JP2011257428A - Angular velocity measuring method and diagnosing circuit for angular velocity measuring device - Google Patents

Angular velocity measuring method and diagnosing circuit for angular velocity measuring device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable, when any trouble seems to have occurred during the operation of an angular velocity measuring device for measuring the angular velocity of rotations working on a vibrator, the suspected trouble to be detected without delay and thereby the waiting time for judging the presence or absence of any real trouble to be shortened.SOLUTION: A vibrator is excited to generate driving vibration, and an output signal from the vibrator is processed by a detection signal output circuit 20B to obtain a detection signal corresponding to the angular velocity. A plurality of output signals reverse in phase to each other are outputted from the vibrator, the output signals containing drive signal capacity coupling components that are the same in frequency as and are different in phase from the driving vibration generated by the vibrator on the basis of the detection signal and the driving vibration. A diagnosing circuit is provided with a capacity coupling component output circuit 20C that processes the output signals and outputs drive signal capacity coupling components having gone through signal processing. Addition by an adder 21 of the plurality of output signals from the vibrator in the capacity coupling component output circuit 20C causes any detection signal contained in the plurality of output signals to be canceled and the drive signal capacity coupling components to be amplified. By subjecting the amplified drive signal capacity coupling components to phase demodulation and detecting the same, the detection signal output circuit is diagnosed.

Description

本発明は、振動子に加えられている回転の回転角速度を検出するための角速度測定方法、およびこれらに使用するための診断回路に関するものである。   The present invention relates to an angular velocity measuring method for detecting a rotational angular velocity of a rotation applied to a vibrator, and a diagnostic circuit for use in the angular velocity measuring method.

本出願人は、振動型ジャイロスコープの応用について種々検討を進めており、例えば自動車の車体回転速度フィードバック式の車両制御方法に用いる回転速度センサーに振動型ジャイロスコープを使用することを検討した。こうしたシステムにおいては、操舵輪の方向自身は、ハンドルの回転角度によって検出する。これと同時に、実際に車体が回転している回転速度を振動ジャイロスコープによって検出する。そして、操舵輪の方向と実際の車体の回転速度を比較して差を求め、この差に基づいて車輪トルク、操舵角に補正を加えることによって、安定した車体制御を実現する。本出願人は、特許文献1(特開平11−281372号公報)において、主として平面内に延びる振動子を用いた、横置き型に適した振動型ジャイロスコープを提案した。   The applicant has been studying various applications of the vibratory gyroscope. For example, the applicant has examined the use of the vibratory gyroscope as a rotational speed sensor used in a vehicle control method of a vehicle body rotational speed feedback type of an automobile. In such a system, the direction of the steering wheel itself is detected by the rotation angle of the steering wheel. At the same time, the rotational speed at which the vehicle body is actually rotating is detected by the vibration gyroscope. Then, the direction of the steering wheel is compared with the actual rotational speed of the vehicle body to obtain a difference, and based on this difference, correction is made to the wheel torque and the steering angle, thereby realizing stable vehicle body control. In the patent document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-281372), the present applicant has proposed a vibratory gyroscope suitable for a horizontal type using a vibrator mainly extending in a plane.

こうした振動型ジャイロスコープは、車体の挙動を把握するために使用される。車体の挙動の把握は、車両の横滑りやスピンなどの車体の挙動の乱れを防止するためのシステムに必要である。また、複数の車両の車間距離を一定に保つためのシステムを構築するために必要である。こうしたシステムにおいては、振動型ジャイロスコープが故障すると、車体の位置について誤った情報が出力され、誤った制御が行われ、車体の挙動が不安定になるおそれがある。このため、振動型ジャイロスコープの故障を検出するシステムが必要となる。   Such a vibratory gyroscope is used to grasp the behavior of the vehicle body. Grasping the behavior of the vehicle body is necessary for a system for preventing disturbance of the vehicle body behavior such as side slip and spin of the vehicle. Further, it is necessary to construct a system for keeping the inter-vehicle distances of a plurality of vehicles constant. In such a system, if the vibration type gyroscope breaks down, incorrect information about the position of the vehicle body is output, incorrect control is performed, and the behavior of the vehicle body may become unstable. For this reason, a system for detecting a failure of the vibration type gyroscope is required.

