JP2010008300A - Inertia sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に形成された振動体を用いて、基板の厚み方向の軸周りに印加される角速度(ヨーレート)と、基板の面内方向に印加される2軸の加速度とを検出するための慣性センサに関する。 The present invention uses a vibrating body formed on a substrate to detect an angular velocity (yaw rate) applied around an axis in the thickness direction of the substrate and a biaxial acceleration applied in an in-plane direction of the substrate. It is related with the inertial sensor for.
x,y,z軸回りの角速度をそれぞれ検出できる、3軸の角速度センサを、特許文献1が開示している。特許文献1では、振動体が多角形の各辺に位置する場所に設置され、各々の振動体が梁で連結された一体構造が示されている。
梁で連結された振動体は、中央に配置されたポストのみで支持され、基板から浮いた状態にある。基板の厚み方向の軸(z軸)周りに印加される角速度を検出するための検出手段は、連結振動体の中央に位置し、印加角速度に対応したコリオリ力による変位を、連結された振動体の回転変位に伴う容量変化として検出する。 The vibrating bodies connected by the beams are supported only by the post disposed at the center and are in a state of floating from the substrate. The detecting means for detecting the angular velocity applied around the axis (z-axis) in the thickness direction of the substrate is located at the center of the coupled vibrating body, and the coupled vibrating bodies are displaced by the Coriolis force corresponding to the applied angular velocity. It is detected as a change in capacity associated with the rotational displacement of.
また、特許文献2では、基板面内の2軸の周りに印加された角速度を検出するため、振動体を用いた角速度センサ構造が示されている。本公知例では、印加角速度によって発生するコリオリ力を容易に検出するために、振動体同士がたわみスプリングにより連結されている。そして、一体化された構造が開示されている。この構造において、コリオリ力に対応した変位は、振動体の下部に形成された検出電極によって、容量変化として電気的に検出される。
特許文献1および特許文献2に記載された角速度のセンサ構造は、例えば、基板面内の2軸周りのように、複数の軸周りに印加される角速度の検出を可能とする。しかしながら、基板の厚み方向の軸周りに印加される角速度(ヨーレート)と同時に基板の面内に印加される2軸の加速度とを検出するため、そのセンサ構造や手段に関しての記載はない。
The angular velocity sensor structure described in
また、特許文献1に開示されたセンサは、梁で各振動板を連結し、センサの中央に位置するアンカーでのみ支持され、中空に浮いた状態である。このセンサ構造は、安定性に欠ける支持構造である。センサ外部からの衝撃力に対して、耐性が低い。外部からの衝撃力によって、振動板はそれを支持している基板に接触し、固着する可能性が高い。また、衝撃力が大きい場合、振動体を支持している基板に振動板が衝突し、振動板が壊れる可能性がある。
Further, the sensor disclosed in
本発明の目的は、第一に、基板の厚み方向の軸周りに印加される角速度(ヨーレート)と基板の面内の2軸に印加される加速度とを同時に検出できる単一構造の慣性センサを提供することである。 An object of the present invention is to provide a single-structure inertial sensor that can simultaneously detect an angular velocity (yaw rate) applied around an axis in the thickness direction of a substrate and an acceleration applied to two axes in the plane of the substrate. Is to provide.
第二に、支持する基板に固着せず、外乱の衝撃に対して強い、すなわち、耐衝撃性が高い、慣性センサを提供することにある。 The second object is to provide an inertial sensor that is not fixed to a supporting substrate and is strong against the impact of disturbance, that is, has high impact resistance.
上記目的を達成するために、本発明における解決手段は、次のような手段である。 In order to achieve the above object, the solving means in the present invention is as follows.
