JP2003021516A - Physical quantity measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、物理量の測定装
置、例えば振動型ジャイロスコープに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a physical quantity measuring device, for example, a vibration type gyroscope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、振動型ジャイロスコープを自動車
に搭載し、自動車の車体の方向の制御に使用することが
検討されている。こうした用途においては、振動型ジャ
イロスコープを収容したハウジングを、自動車の車体シ
ャーシに取り付けたときに、シャーシから振動子へと外
部振動が伝わり、誤動作やノイズの原因となる。2. Description of the Related Art Recently, it has been considered to mount a vibration type gyroscope on an automobile and use it for controlling the direction of the body of the automobile. In such an application, when a housing accommodating a vibrating gyroscope is attached to a vehicle body chassis of an automobile, external vibration is transmitted from the chassis to the vibrator, causing malfunction or noise.
【０００３】J. Yukawa et al. ''Angular Rate Sensor
for Dynamic Chassis Control'', Sensors and Actuat
ors 980269 第49頁、1998年においては、金属振動子を
多結晶圧電素子で駆動するタイプの振動型ジャイロスコ
ープにおいて、振動子のビートに起因して発生する振動
ノイズを、駆動周波数と検出モード周波数との周波数
差、即ち離調をローパスフィルターによるカットオフ周
波数以上、例えば６００Ｈｚまで大きくすることによっ
て抑えている。J. Yukawa et al. `` Angular Rate Sensor
for Dynamic Chassis Control '', Sensors and Actuat
ors 980269 p. 49, 1998, in a vibration type gyroscope of a type in which a metal vibrator is driven by a polycrystalline piezoelectric element, vibration noise generated due to the beat of the vibrator is detected as a driving frequency and a detection mode frequency. It is suppressed by increasing the frequency difference from the above, that is, detuning, to a cutoff frequency higher than the low-pass filter, for example, up to 600 Hz.
【０００４】しかし、自動車のシャーシから、離調相当
周波数の外部振動が振動子に対して加わったときに、振
動子から比較的に大きなノイズが発生する。そして、例
えば自動車のシャーシから振動子へと加わる振動は、通
常は幅広い周波数領域の振動を含んでおり、従って離調
相当周波数の外部振動も含んでいる。このため、離調相
当周波数の外部振動が振動子に対して加わったときに、
振動子から大きなノイズが発生することを抑制すること
は難しい。However, when external vibration having a frequency corresponding to detuning is applied to the vibrator from the automobile chassis, a relatively large noise is generated from the vibrator. Then, for example, the vibration applied from the chassis of the automobile to the vibrator usually includes the vibration in a wide frequency range, and thus also includes the external vibration having the detuning equivalent frequency. Therefore, when external vibration of detuning equivalent frequency is applied to the oscillator,
It is difficult to suppress the generation of large noise from the vibrator.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、離調相当
周波数の外部振動が振動子に対して加わったときに振動
子から発生するノイズを、検出回路内で除去することを
検討した。このプロセスについて図３を参照しつつ説明
する。即ち、振動子の検出振動部６からの出力信号は、
目的とする検出信号の他、漏れ信号や、離調相当周波数
の外部振動に対応して発生したノイズを含んでいる。SUMMARY OF THE INVENTION The inventor of the present invention has considered removing noise generated from a vibrator when external vibration having a frequency corresponding to detuning is applied to the vibrator in a detection circuit. This process will be described with reference to FIG. That is, the output signal from the detection vibration unit 6 of the vibrator is
In addition to the target detection signal, it also contains a leak signal and noise generated in response to external vibration at a frequency corresponding to detuning.
【０００６】ここで、駆動振動モードの固有共振周波数
をｆｄとし、検出振動モードの固有共振周波数をｆｓと
する。振動子に、離調相当周波数（｜ｆｄ−ｆｓ｜）の
外部振動を入力すると、振動子の非線形性などの影響に
よって、振動子内には、周波数ｆｓの振動が発生する。
ここで、ｆｓは振動子の検出振動モードの固有共振周波
数であることから、振動子は周波数ｆｓで共振すること
になる。この周波数ｆｓの信号は、検出回路３において
出力信号中に含まれて出力される。Here, the natural resonance frequency of the drive vibration mode is fd, and the natural resonance frequency of the detection vibration mode is fs. When an external vibration having a detuning equivalent frequency (| fd-fs |) is input to the vibrator, a vibration having a frequency fs is generated in the vibrator due to the non-linearity of the vibrator.