振動型ジャイロスコープの故障を検出するには、次の2つの方法が知られている。
(1)車両の速度、舵角、車体横方向の加速度情報から車両の角速度を推定する。この推定値を、振動型ジャイロスコープから出力された角速度の実測値と対比する。そして、この推定値と実測値との偏差が大きくなった場合には、振動型ジャイロスコープが故障したものと推定し、出力する。
(2)振動ジャイロセンサー内に故障診断回路を内蔵し、振動子を自励発振回路によって発振させ、振動子の振動状態を監視する。
The following two methods are known for detecting a failure of the vibration type gyroscope.
(1) The angular velocity of the vehicle is estimated from the vehicle speed, the steering angle, and the acceleration information in the lateral direction of the vehicle body. This estimated value is compared with the measured value of the angular velocity output from the vibrating gyroscope. When the deviation between the estimated value and the actually measured value becomes large, it is estimated that the vibration gyroscope has failed and is output.
(2) A fault diagnosis circuit is built in the vibration gyro sensor, the vibrator is oscillated by a self-excited oscillation circuit, and the vibration state of the vibrator is monitored.

特開平11−281372号公報JP-A-11-281372

しかし、(1)の方法では、例えばバンク角を有する道路など、道路の形状が特異な場合には、車両の速度、舵角、車体横方向の加速度情報から角速度を推定しても、実際の角速度との誤差が大きくなることがある。   However, in the method (1), when the shape of the road is peculiar, such as a road having a bank angle, even if the angular velocity is estimated from the vehicle speed, the steering angle, and the acceleration information in the lateral direction of the vehicle body, The error from the angular velocity may increase.

また、(2)の方法では、振動子の発振状態に異常が発生した場合には検出できる。しかし、実際に車両の位置制御を行うような場合には、次の問題点が発生することが分かった。例えば、先行車両と後続車両との車間距離を一定に維持する制御を行う場合には、車間距離が規定値から外れた場合には、短時間で応答し、迅速かつスムーズに緻密な制御を行うことが必要不可欠である。このような迅速かつスムーズな制御が行われないと、車両の搭乗者に不快感、不安感を与える結果となる。   In the method (2), when an abnormality occurs in the oscillation state of the vibrator, it can be detected. However, it has been found that the following problems occur when actually controlling the position of the vehicle. For example, when performing control to keep the inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the following vehicle constant, if the inter-vehicle distance deviates from a specified value, it responds in a short time and performs precise control smoothly and smoothly. It is essential. If such a quick and smooth control is not performed, the vehicle occupant is uncomfortable and uneasy.

しかし、このような観点から見ると、振動子の発振状態に異常が発生した場合に検出するという従来の故障診断方法では不十分となることが分かった。即ち、実際の車両走行時においては、振動子の発振状態が正常であっても、実際の検出信号から算出した角速度値は実際の角速度と大きく外れることがあった。このような場合には、振動型ジャイロスコープの故障診断回路から故障の出力がなされない。このため、実際の車両の位置と振動型ジャイロスコープに基づく車両位置の計算値とが外れるに至る。このため、実際には制御が必要であるにもかかわらず、振動型ジャイロスコープの故障診断回路から故障を検出した旨の出力がないために、制御を行うべきかどうかを迅速に判断することができない。たとえ最終的には必要な制御がなされるものとしても、制御の正当性を判断するための待機時間が必要となり、制御開始はかなり遅れる。この結果、迅速かつスムーズな制御が短い応答時間で行われず、車間距離が規定値から大きく外れたまま放置されるおそれがあり、車両の搭乗者に不快感、不安感を与えることとなる。   However, from this point of view, it has been found that the conventional failure diagnosis method of detecting when an abnormality occurs in the oscillation state of the vibrator is insufficient. That is, during actual vehicle travel, even if the oscillation state of the vibrator is normal, the angular velocity value calculated from the actual detection signal may deviate significantly from the actual angular velocity. In such a case, no fault is output from the fault diagnosis circuit of the vibration gyroscope. For this reason, the actual vehicle position deviates from the calculated value of the vehicle position based on the vibration gyroscope. For this reason, even though control is actually required, there is no output indicating that a failure has been detected from the failure diagnosis circuit of the vibratory gyroscope, so it is possible to quickly determine whether or not to perform control. Can not. Even if the necessary control is finally performed, a standby time for determining the correctness of the control is required, and the control start is considerably delayed. As a result, quick and smooth control is not performed with a short response time, and the inter-vehicle distance may be left with a large deviation from the specified value, which may cause discomfort and anxiety to the vehicle occupant.