第一の手段は、直交2軸の交差点を回転中心として、前記回転中心から同一の距離で、前記直交2軸の延長線上に配置され、基板面内方向に可動な状態で支持され、同一の構造を有する面内振動体と、前記基板の面内方向で回転することなく、前記2軸の方向に可動であるように前記振動体を互いに連結し、前記回転中心に点対称な構造を有し、前記振動体の位置を結んだ領域で、なおかつ前記回転中心を含む領域に配置された、リンクビームとを備えた慣性センサとすることである。 The first means is arranged on the extension line of the orthogonal two axes at the same distance from the rotation center with the intersection of the orthogonal two axes as the rotation center, and is supported in a movable state in the in-plane direction of the substrate. The in-plane vibrating body having a structure and the vibrating bodies are connected to each other so as to be movable in the direction of the two axes without rotating in the in-plane direction of the substrate, and have a point-symmetric structure about the rotation center. And an inertial sensor including a link beam arranged in a region connecting the positions of the vibrating bodies and in a region including the rotation center.
第二の手段は、上記第一の手段として記載した慣性センサにおいて、前記振動体は、前記直交2軸の方向に可動な第一の2自由度振動マスと、前記直交2軸のうち一方向にのみ可動であるように前記基板に支持された、駆動手段を含む1自由度第二,第三の駆動マスと、前記直交2軸のうち他方向にのみ可動であるように前記基板に支持された、検出手段を含む第四,第五の1自由度検出マスと、前記振動マスと前記駆動マスと前記検出マスとを連結した梁とからなり、前記第二,第三の駆動マスは、第一の軸に線対称の位置に置かれ、また前記第四,第五の検出マスは、第二の軸に線対称の位置に置かれ、前記第一の軸と前記第二の軸とは互いに直交し、直交点を含む領域に前記振動マスを配置した構成となる、前記面内振動体から成るように構成することがよい。 The second means is the inertial sensor described as the first means, wherein the vibrating body is a first two-degree-of-freedom vibration mass movable in the direction of the two orthogonal axes and one direction of the two orthogonal axes. The second and third drive masses with one degree of freedom including the driving means supported on the substrate so as to be movable only on the substrate, and supported on the substrate so as to be movable only in the other direction of the two orthogonal axes. A fourth and fifth one-degree-of-freedom detection mass including detection means, and a beam connecting the vibration mass, the drive mass, and the detection mass, and the second and third drive masses are The fourth and fifth detection masses are placed in line-symmetrical positions with respect to the second axis, and the first axis and the second axis are placed in line-symmetrical positions with respect to the first axis. Is composed of the in-plane vibrating body, which is configured to have the vibration mass arranged in a region perpendicular to each other and including the orthogonal point. Good be configured.
さらには、上記第二の手段に記述した慣性センサにおいて、前記振動マス,前記駆動マス,前記検出マスの面に在り、前記各マスを支持する基板に対向する面に、突起構造を設けた慣性センサとすることがよい。 Further, in the inertial sensor described in the second means, the inertial sensor is provided on the surface of the vibration mass, the drive mass, and the detection mass, and is provided with a protrusion structure on the surface facing the substrate that supports each mass. A sensor is preferable.
さらには、上記第一および第二の手段に記述した慣性センサにおいて、前記リンクビームは、前記駆動マスに連結された構造である慣性センサとすることがよい。 Furthermore, in the inertial sensor described in the first and second means, the link beam may be an inertial sensor having a structure connected to the drive mass.
本発明によれば、単一のセンサ構造で、基板の厚み方向の軸周りに印加される角速度(ヨーレート)と、基板の面内に印加される2軸の加速度を同時に検出することができる。 According to the present invention, the angular velocity (yaw rate) applied around the substrate in the thickness direction of the substrate and the biaxial acceleration applied in the plane of the substrate can be detected simultaneously with a single sensor structure.