Here, since fs is the natural resonance frequency of the detected vibration mode of the vibrator, the vibrator resonates at the frequency fs. The signal of this frequency fs is included in the output signal and output in the detection circuit 3.
【０００７】この出力信号を電流／電圧変換器２１に通
し、次いで交流増幅器２６によって増幅する。一方、振
動子の駆動振動部５からの出力の一部を派生させ、派生
信号を移相器１３に供給し、例えば９０°移相させる。
次いで、移相後の信号を参照波として検波器１４に供給
する。増幅後の出力信号を参照波によって検波し、漏れ
信号を除去する。検波時に使用する参照波の周波数はｆ
ｄであることから、離調相当周波数の外部振動に対応す
る周波数ｆｓのノイズは、周波数｜ｆｄ−ｆｓ｜のノイ
ズに変換される。次いで、検波出力をローパスフィルタ
ー１７に通すことによって、周波数｜ｆｄ−ｆｓ｜のノ
イズを除去する。This output signal is passed through the current / voltage converter 21, and then amplified by the AC amplifier 26. On the other hand, a part of the output from the drive vibrating unit 5 of the vibrator is derived, the derived signal is supplied to the phase shifter 13, and the phase is shifted by 90 °, for example.
Next, the signal after the phase shift is supplied to the detector 14 as a reference wave. The output signal after amplification is detected by the reference wave, and the leak signal is removed. The frequency of the reference wave used for detection is f
Since it is d, the noise of the frequency fs corresponding to the external vibration of the detuning equivalent frequency is converted into the noise of the frequency | fd−fs |. Next, the detection output is passed through the low-pass filter 17 to remove the noise of frequency | fd-fs |.
【０００８】しかし、外部振動（外乱）によって発生す
る周波数ｆｓのノイズは、一時的に非常に大きくなる場
合がある。この場合には、周波数ｆｓのノイズの振幅
は、通常動作時の信号振幅のしきい値を超える。このた
め、検出回路、例えば検波器が飽和し、異常な出力を与
える可能性がある。However, noise of frequency fs generated by external vibration (disturbance) may temporarily become very large. In this case, the amplitude of the noise at the frequency fs exceeds the signal amplitude threshold value during normal operation. Therefore, the detection circuit, for example, the detector may be saturated and give an abnormal output.
【０００９】また、離調相当周波数の外部振動に起因す
るノイズは、検波後の周波数が｜ｆｄ−ｆｓ｜である。
この周波数は通常のセンサー出力の周波数に比べて高
い。このため、検波器に要求される性能は、離調相当周
波数の外部振動に起因するノイズが存在しない場合に比
べて高くする必要があるため、コストアップ要因になっ
ている。The noise caused by the external vibration of the frequency corresponding to the detuning has a frequency of | fd-fs | after detection.
This frequency is higher than the frequency of a normal sensor output. For this reason, the performance required for the detector needs to be higher than that in the case where there is no noise due to external vibration of the detuning equivalent frequency, which is a factor of cost increase.
【００１０】更に、ローパスフィルターは、本来は検波
出力に含まれる周波数ｆｄの成分を除去するように設計
されるべきものである。しかし、離調相当周波数の外部
振動の印加に伴うノイズは、検波後に｜ｆｄ−ｆｓ｜の
周波数を有している。このため、ローパスフィルター
は、周波数ｆｄの検波出力だけでなく、周波数｜ｆｄ−
ｆｓ｜のノイズも除去しなければならない。かりに検波
出力が｜ｆｄ−ｆｓ｜のノイズを含んでいない場合に
は、周波数ｆｄの成分を除去する一方、所望の通過すべ
き信号の周波数はｆｄよりも著しく低いので、さほど急
峻な特性を有している必要はない。しかし、｜ｆｄ−ｆ
ｓ｜はｆｄよりもかなり低い。このため、所望の検出信
号を通過させ、｜ｆｄ−ｆｓ｜の成分を除去するために
は、急峻な設計が必要となる。このため、ローパスフィ
ルターとして低コストのＣＲフィルターなどを使用する
ことが困難である。更に、急峻な設計を実現するために
は、オフセット電圧を増大させる必要がある。この結
果、センサーに温度ドリフトが発生しやすくなる。Further, the low-pass filter should be designed so as to remove the component of the frequency fd originally included in the detection output. However, the noise accompanying the application of the external vibration having the detuning equivalent frequency has a frequency of | fd−fs | after the detection. Therefore, the low-pass filter not only detects the detection output of the frequency fd but also the frequency | fd-
The noise of fs | must also be removed. If the detected output does not include the noise of | fd-fs |, the frequency fd component is removed, while the frequency of the desired signal to be passed is significantly lower than fd, so that it has a very steep characteristic. You don't have to. However, | fd-f
s | is significantly lower than fd. Therefore, a steep design is required in order to pass a desired detection signal and remove the component | fd-fs |. Therefore, it is difficult to use a low-cost CR filter or the like as the low-pass filter. Furthermore, in order to realize a steep design, it is necessary to increase the offset voltage. As a result, temperature drift is likely to occur in the sensor.