本発明の課題は、振動子に加わる回転の角速度を測定するのに際して、装置の稼働時に故障が生じたときに、故障検出を早期に行い、故障の有無を判断するための待機時間を短縮できるようにすることである。   The problem of the present invention is that when measuring the angular velocity of the rotation applied to the vibrator, when a failure occurs during operation of the device, the failure detection can be performed at an early stage and the standby time for determining the presence or absence of the failure can be shortened. Is to do so.

本発明は、振動子に加わる回転の角速度を測定するための角速度測定方法であって、
前記振動子に駆動振動を励振し、前記振動子からの出力信号を検出信号出力回路によって処理し、前記角速度に対応する検出信号を得るのに際して、前記振動子から複数の前記出力信号が出力され、前記出力信号が、前記検出信号および前記駆動振動に基づいて前記振動子に発生する前記駆動振動と同周波数かつ位相の異なる駆動信号容量結合成分を含んでおり、前記診断回路が、前記出力信号を処理し、信号処理後の前記駆動信号容量結合成分を出力する容量結合成分出力回路を備えており、前記容量結合成分出力回路において、前記振動子からの前記複数の出力信号を加算することによって、前記複数の出力信号に含まれる互いに逆相の前記検出信号を相殺しかつ前記駆動信号容量結合成分を増幅し、前記増幅後の駆動信号容量結合成分を位相検波し、検出することによって前記検出信号出力回路を診断することを特徴とする。
The present invention is an angular velocity measuring method for measuring the angular velocity of rotation applied to a vibrator,
A plurality of output signals are output from the vibrator when driving vibration is excited in the vibrator and an output signal from the vibrator is processed by a detection signal output circuit to obtain a detection signal corresponding to the angular velocity. The output signal includes a drive signal capacitive coupling component having the same frequency and a different phase as the drive vibration generated in the vibrator based on the detection signal and the drive vibration, and the diagnostic circuit includes the output signal. And a capacitive coupling component output circuit that outputs the drive signal capacitive coupling component after signal processing, and in the capacitive coupling component output circuit, by adding the plurality of output signals from the vibrator , Canceling out the detection signals of opposite phases included in the plurality of output signals, amplifying the drive signal capacitive coupling component, and driving signal capacitive coupling component after amplification And phase detection, and wherein the diagnosing said detection signal output circuit by detecting.

また、本発明は、振動子に加わる回転の角速度を測定するための角速度測定装置において前記振動子からの出力信号を処理し、前記角速度に対応する検出信号を得るための検出信号出力回路を診断するための診断回路であって、
前記振動子から複数の前記出力信号が出力され、前記出力信号が、前記検出信号および前記駆動振動に基づいて前記振動子に発生する前記駆動振動と同周波数かつ位相の異なる駆動信号容量結合成分を含んでおり、前記出力信号を処理し、信号処理後の前記駆動信号容量結合成分を出力する容量結合成分出力回路を備えており、前記容量結合成分出力回路において、前記振動子からの前記複数の出力信号を加算することによって、前記複数の出力信号に含まれる互いに逆相の前記検出信号を相殺しかつ前記駆動信号容量結合成分を増幅し、次いで増幅後の駆動信号容量結合成分を位相検波し、次いで前記駆動信号容量結合成分を検出することによって前記検出信号出力回路を診断することを特徴とする。
Further, the present invention diagnoses a detection signal output circuit for processing an output signal from the vibrator and obtaining a detection signal corresponding to the angular speed in an angular velocity measuring device for measuring an angular velocity of rotation applied to the vibrator. A diagnostic circuit for
A plurality of the output signals are output from the vibrator, and the output signal has a drive signal capacitive coupling component having the same frequency and phase as the drive vibration generated in the vibrator based on the detection signal and the drive vibration. Including a capacitive coupling component output circuit that processes the output signal and outputs the drive signal capacitive coupling component after the signal processing. In the capacitive coupling component output circuit, the plurality of output signals from the vibrator By adding the output signals, the detection signals contained in the plurality of output signals are canceled out from each other and the drive signal capacitive coupling components are amplified, and then the amplified drive signal capacitive coupling components are phase-detected. Then, the detection signal output circuit is diagnosed by detecting the drive signal capacitive coupling component.