以下では、本発明の慣性センサの実施例を、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the inertial sensor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明で開示する、慣性センサのコンセプトを示す概念図である。図1には、慣性センサを構成するセンサ素子である、振動体1a,1b,1c,1dが示されている。前記の各振動体は互いに同じ構成,構造である。振動体1aは、ばね2a,3aによって、振動体1bは、ばね2b,3bによって、振動体1cは、ばね2c,3cによって、振動体1dは、ばね2d,3dによって、面内の方向に振動可能な状態で支持されている。振動体1a,1b,1c,1dには、振動を発生する駆動手段(図示せず)、印加角速度に比例して発生するコリオリ力による変位、または印加加速度による変位を検出するための検出手段(図示せず)が、それぞれ形成されている。ばね3a,3b,3c,3dは、固定部となるアンカー部4に接続され、図1の矢印で示すように、振動体1aおよび振動体1bはx軸方向に振動可能であり、振動体1cおよび振動体1dはy軸方向に振動可能である。なお、ばね2a,2b,2c,2dの接続点5は、固定点にはなっていない。図1のように、振動体1aと1bの振動方向と、振動体1cと1dの振動方向とは、互いに直交している。振動を発生する駆動手段は、櫛歯電極を用いた静電引力を発生させる構造、圧電ひずみの力を利用した構造,電磁界を利用したローレンツ力を利用した構造であってよい。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the concept of an inertial sensor disclosed in the present invention. FIG. 1 shows
振動体1a,1b,1c,1dの具体的な駆動形態は、次のようになる。前提として、振動体1aと1bとは、互いに音叉振動する音叉振動体を構成する構成要素である。また、振動体1cと1dとは、互いに音叉振動する音叉振動体を構成する構成要素である。振動体1aと1bとから成る音叉振動体と、振動体1cと1dとから成る音叉振動体とは、互いに位相が反転、すなわち180度ずれている。具体的には、振動体1aがx軸の負方向,振動体1bがx軸の正方向に向かって動くとき、振動体1cがy軸の負方向,振動体1dがy軸の正方向に向かって動作する。逆に、振動体1aがx軸の正方向,振動体1bがx軸の負方向に向かって動くとき、振動体1cがy軸の正方向,振動体1dがy軸の負方向に向かって動作する。このような振動を実現するために、駆動手段は、力を各振動体に与える。なお、駆動手段は、振動体1a,1b,1c,1dを共振振動させるようにすることが望ましい。この場合に、振動振幅すなわち振動速さが最大になり、角速度に比例したコリオリ力による変位を、最大にすることが可能である。
Specific driving modes of the
このとき、各振動体に加工誤差に伴う、形状の個体差があった場合、各々の振動体の共振周波数は、厳密には一致しない。しかし、接続点5が4つのばね2a,2b,2c,2dと接続されているので、各振動体の振動が互いに干渉する。その結果、各振動体の振動は、同期して振動するようになる。すなわち、拘束されない接続点5があることで、このような個体差による振動誤差を吸収できる。図1に示す慣性センサは、この特長を備える。
At this time, if there is an individual difference in shape due to a processing error in each vibrator, the resonance frequencies of the vibrators do not exactly match. However, since the
なお、振動体1aにおいて、x軸方向の共振周波数をωx,y軸方向の共振周波数をωyとする。x軸方向が振動体の振動方向であり、y軸方向が加速度による変位や、角速度に比例したコリオリ力による変位を検出する検出方向である。すなわち、振動方向に対して、検出方向は振動方向に直交する方向とする。このとき、振動方向の共振周波数ωxが検出方向の共振周波数ωyよりも小さいほうが好ましい。代表して振動体1aについて述べたが、他の振動体1b,1c,1dについても同様なことが言える。
In the vibrating
次に、図2は、図1で示したばね2a,2b,2c,2d,3a,3b,3c,3dを梁構造に置き換えた場合を示すコンセプト図である。具体的には、ばね3aは梁6に、接続点5を含むばね2a,2b,2c,2dは、リンクビーム7に置き換えることができる。ばね3b,3c,3dに関しては、振動体1aに付属したばね6と同様に、振動体1b,1c,1dに付属した梁として、それぞれ置き換えることができる。
Next, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a case where the