【００１１】本発明の課題は、離調相当周波数の外部振
動に応じて発生するノイズに伴う検出回路の飽和や異常
出力の問題を解決することであり、また、検波器やロー
パスフィルターのコストダウンを実現可能な設計を提供
することである。An object of the present invention is to solve the problems of saturation and abnormal output of a detection circuit due to noise generated according to external vibration of a frequency corresponding to detuning, and to reduce the cost of a detector and a low pass filter. To provide a feasible design.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、振動子、この
振動子に駆動振動を励振するための駆動回路、および振
動子に駆動振動を励振した状態での振動子からの出力信
号を処理し、物理量に対応する検出信号を得るための検
出回路を備えている測定装置であって、検出回路が、出
力信号を駆動振動モードの固有共振周波数ｆｄの参照波
を使用して検波するための検波器と、検波器の上流側に
配置されているバンドパスフィルターと、検波器の下流
側に設けられているローパスフィルターとを備えてお
り、バンドパスフィルターが、出力信号に含まれている
駆動振動モードの固有共振周波数ｆｄの信号を通過し、
周波数ｆｓ（ｆｓは、振動子の検出振動モードの固有共
振周波数である）の信号を除去し、ローパスフィルター
が、検波器からの検波出力に含まれている周波数ｆｄの
信号を除去することを特徴とする。According to the present invention, a vibrator, a drive circuit for exciting drive vibration to the vibrator, and an output signal from the vibrator in the state where the drive vibration is excited to the vibrator are processed. Then, the measuring device is provided with a detection circuit for obtaining a detection signal corresponding to the physical quantity, wherein the detection circuit detects the output signal using the reference wave of the natural resonance frequency fd of the drive vibration mode. It has a detector, a bandpass filter arranged on the upstream side of the detector, and a lowpass filter provided on the downstream side of the detector, and the bandpass filter is included in the output signal. Passes the signal of the natural resonance frequency fd of the vibration mode,
It is characterized in that the signal of frequency fs (fs is the natural resonance frequency of the detected vibration mode of the oscillator) is removed, and the low-pass filter removes the signal of frequency fd included in the detection output from the detector. And
【００１３】本発明によって、検波器の上流側にバンド
パスフィルターを設置した。バンドパスフィルターの特
性は以下のように設計する。
（１）振動子からの出力信号に含まれている駆動振動モ
ードの固有共振周波数ｆｄの信号を通過する。
（２）周波数ｆｓ以上（ｆｓは、振動子の検出振動モー
ドの固有共振周波数である）の信号を除去する。According to the present invention, a bandpass filter is installed on the upstream side of the detector. The characteristics of the bandpass filter are designed as follows. (1) The signal of the natural resonance frequency fd of the drive vibration mode included in the output signal from the vibrator is passed. (2) A signal having a frequency of fs or higher (fs is a natural resonance frequency of the detected vibration mode of the vibrator) is removed.
【００１４】こうしたバンドパスフィルターを検波器の
上流に設置することによって、離調相当周波数の外部振
動に応じて発生するノイズに伴う検出回路の飽和や異常
出力の問題を解決することができ、また、検波器やロー
パスフィルターのコストダウンを実現可能な設計を提供
できる。By installing such a bandpass filter upstream of the detector, it is possible to solve the problems of saturation of the detection circuit and abnormal output due to noise generated according to external vibration of the detuning equivalent frequency. We can provide a design that can reduce the cost of detectors and low-pass filters.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明について、適宜図面
を参照しつつ説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１は、本発明の１実施形態に係る測定装
置を模式的に示すブロック図であり、図２は、本発明の
他の実施形態に係る測定装置を模式的に示すブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a measuring apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing a measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. is there.