本発明者は、振動型ジャイロスコープを車両などの移動体において稼働させ、移動体の位置を制御しようとする場合に、従来見逃されていた検出信号出力回路について、その機能を診断するための診断回路を設けることによって、装置の稼働時に故障が生じたときに、故障検出を早期に行い、故障の有無を判断するための待機時間を短縮できることを見いだした。このような検出信号出力回路の故障や機能不全による誤差は、振動子の発振状態、振動状態の異常を検出することによっては把握することができない。   The present inventor has made a diagnosis for diagnosing the function of a detection signal output circuit that is conventionally overlooked when the vibratory gyroscope is operated in a moving body such as a vehicle and the position of the moving body is to be controlled. It has been found that by providing a circuit, when a failure occurs during operation of the apparatus, failure detection can be performed at an early stage and the standby time for determining the presence or absence of the failure can be shortened. Such an error due to failure or malfunction of the detection signal output circuit cannot be grasped by detecting an oscillation state of the vibrator or an abnormality in the vibration state.

参考例に係る装置を模式的に示すブロック図であり、検出信号出力回路20Bおよび対比信号出力回路20Aを備えている。It is a block diagram which shows typically the apparatus which concerns on a reference example, and is provided with the detection signal output circuit 20B and the comparison signal output circuit 20A. 本発明に係る装置を模式的に示すブロック図であり、検出信号出力回路20Bおよび容量結合成分出力回路20Cを備えている。1 is a block diagram schematically showing an apparatus according to the present invention, and includes a detection signal output circuit 20B and a capacitive coupling component output circuit 20C. 参考例に係る装置を模式的に示すブロック図であり、検出信号出力回路20Bおよび漏れ振動成分出力回路20Dを備えている。It is a block diagram which shows typically the apparatus which concerns on a reference example, and is provided with the detection signal output circuit 20B and the leakage vibration component output circuit 20D. 角速度測定装置21と外部電気系統26との接続部分を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing a connection portion between an angular velocity measuring device 21 and an external electric system 26. FIG.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

検出信号出力回路とは、振動子から出力された生の出力信号を受け、以下の処理を施す回路を言う。本発明に言う検出信号出力回路は、以下の処理を施す検出系統の全体を指している。
(1)出力信号を処理して、角速度に対応する所定の検出信号以外のノイズ信号成分を除去または低減する。
(2)出力信号の中から、角速度に対応する検出信号を増幅する。
The detection signal output circuit is a circuit that receives the raw output signal output from the vibrator and performs the following processing. The detection signal output circuit referred to in the present invention indicates the entire detection system that performs the following processing.
(1) The output signal is processed to remove or reduce noise signal components other than the predetermined detection signal corresponding to the angular velocity.
(2) Amplifying a detection signal corresponding to the angular velocity from the output signal.

診断回路とは、検出信号出力回路における機能を診断するための回路を意味している。ここで、検出信号出力回路における機能を診断するとは、検出信号出力回路の少なくとも一つの機能部分における異常、機能不善、機能停止、または誤動作を検出し、出力することを意味している。   The diagnostic circuit means a circuit for diagnosing a function in the detection signal output circuit. Here, diagnosing a function in the detection signal output circuit means detecting and outputting an abnormality, malfunction, malfunction, or malfunction in at least one functional part of the detection signal output circuit.