リンクビーム7は、振動体1a,1b,1c,1dを連結した点対称構造を持つ。振動体1a,1b,1c,1dを結んだ範囲の中に、リンクビーム7の点対称中心が位置する。この位置にリンクビーム7を形成することで、図1に示した慣性センサのコンセプトを満足できる。
The
このリンクビーム7の構造は、振動体1a,1b,1c,1dを連結した点対称構造であればよい。図2に示したリンクビーム7の構造以外に、例えば、図3のリンクビーム7の形状や、図4のリンクビーム7の形状が考えられる。これ以外の構造でも、点対称な梁構造であればよい。
The
次に、面内の振動を可能とする、振動体1a,1b,1c,1dの具体的構造を説明する。ここでは、代表して、図5に示す振動体1aの構造を用いて説明する。
Next, a specific structure of the vibrating
慣性センサを構成する振動体1aは、振動を発生する駆動手段11a,11b,12a,12bを含む、1自由度の駆動マス8a,8bと、印加角速度に比例して発生するコリオリ力による変位、または印加加速度による変位を検出するための検出手段15a,15bを含む、1自由度の検出マス9a,9bと、2自由度の振動マス10、から構成される。駆動マス8a,8bは、屈曲梁13a,13bの構造とアンカー部14a,14bの形成位置から、x軸方向にのみ動作する。屈曲梁13a,13bの一端は、駆動マス8a,8bに接続されている。もう一端はアンカー部14a,14bに接続されている。一方、検出マス9a,9bは、屈曲梁16a,16bの構造とアンカー部17a,17bの形成位置から、y軸方向にのみ動作する。検出マス9a,9bはともに、4個の屈曲梁16a,16bによって接続,支持されている。その屈曲梁16a,16bの一端は、アンカー部17a,17bに接続されている。振動マス10には、駆動マス8a,8bに接続された屈曲梁18a,18bが接続されている。また、検出マス9a,9bに接続された直梁が接続されている。この梁構成により、振動マスはx軸およびy軸方向に動作することができる。
The vibrating
振動マス10は、駆動マス8a,8bと検出マス9a,9bに囲まれるように配置されている。また、駆動マス8aと8bとは、B−B′軸を線対称に配置され、一方、検出マス9a,9bとは、A−A′軸を線対称に配置されている。これらの線対称軸は互いに直交している。この直交点を含む領域に、振動マス10が形成されている。このように、振動体1aはシンメトリーな構造を備える。
The
次に、図6は、図5に示す振動体1aのa−a′断面を示す断面構造図である。基板20は、アンカー部14a,14b,17a,17bが接続される基板である(図示せず)。振動マス10の下側の面には、同図のように、突起部19が形成されている。この突起の高さは数百ナノから数ミクロンで、幅はおよそ数ミクロンから数十ミクロンのサイズである。振動体1aを面内方向に振動させるために、基板20と振動体1a(図6では、振動マス10)とのギャップはおよそ1〜4μmである。また、振動マスの厚さは、ここでは、60μmとし、基板20の厚さは350μmとする。この各厚さは一例である。
Next, FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram showing an aa ′ cross section of the vibrating
ここで、基板20の厚さ方向に外乱が加わった場合、振動自在な状態で支持された振動体1a、図6では振動マス10は、基板の厚み方向に加速度を受ける。加速度が大きい場合、振動マス10は基板20に接触する。突起部19が振動マス10にある場合は、それがない場合に比べて、接触する面積が極端に小さくなる。そのため、下地の基板20にスティック(固着)することが容易に回避することができる。なぜなら、接触面積が小さいほど表面力が小さくなり、スティックしにくくなるためである。突起部19は、いわばストッパーの役割を担う。したがって、突起部19が形成されていれば、振動体1aは、耐衝撃性が高く、外乱から保護された構造を持つと言える。なお、図示していないが、突起部19は、駆動マス8a,8bや検出マス9a,9bにも形成されている。
Here, when a disturbance is applied in the thickness direction of the
図7は、図5に示した振動体1aと、その他の振動体1b,1c,1dとをリンクビーム7で連結した、慣性センサの構造を示す。このリンクビーム7の形状は、図2で示した。同図のように、リンクビーム7は、各振動体の駆動マス(図5で言えば駆動マス8b)に連結され、検出マスや振動マスには連結されていない。この構造のリンクビーム7は、加工誤差による形状の個体差が各振動体にあった場合でも、各振動体を同期して音叉振動させることができる。
FIG. 7 shows the structure of an inertial sensor in which the vibrating
図8は、図5に示した振動体1aと、その他の振動体1b,1c,1dとを、図3で示したリンクビーム7で連結した、別の構造を備える慣性センサを示す。図7の場合と同様に、リンクビーム7は、各振動体の駆動マス(図5で言えば駆動マス8b)に連結され、検出マスや振動マスには連結されていない。このように接続を行うことで、慣性センサを構成する振動体1a,1b,1c,1dの振動を同期させ、音叉振動を可能にできる。すなわち、各振動体の駆動マスの振動を同期させることができる。