【００１７】最初に振動子５に駆動振動を発生させる。
この際には、図１、図２に示すように、自励発振回路２
２を使用し、振動子の駆動手段１５を通して振動子と自
励発振回路２２とによって発振ループを生成する。First, drive vibration is generated in the vibrator 5.
At this time, as shown in FIG. 1 and FIG.
2, an oscillation loop is generated by the oscillator and the self-excited oscillation circuit 22 through the oscillator driving means 15.
【００１８】振動子の検出振動部６からの信号を検出手
段１６によって検出し、出力信号Ａとして取り出す。こ
の出力信号は、目的とする物理量に対応する真正の検出
信号の他に、漏れ信号や、離調相当周波数の外部振動に
対応するノイズ（周波数ｆｓ）を含んでいる。この出力
信号を電流／電圧変換器２１によって変換し、交流増幅
器２６によって増幅し、矢印Ｂのようにバンドパスフィ
ルター２５に入力する。A signal from the detection vibrating section 6 of the vibrator is detected by the detecting means 16 and taken out as an output signal A. This output signal contains a leak signal and noise (frequency fs) corresponding to external vibration having a frequency corresponding to detuning, in addition to the genuine detection signal corresponding to the target physical quantity. This output signal is converted by the current / voltage converter 21, amplified by the AC amplifier 26, and input to the bandpass filter 25 as indicated by arrow B.
【００１９】バンドパスフィルター２５は、前述したよ
うに、以下の特性を有する必要がある。
（１）振動子からの出力信号に含まれている駆動振動モ
ードの固有共振周波数ｆｄの信号を通過する。
（２）周波数ｆｄ±｜ｆｄ−ｆｓ｜以上（ｆｓは、振動
子の検出振動モードの固有共振周波数である）の信号を
除去する。As described above, the bandpass filter 25 needs to have the following characteristics. (1) The signal of the natural resonance frequency fd of the drive vibration mode included in the output signal from the vibrator is passed. (2) A signal having a frequency of fd ± | fd−fs | or higher (fs is the natural resonance frequency of the detected vibration mode of the vibrator) is removed.
【００２０】この結果、バンドパスフィルターからは、
周波数ｆｄの信号が出力され、かつ離調相当周波数に相
当する外部振動に起因する信号成分は実質的に除去され
る。この状態の信号を矢印Ｃのように検波器１４に入力
する。As a result, from the bandpass filter,
A signal of frequency fd is output, and the signal component due to external vibration corresponding to the detuning equivalent frequency is substantially removed. The signal in this state is input to the detector 14 as indicated by arrow C.
【００２１】一方、駆動信号の一部を派生させ、この派
生信号を移相器１３に通し、移相信号（参照波）を得
る。参照波の周波数、漏れ信号の周波数は、駆動振動の
固有共振周波数ｆｄである。参照波の位相は、漏れ信号
の位相とは、所定角度、例えば９０°ずれている。この
参照波を矢印Ｄのように位相検波器１４に入力し、バン
ドパスフィルターからの出力信号を検波する。On the other hand, a part of the drive signal is derived and the derived signal is passed through the phase shifter 13 to obtain a phase shift signal (reference wave). The frequency of the reference wave and the frequency of the leakage signal are the natural resonance frequency fd of the driving vibration. The phase of the reference wave deviates from the phase of the leakage signal by a predetermined angle, for example, 90 °. This reference wave is input to the phase detector 14 as indicated by arrow D, and the output signal from the bandpass filter is detected.
【００２２】検波器からの検波後の出力信号Ｅにおいて
は、周波数ｆｄの漏れ信号は消去されており、あるいは
低減されている。また、検波器には周波数ｆｓの信号は
ほぼ入力されない。In the output signal E after detection from the wave detector, the leakage signal of frequency fd is eliminated or reduced. Further, a signal of frequency fs is hardly input to the detector.