本発明の好適な実施形態においては、検出信号出力回路は、振動子からの出力信号(交流信号)を増幅する交流増幅器と、交流増幅後の信号を検波する検波器と、検波器からの検波出力を直流信号に変換する整流器と、この直流信号を増幅する直流増幅器とを備えている。また、好ましくは、検波出力から不要な高周波数の信号成分を除去するローパスフィルターを使用する。   In a preferred embodiment of the present invention, the detection signal output circuit includes an AC amplifier that amplifies the output signal (AC signal) from the vibrator, a detector that detects the signal after AC amplification, and a detection from the detector. A rectifier that converts the output into a DC signal and a DC amplifier that amplifies the DC signal are provided. Preferably, a low-pass filter that removes unnecessary high-frequency signal components from the detection output is used.

また、振動子の少なくとも2箇所の検出振動部分からそれぞれ出力信号を得る。そして、各出力信号は、角速度に対応する真正の検出信号と、不要な信号成分とを含んでいる。ここで,複数の出力信号を減算あるいは加算することによって、不要な信号成分をできるだけ相殺し、真正の検出信号を取り出すようにする。   Further, output signals are obtained from at least two detected vibration portions of the vibrator. Each output signal includes a genuine detection signal corresponding to the angular velocity and an unnecessary signal component. Here, by subtracting or adding a plurality of output signals, unnecessary signal components are canceled as much as possible, and a genuine detection signal is extracted.

参考形態においては、診断回路が、検出信号を処理し、角速度に対応する対比信号を得る対比信号出力回路と、検出信号と対比信号とを比較するための比較装置とを備えている。図1を参照しつつ、この実施形態について説明する。   In the reference form, the diagnostic circuit includes a comparison signal output circuit that processes the detection signal and obtains a comparison signal corresponding to the angular velocity, and a comparison device for comparing the detection signal and the comparison signal. This embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、本装置のブロック図である。振動子には、所定の駆動手段3、およびたとえば2つの検出手段4A、4Bが設けられている。1は駆動振動部分であり、2A、2Bは検出振動部分である。駆動手段3には、外部の自励発振回路8が接続されている。   FIG. 1 is a block diagram of the apparatus. The vibrator is provided with predetermined drive means 3 and, for example, two detection means 4A and 4B. Reference numeral 1 denotes a drive vibration portion, and 2A and 2B denote detection vibration portions. An external self-excited oscillation circuit 8 is connected to the driving means 3.

起動時には、自励発振回路8に対して起動回路から雑音を入力する。この雑音は、振動子の駆動部1を通過して周波数選択を受け、次いで交流増幅器5に入力されて増幅を受ける。交流増幅器5からの出力信号の一部を取り出し、整流器に入力し、振幅の水準(大きさ)に変換する。この振幅の信号を振幅制御増幅器6に入力する。自励発振装置8は診断回路(電圧比較器)7Aに連結されており、診断回路7Aの出力はDIAG端子16Aを通して外部に出力される。   At startup, noise is input from the startup circuit to the self-excited oscillation circuit 8. This noise passes through the vibrator drive unit 1 and is subjected to frequency selection, and then input to the AC amplifier 5 to be amplified. A part of the output signal from the AC amplifier 5 is taken out and input to a rectifier, and converted into an amplitude level (size). A signal having this amplitude is input to the amplitude control amplifier 6. The self-excited oscillation device 8 is connected to a diagnostic circuit (voltage comparator) 7A, and the output of the diagnostic circuit 7A is output to the outside through the DIAG terminal 16A.

本例の検出系統は、検出信号出力回路20Bと、対比信号出力回路20Aとを備えている。検出信号出力回路は、振動子の出力信号を処理し、真正の検出信号を抽出するための回路である。振動子の検出振動部2A、2Bからの出力信号を検出手段4A、4Bによって検出し、各前置増幅器10A、10Bによって増幅する。各増幅器10A、10Bからの各出力は、少なくとも、角速度に対応する真正の検出信号を含んでいる。本例では、各出力信号に含まれる各検出信号は逆位相となっている。従って、各出力信号を減算器11に入力して減算し、真正の検出信号を残す。次いで、減算器11からの出力を、交流増幅器12B、検波器13B、ローパスフィルター14B、リミッタ15Bに通し、端子16Cから検出信号を得る。   The detection system of this example includes a detection signal output circuit 20B and a comparison signal output circuit 20A. The detection signal output circuit is a circuit for processing the output signal of the vibrator and extracting a genuine detection signal. Output signals from the vibrators 2A and 2B are detected by the detection means 4A and 4B, and amplified by the preamplifiers 10A and 10B. Each output from each amplifier 10A, 10B includes at least a true detection signal corresponding to the angular velocity. In this example, each detection signal included in each output signal has an opposite phase. Accordingly, each output signal is input to the subtractor 11 and subtracted, leaving a genuine detection signal. Next, the output from the subtractor 11 is passed through the AC amplifier 12B, the detector 13B, the low-pass filter 14B, and the limiter 15B, and a detection signal is obtained from the terminal 16C.