FIG. 8 shows an inertial sensor having another structure in which the vibrating
次に、慣性センサを構成する振動体1a,1b,1c,1dを、同期振動させるための駆動電圧印加方法について、図9に示す振動体1aの場合を用いて説明する。他の振動体1b,1c,1dに関しても同様に考えることができる。
Next, a driving voltage application method for synchronously vibrating the vibrating
図のように、信号発生回路21から第一加振信号Vdc+V0sinωtと、第二加振信号Vdc−V0sinωtとの2つの信号が出力されている。ここで、VdcはDCバイアス電圧で、V0sinωtはAC電圧でその振幅はV0である。ここでのωには、振動体1aが共振周波数で駆動できる周波数を与える。この2つの信号は、電気配線にて、各駆動手段に結線される。具体的には、図5に示した番号に基づくと、第一加振信号は、駆動手段12a,11bに印加され、第二加振信号は、駆動手段11a,12bに印加される。なお、振動体1aはGNDに接続されている。
As shown in the figure, the
図9を用いた以下の説明では、図5に示した番号と対比して説明を行う。 In the following description using FIG. 9, the description will be made in comparison with the numbers shown in FIG.
このとき、図9に示した時間チャートのように、電圧が印加される。時間t1では、第一加振信号の電圧が第二加振信号の電圧より高いので、駆動手段12a,11bに高い静電引力が発生し、振動体1aはx軸正方向に動作する。一方、時間t2では、第二加振信号の電圧が第一加振信号の電圧より高いので、駆動手段11a,11bに高い静電引力が発生し、振動体1aはx軸負方向に動作する。加振信号は正弦波なので、その周波数ω、すなわち、振動体1aの共振周波数でx軸方向に振動する。以上のような結線構成にて、振動体1aを面内方向に振動させることができる。ここで発生した振動は、リンクビーム7を介して他の振動体1b,1c,1dに伝達される。
At this time, a voltage is applied as shown in the time chart of FIG. At time t1, since the voltage of the first vibration signal is higher than the voltage of the second vibration signal, a high electrostatic attraction is generated in the
次に、z軸回りに角速度Ωが印加された場合に、振動体1aの容量変化を検出する方法に関して説明する。振動体1aが、定常的にx軸方向に振動しているとき、角速度Ωがz軸回りに印加されると、振動マス10にコリオリ力Fcが発生する。この力は、直梁を通して、検出マス9a,9bに伝達される。例えば、発生したコリオリ力Fcが、図9のように、y軸正方向に印加される場合、検出手段15aではその容量が低減し、検出手段15bではその容量が増加する。これは図9の検出手段15a,15bを構成する櫛歯のギャップの構成を見ると理解できる。すなわち、検出手段15aでは、印加コリオリ力Fcにより、その櫛歯のギャップは大きくなり、検出手段15bでは、その櫛歯のギャップは小さくなる。したがって、前者では容量が低減し、後者では容量が増大する。
Next, a method for detecting a change in capacitance of the vibrating
このようにコリオリ力Fcにて発生した各検出手段での容量変化を、減算および容量/電圧変換回路22にて、減算し、容量―電圧(C−V)変換し、容量変化を電圧変化として、信号を取り出す。この際、初期の検出手段の容量をC0とし、初期ギャップをd0とし、コリオリ力Fcにて変化した容量変化をΔC、変位量をΔdとすると、図のように、ΔC=2C0(Δd/d0)の関係式が成立する。このようにして、コリオリ力Fcによる変位量を、容量―電圧変換回路22にて、電圧変化量ΔVとして検出することができる。
In this way, the capacitance change at each detection means generated by the Coriolis force Fc is subtracted by the subtraction / capacitance /
次に、先の図7で説明した慣性センサを例にして、慣性センサの駆動方法について説明する。 Next, a method for driving the inertial sensor will be described using the inertial sensor described in FIG. 7 as an example.