【００２３】次いで、検波後の出力信号をローパスフィ
ルター１７に矢印Ｅのように入力し、平滑化し、次いで
直流増幅器２０に入力し、次いで０点調整回路に入力す
る。この出力を外部に取り出す。Next, the detected output signal is input to the low-pass filter 17 as indicated by arrow E, smoothed, and then input to the DC amplifier 20 and then to the zero-point adjusting circuit. This output is taken out.
【００２４】本発明によれば、離調相当周波数の外部振
動に応じて発生するノイズに伴う信号成分を、検波器１
４の上流側において除去している。従って、このノイズ
に伴う信号成分が大きくなった場合でも、検波器の飽和
や異常出力を生じにくい。また、検波器の負担を減ら
し、低コスト化することができる。更に、ローパスフィ
ルターにおいては、基本的に周波数ｆｄとその周辺の成
分をカットすれば良く、従って離調相当周波数の外部振
動に起因するノイズ成分（周波数｜ｆｄ−ｆｓ｜）を除
去するための急峻な設計が必要ない。従って、ローパス
フィルターのコストダウンを実現可能である。According to the present invention, the detector 1 detects the signal component associated with the noise generated according to the external vibration of the detuning equivalent frequency.
It is removed on the upstream side of No. 4. Therefore, even if the signal component accompanying this noise becomes large, saturation or abnormal output of the detector is unlikely to occur. Further, the load on the detector can be reduced and the cost can be reduced. Further, in the low-pass filter, basically, the frequency fd and the components around it may be cut off. Therefore, the steepness for removing the noise component (frequency | fd-fs |) due to the external vibration of the detuning equivalent frequency is required. Design is not necessary. Therefore, the cost of the low pass filter can be reduced.
【００２５】本発明において測定されるべき物理量は、
特に限定はされない。振動子に駆動振動を励振し、駆動
振動中の振動子に対する物理量の影響によって振動子の
振動状態に変化が生じたときに、この振動状態の変化か
ら検出回路を通して検出可能な物理量を対象とする。こ
うした物理量としては、振動子に印加される加速度、角
速度、角加速度が特に好ましい。また、測定装置として
は慣性センサーが好ましい。The physical quantity to be measured in the present invention is
There is no particular limitation. When drive vibration is excited on a vibrator and the vibration state of the vibrator changes due to the influence of the physical quantity on the vibrator during drive vibration, the physical quantity that can be detected by the detection circuit from this change in vibration state is targeted. . As such physical quantity, acceleration, angular velocity, and angular acceleration applied to the vibrator are particularly preferable. An inertial sensor is preferable as the measuring device.
【００２６】前記各固有共振周波数は特に限定されな
い。一好適形態では、駆動モードの振動の固有共振周波
数ｆｄは、２０ｋ〜３０ｋＨｚであり、検出振動モード
の振動の固有共振周波数ｆｓは、２０ｋ〜３０ｋＨｚで
ある。The natural resonance frequencies are not particularly limited. In one preferable mode, the natural resonance frequency fd of the vibration in the drive mode is 20 k to 30 kHz, and the natural resonance frequency fs of the vibration in the detection vibration mode is 20 k to 30 kHz.
【００２７】本発明において使用するバンドパスフィル
ターの特性は、以下のようにすることが好ましい。即
ち、バンドパスフィルターは、周波数ｆｄ±α・｜ｆｄ
−ｆｓ｜（α＜１）の信号成分を通過し、それ以外の信
号成分を遮断する。これによると、α＝１の場合の周波
数（ｆｄ±｜ｆｄ−ｆｓ｜）の２つの信号成分を基本的
に遮断し、これら二つの周波数の間の信号のみを通過す
る。The characteristics of the bandpass filter used in the present invention are preferably as follows. That is, the bandpass filter has a frequency fd ± α · | fd
The signal component of −fs | (α <1) is passed, and the other signal components are blocked. According to this, two signal components of the frequency (fd ± | fd−fs |) when α = 1 are basically blocked, and only the signal between these two frequencies is passed.
【００２８】ここで、ｆｓの周波数の信号成分は、本発
明の作用効果を達成する上では、９９％除去すればよい
が、９９．９％以上除去することが好ましい。むろん１
００％除去することが最も好ましい。Here, the signal component of the frequency of fs may be removed by 99% in order to achieve the effects of the present invention, but it is preferably removed by 99.9% or more. Muro 1
Most preferably, the removal is 00%.
