるモニタ回路と、前記センサ素子の振
    動部に安定に自励振動させる駆動手段と、前記自励振動
    を止める制御手段と、前記制御手段の作動時に前記セン
    サ素子の振動部に調整用の信号を印加するための信号発
    生器と、前記検知部からの出力が加えられる一対のチャ
    ージアンプまたはカレントアンプと、前記駆動手段から
    の駆動信号に同期して復調し角速度信号を出力する同期
    復調器を含む検出手段と、前記駆動手段の駆動信号を前
    記同期復調器よりも前段に加えることにより振動部から
    検知部にかけて生ずる静電結合信号を調整する調整手段
    とを備えた角速度センサ。
  28. 【請求項２８】 調整手段は、駆動信号に同期した信号
    を調整する減衰器と前記減衰器からの信号を同期復調器
    より前段に加えるためのコンデンサとからなる請求項２
    ７に記載の角速度センサ。
  29. 【請求項２９】 制御手段は、駆動手段のループ内に設
    けられた開閉器である請求項２７に記載の角速度セン
    サ。
  30. 【請求項３０】 信号発生器から印加される調整用信号
    の周波数は、センサ素子固有の振動モード周波数以外の
    周波数である請求項２７に記載の角速度センサ。
  31. 【請求項３１】 コンデンサが駆動手段と検出手段を構
    成する半導体集積回路上に形成された請求項２８に記載
    の角速度センサ。
  32. 【請求項３２】 減衰器は、レベル調整可能である請求
    項２８に記載の角速度センサ。
  33. 【請求項３３】 減衰器は、利得調整可能な増幅器であ
    る請求項２８に記載の角速度センサ。
  34. 【請求項３４】 減衰器は、位相調整可能な移相器であ
    る請求項２８に記載の角速度センサ。
  35. 【請求項３５】 減衰器は、あらかじめ設定されたデジ
    タルデータを基に段階的に調整が可能なデジタル調整手
    段を備えた請求項２８に記載の角速度センサ。
  36. 【請求項３６】 一対のチャージアンプまたはカレント
    アンプ間の入力特性のバランスを取るために、前記一対
    のチャージアンプまたはカレントアンプの注入器が接続
    されていない側の入力端子に平衡手段を設けた請求項６
    に記載の角速度センサ。
  37. 【請求項３７】 ドライバ回路には互いに逆位相の信号
    をセンサ素子の駆動信号として生成する手段が設けら
    れ、これらの逆位相の信号のいずれかを選択して調整手
    段に供給する切替器を有した請求項２７に記載の角速度
    センサ。
  38. 【請求項３８】 調整手段に供給される信号は、切替器
    により選択された駆動信号またはモニタ信号である請求
    項２７に記載の角速度センサ。
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