図10において、信号発生回路21から第一加振信号Vdc+V0sinωtと、第二加振信号Vdc−V0sinωtとの2つの信号が出力されている。第二加振信号Vdc−V0sinωtの出力端子を(1)とし、第一加振信号Vdc+V0sinωtの出力端子を(2)とする。これらの出力端子は、同図内の各駆動手段に結線され、各信号が印加される。このとき、同図に示された時間チャートのように、電圧が印加される。ここで、図中の時間t1では、第一加振信号の電圧が第二加振信号の電圧より高いので、振動体1aはx軸負方向に、振動体1bはx軸正方向に、振動体1cはy軸負方向に、振動体1dはy軸正方向に動作する。一方、時間t2では、第二加振信号の電圧が第一加振信号の電圧より高いので、振動体1aはx軸正方向に、振動体1bはx軸負方向に、振動体1cはy軸正方向に、振動体1dはy軸負方向に動作する。加振信号は正弦波なので、その周波数ω、すなわち、各振動体の共振周波数でx軸方向、または、y軸方向に振動する。以上のような結線構成にて、各振動体を面内方向に振動させることができる。各振動体に形成された駆動手段で発生した力による振動はリンクビーム7を介して他の振動体に伝達される。各振動は互いに干渉、同調し、一つの振動を構成するようになる。リンクビーム7は、各振動体の振動を助長するために、振動体をいわばpush,pullするように動作させる。以上のような構成および電圧印加方法にて、リンクビーム7を介して慣性センサを駆動、振動させることができる。
In FIG. 10, the
次に、慣性センサの角速度および加速度検出方法について、図11を用いて説明する。センサの駆動方法は、上記にて説明したので、ここでは割愛する。定常的に、センサは、x軸またはy軸方向に振動している状態とする。 Next, a method for detecting the angular velocity and acceleration of the inertial sensor will be described with reference to FIG. Since the driving method of the sensor has been described above, it is omitted here. The sensor is constantly oscillating in the x-axis or y-axis direction.
図11のように、各振動体を構成する検出マスにある、各検出手段にそれぞれ結線を施し、それらの出力を出力(3)〜(10)とする。これらの出力は、同図に示すように、減算および容量/電圧変換回路22へ入力する。その後、変換された電圧値は、差動増幅回路24または加算増幅回路25へ入力する。その後、同期検波回路23にて、信号発生回路21からの信号と同期検波され、角速度および加速度による変位成分含む検出信号が得られる。最後に、フィルタ26を通して、z軸回り角速度Ω(ヨーレート)、y軸方向加速度、そして、x軸方向加速度を示す検出信号を得ることができる。ここで示した回路ブロックを通して、単一構造の慣性センサにて、z軸回り角速度Ω(ヨーレート)と、x軸およびy軸方向の加速度(面内方向の加速度)とを、同時に検出することができる。
As shown in FIG. 11, each detection means in the detection mass constituting each vibrating body is connected to each other, and their outputs are output (3) to (10). These outputs are input to the subtraction and capacitance /
以上の説明によれば、単一のセンサ構造で、基板の厚み方向の軸周りに印加される角速度(ヨーレート)と、基板の面内に印加される2軸の加速度を同時に検出することができる。 According to the above description, the angular velocity (yaw rate) applied around the substrate in the thickness direction of the substrate and the biaxial acceleration applied in the plane of the substrate can be detected simultaneously with a single sensor structure. .