【００２９】αは、１未満であれば良いが、本発明の作
用効果を達成する上で好ましくは０．５以下であり、更
に好ましくは０．２以下である。Although α may be less than 1, it is preferably 0.5 or less, more preferably 0.2 or less in order to achieve the effects of the present invention.
【００３０】ローパスフィルターの構成は特に限定され
ず、例えば低コストのＣＲフィルターを好適に使用でき
るが、これには限定されない。The structure of the low-pass filter is not particularly limited. For example, a low-cost CR filter can be preferably used, but it is not limited to this.
【００３１】バンドパスフィルター２５は、検波器の上
流側に配置する。ここで、バンドパスフィルター２５
は、図１に示すように、検波器１４の直前に配置するこ
とができる。あるいは、バンドパスフィルター２５は、
図２に示すように、交流増幅器２６の前に配置すること
も可能である。The bandpass filter 25 is arranged upstream of the detector. Here, the bandpass filter 25
Can be placed immediately before the detector 14 as shown in FIG. Alternatively, the bandpass filter 25 is
As shown in FIG. 2, it is also possible to arrange it in front of the AC amplifier 26.
【００３２】ローパスフィルターは、検波器の下流側に
設ける。ここで、図１、図２に示すように、ローパスフ
ィルター１７、２８を検波器１４の直後に設けることも
できる。しかし、ローパスフィルター１７の前に他の電
子機器を設置することも可能である。The low-pass filter is provided on the downstream side of the detector. Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the low-pass filters 17 and 28 may be provided immediately after the detector 14. However, it is also possible to install another electronic device in front of the low pass filter 17.
【００３３】振動子の構成は特に限定されない。振動子
を構成する材質のＱ値は、３０００以上であることが好
ましく、１００００以上であることが一層好ましい。振
動子を構成する材質としては、エリンバー等の恒弾性合
金、強誘電性単結晶（圧電性単結晶）を例示できる。こ
うした単結晶としては、水晶、ニオブ酸リチウム、タン
タル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウ
ム固溶体、ホウ酸リチウム、ランガサイトを例示でき
る。The structure of the vibrator is not particularly limited. The Q value of the material forming the vibrator is preferably 3000 or more, more preferably 10000 or more. Examples of the material forming the vibrator include a constant elastic alloy such as Elinvar and a ferroelectric single crystal (piezoelectric single crystal). Examples of such a single crystal include crystal, lithium niobate, lithium tantalate, lithium niobate-lithium tantalate solid solution, lithium borate, and langasite.
【００３４】振動型ジャイロスコープにおいては、温度
変化、湿度変化などの環境要因によって、回転角速度が
０の場合の偽出力、つまり０点温度ドリフトが発生す
る。例えば車体制御システムにおいては、振動型ジャイ
ロスコープは、幅広い環境温度、即ち高温と低温とにさ
らされる。このような使用温度範囲は、−４０℃〜＋８
５℃の範囲にわたっている。このため、温度ドリフトが
比較的に大きい。このような環境変化が加わると、振動
子の駆動振動モードの固有共振周波数ｆｄは変化する。In the vibration type gyroscope, a false output when the rotational angular velocity is 0, that is, a zero point temperature drift occurs due to environmental factors such as temperature change and humidity change. In body control systems, for example, vibrating gyroscopes are exposed to a wide range of environmental temperatures, i.e. hot and cold. Such operating temperature range is -40 ° C to +8
Over the range of 5 ° C. Therefore, the temperature drift is relatively large. When such an environmental change is applied, the natural resonance frequency fd of the drive vibration mode of the vibrator changes.
【００３５】また、環境要因の変化以外に、振動型ジャ
イロスコープを長期間にわたって使用すると、振動子の
駆動振動の固有共振周波数ｆｄは徐々に経時変化する傾
向がある。In addition to changes in environmental factors, if the vibration type gyroscope is used for a long period of time, the natural resonance frequency fd of the driving vibration of the vibrator tends to change gradually with time.
【００３６】これに対して、バンドパスフィルターの遮
断周波数が、例えばｆｄ±α・｜ｆｄ−ｆｓ｜（α＜
１）であると、この遮断周波数は通常は変動しない。On the other hand, the cutoff frequency of the bandpass filter is, for example, fd ± α│fd-fs│ (α <
In the case of 1), this cutoff frequency does not normally fluctuate.
【００３７】このため、本発明の好適な実施形態におい
ては、バンドパスフィルターの遮断周波数が時間経過に
応じて変化する。あるいは、バンドパスフィルターの遮
断周波数が環境変化に応じて変化する。これによって、
環境変化や時間経過に対応したｆｄの変化に追従して、
バンドパスフィルターの遮断周波数を変動させることが
できる。Therefore, in the preferred embodiment of the present invention, the cutoff frequency of the bandpass filter changes with time. Alternatively, the cutoff frequency of the bandpass filter changes in response to environmental changes. by this,
Following changes in fd that correspond to environmental changes and the passage of time,
The cutoff frequency of the bandpass filter can be changed.
【００３８】この場合において特に好ましくは、バンド
パスフィルターがスイッチドキャパシターフィルターで
ある。スイッチドキャパシターフィルターとは、基準信
号に基づいたスイッチング動作を行うスイッチング素子
と、コンデンサとから構成されており、その遮断周波数
は、基準信号に比例する性質を有している。このため、
周波数ｆｄの信号を基準信号とすることにより、ｆｄの
変化に比例してフィルターの遮断周波数の変動させるこ
とができる。In this case, the bandpass filter is particularly preferably a switched capacitor filter. The switched capacitor filter is composed of a switching element that performs a switching operation based on a reference signal and a capacitor, and its cutoff frequency has a property of being proportional to the reference signal. For this reason,
By using the signal of frequency fd as the reference signal, the cutoff frequency of the filter can be changed in proportion to the change of fd.
【００３９】図２の実施形態においては、駆動振動に基
づく駆動信号の一部を派生させて派生信号を得、この派
生信号の一部を周波数逓倍器２７に矢印Ｈのように入力
し、逓倍する。次いで、逓倍後の信号をバンドパスフィ
ルター２５に、矢印Ｉのように入力する。この逓倍後の
信号の周波数はｆｄである。バンドパスフィルター２５
においては、こうして入力された信号の周波数ｆｄを、
遮断周波数の中心として参照し、使用する。これによっ
て、前述したように、振動子の駆動振動モードの固有共
振周波数ｆｄが、環境変化や経時変化によって変化した
ときに、この変化に応じてバンドパスフィルター２５に
おける遮断周波数を調節できる。これによって、環境変
化や経時変化が生じたときであっても、バンドパスフィ
ルター２５において、離調相当周波数の外部振動に起因
するノイズ信号を確実に遮断できる。In the embodiment shown in FIG. 2, a part of the drive signal based on the drive vibration is derived to obtain a derived signal, and a part of the derived signal is input to the frequency multiplier 27 as indicated by arrow H to multiply it. To do. Next, the multiplied signal is input to the bandpass filter 25 as indicated by arrow I. The frequency of the signal after this multiplication is fd. Bandpass filter 25
In, the frequency fd of the signal thus input is
Used as the center of cutoff frequency. Thus, as described above, when the natural resonance frequency fd of the drive vibration mode of the vibrator changes due to environmental changes or changes over time, the cutoff frequency in the bandpass filter 25 can be adjusted according to this change. As a result, the noise signal caused by the external vibration of the frequency corresponding to the detuning can be reliably cut off in the bandpass filter 25 even when the environmental change or the temporal change occurs.
【００４０】図２の実施形態においては、ローパスフィ
ルター２８として、抵抗２９およびコンデンサー３０か
らなるＣＲフィルターを使用している。In the embodiment of FIG. 2, a CR filter consisting of a resistor 29 and a capacitor 30 is used as the low pass filter 28.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、離
調相当周波数の外部振動に応じて発生するノイズに伴う
検出回路の飽和や異常出力の問題を解決することがで
き、また、検波器やローパスフィルターのコストダウン
を実現可能な設計を提供できる。As described above, according to the present invention, it is possible to solve the problems of the saturation and abnormal output of the detection circuit due to the noise generated in response to the external vibration of the detuning equivalent frequency. We can provide designs that can reduce the cost of detectors and low-pass filters.
【図１】本発明の１実施形態に係る測定装置を模式的に
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施形態に係る測定装置を模式的
に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a measuring device according to another embodiment of the present invention.