また、センサを構成する複数の面内振動体に、加工誤差に基づく形状のばらつきがあった場合でも、固定点なしのメカニカルなリンクビームを備えているので、各振動体を積極的に同期振動させることができる。 In addition, even if there are variations in shape due to processing errors in the multiple in-plane vibrators that make up the sensor, a mechanical link beam with no fixed point is provided, so each vibrator is actively synchronized. Can be made.
さらに、センサの振動体にストッパーの役割をする突起構造を設けてあるので、外部からの衝撃によっても、それを支持する基板に固着することはない。また、外部からの衝撃力が大きくても、突起構造があるため、それがストッパーになり、振動体は保護される。 Furthermore, since the sensor vibrating body is provided with a projection structure that serves as a stopper, it is not fixed to the substrate that supports the protrusion even by an external impact. Even if the impact force from the outside is large, since there is a projection structure, it becomes a stopper, and the vibrating body is protected.
1a,1b,1c,1d 振動体
2a,2b,2c,2d,3a,3b,3c,3d ばね
4,14a,14b,17a,17b アンカー部
5 接続点
6 梁
7 リンクビーム
8a,8b 駆動マス
9a,9b 検出マス
10 振動マス
11a,11b,12a,12b 駆動手段
13a,13b,16a,16b,18a,18b 屈曲梁
15a,15b 検出手段
19 突起部
20 基板
21 信号発生回路
22 減算および容量/電圧変換回路
23 同期検波回路
24 差動増幅回路
25 加算増幅回路
26 フィルタ
1a, 1b, 1c,
Claims (4)
Priority Applications (1)
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JP2008169770A JP2010008300A (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Inertia sensor |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014194423A (en) * | 2014-05-16 | 2014-10-09 | Seiko Epson Corp | Physical quantity sensor and electronic apparatus |
US8997569B2 (en) | 2010-06-16 | 2015-04-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compound sensor |
JP2016029383A (en) * | 2015-10-08 | 2016-03-03 | セイコーエプソン株式会社 | Physical quantity sensor and electronic apparatus |
WO2017130312A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 株式会社日立製作所 | Gyroscope |
JP2019152449A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社東芝 | Oscillation device |
JP7552745B2 (en) | 2020-07-22 | 2024-09-18 | セイコーエプソン株式会社 | Physical sensors and electronic devices |
-
2008
- 2008-06-30 JP JP2008169770A patent/JP2010008300A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8997569B2 (en) | 2010-06-16 | 2015-04-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compound sensor |
JP2014194423A (en) * | 2014-05-16 | 2014-10-09 | Seiko Epson Corp | Physical quantity sensor and electronic apparatus |
JP2016029383A (en) * | 2015-10-08 | 2016-03-03 | セイコーエプソン株式会社 | Physical quantity sensor and electronic apparatus |
WO2017130312A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 株式会社日立製作所 | Gyroscope |
JPWO2017130312A1 (en) * | 2016-01-27 | 2018-07-05 | 株式会社日立製作所 | Gyroscope |
US10809061B2 (en) | 2016-01-27 | 2020-10-20 | Hitachi, Ltd. | Vibratory gyroscope including a plurality of inertial bodies |
JP2019152449A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社東芝 | Oscillation device |
JP7552745B2 (en) | 2020-07-22 | 2024-09-18 | セイコーエプソン株式会社 | Physical sensors and electronic devices |
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