【図３】比較例に係る測定装置を模式的に示すブロック
図である。FIG. 3 is a block diagram schematically showing a measuring device according to a comparative example.
２ 駆動回路 ３ 検出回路 ５ 振動子
（駆動部分） ６ 振動子（検出部分）
１３ 移相器 １４ 検波器 １５ 駆動
手段 １６ 検出手段 １７、２８ ロー
パスフィルター ２０ 直流増幅器 ２１
電流／電圧変換器
２２ 自励発振回路 ２５ バンドパスフィルタ
ー ２６ 交流増幅器 Ａ 振動子からの
出力信号 Ｂ バンドパスフィルターに入力され
る出力信号 Ｃ 検波器に入力される信号
Ｄ 参照波
Ｅ 検波出力 Ｈ 駆動信号の派生信号の一部
Ｉ バンドパスフィルターに入力される派生信号2 Drive circuit 3 Detection circuit 5 Transducer (drive part) 6 Transducer (detection part)
13 phase shifter 14 detector 15 driving means 16 detecting means 17, 28 low-pass filter 20 DC amplifier 21
Current / voltage converter 22 Self-oscillation circuit 25 Bandpass filter 26 AC amplifier A Output signal from oscillator B Output signal input to bandpass filter C Signal input to detector
D Reference wave E Detection output H Part of drive signal derivative signal
Derived signal input to I band pass filter
Claims (6)
ための駆動回路、および前記振動子に前記駆動振動を励
振した状態での前記振動子からの出力信号を処理し、特
定の物理量に対応する検出信号を得るための検出回路を
備えている測定装置であって、 前記検出回路が、前記出力信号を前記駆動振動モードの
固有共振周波数ｆｄの参照波を使用して検波するための
検波器と、前記検波器の上流側に配置されているバンド
パスフィルターと、前記検波器の下流側に設けられてい
るローパスフィルターとを備えており、前記バンドパス
フィルターが、前記出力信号に含まれている前記駆動振
動モードの固有共振周波数ｆｄの信号を通過し、周波数
ｆｓ（ｆｓは、前記振動子の検出振動モードの固有共振
周波数である）の信号成分を除去し、前記ローパスフィ
ルターが、前記検波器からの検波出力に含まれている周
波数ｆｄの駆動信号成分を除去することを特徴とする、
物理量の測定装置。1. A vibrator, a drive circuit for exciting drive vibration to the vibrator, and an output signal from the vibrator in a state where the drive vibration is excited to the vibrator to process a specific physical quantity. Is a measuring device having a detection circuit for obtaining a detection signal corresponding to, wherein the detection circuit detects the output signal using a reference wave having a natural resonance frequency fd in the drive vibration mode. A detector, a bandpass filter arranged on the upstream side of the detector, and a lowpass filter provided on the downstream side of the detector, wherein the bandpass filter is included in the output signal. The signal having the natural resonance frequency fd of the driving vibration mode, which is being transmitted, is removed, and the signal component of the frequency fs (fs is the natural resonance frequency of the detection vibration mode of the vibrator) is removed. A low-pass filter removes the drive signal component of the frequency fd contained in the detection output from the detector.
Measuring device for physical quantity.
部から加わった離調相当周波数の振動に応じて発生した
信号であることを特徴とする、請求項１記載の装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the signal of the frequency fs is a signal generated in response to a vibration of a detuning equivalent frequency applied to the vibrator from the outside.
時間経過に応じて変化することを特徴とする、請求項１
または２記載の装置。3. The cut-off frequency of the band-pass filter changes with time.
Or the apparatus according to 2.
環境変化に応じて変化することを特徴とする、請求項１
〜３のいずれか一つの請求項に記載の装置。4. The cutoff frequency of the bandpass filter changes according to environmental changes.
An apparatus according to any one of claims 1 to 3.
ャパシターフィルターであることを特徴とする、請求項
３または４記載の装置。5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the bandpass filter is a switched capacitor filter.
号の一部を派生させて得られた派生信号を、前記バンド
パスフィルターに入力し、前記遮断周波数の基準として
使用することを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一
つの請求項に記載の装置。6. A derived signal obtained by deriving a part of a drive signal based on the drive vibration of the vibrator is input to the bandpass filter and used as a reference of the cutoff frequency. An apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein
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