ここで、本例においては、検波器13Bにおいて、駆動信号に基づく移相信号を利用して出力信号を検波する。即ち、出力信号からの出力信号は、真正の検出信号の他、漏れ信号を含んでいる。駆動信号から派生信号を分岐させる。派生信号は、そのもととなる駆動信号と同じ周波数と位相とを有している。真正の検出信号は、派生信号と同じ周波数を有しており、かつ派生信号とは90°位相がずれているはずである。これは、振動子が、コリオリ力を利用して回転角速度の検出を行っているからである。   Here, in this example, the detector 13B detects the output signal using a phase shift signal based on the drive signal. That is, the output signal from the output signal includes a leakage signal in addition to the genuine detection signal. The derived signal is branched from the drive signal. The derived signal has the same frequency and phase as the drive signal that is the source. The authentic detection signal should have the same frequency as the derived signal and be 90 ° out of phase with the derived signal. This is because the vibrator uses the Coriolis force to detect the rotational angular velocity.

これに対して、駆動信号によって振動子内に引き起こされた駆動振動は、そのまま機械的に振動子を伝搬して検出手段4A、4Bに伝わり、検出手段からの出力信号内に漏れ信号を発生させる。漏れ信号の位相は、そのもととなる駆動信号の位相と同じである。   On the other hand, the drive vibration caused in the vibrator by the drive signal is propagated mechanically as it is to the detection means 4A and 4B, and a leak signal is generated in the output signal from the detection means. . The phase of the leakage signal is the same as the phase of the drive signal that is the source of the leakage signal.

従って、移相信号の位相は、漏れ信号の位相とは90°ずれているはずである。そこで、駆動振動からの派生信号を移相器9に通して例えば90°移相させ、移相信号を得る。検波回路13Bに移相信号を入力し、出力信号を検波すると、検波出力からは、不要な漏れ信号は消去されており、真正の検出信号が得られるはずである。この検波信号を平滑化回路に入力し、その出力を増幅する。   Therefore, the phase of the phase shift signal should be 90 ° out of phase with the leakage signal. Therefore, the derived signal from the drive vibration is passed through the phase shifter 9 to shift the phase by, for example, 90 ° to obtain a phase shift signal. When the phase shift signal is input to the detection circuit 13B and the output signal is detected, an unnecessary leakage signal is erased from the detection output, and a genuine detection signal should be obtained. This detection signal is input to the smoothing circuit, and the output is amplified.

本例においては、上記の検出信号出力回路20Bに加えて、対比信号出力回路20Aを設ける。回路20Aは、回路20Bと実質的に同様の仕様からなっており、交流増幅器12A、検波器13A、ローパスフィルター14Aを備えている。これらの動作は、上述した検出信号出力回路20Bと同様である。そして、15Aの出力と15Bの出力とを、対比装置7Bにおいて比較し、比較結果を端子16Bから取り出す。   In this example, a comparison signal output circuit 20A is provided in addition to the detection signal output circuit 20B. The circuit 20A has substantially the same specifications as the circuit 20B, and includes an AC amplifier 12A, a detector 13A, and a low-pass filter 14A. These operations are the same as those of the detection signal output circuit 20B described above. And the output of 15A and the output of 15B are compared in the comparison apparatus 7B, and a comparison result is taken out from the terminal 16B.

なお、電圧比較器は、他の電気的特性を比較するような他の比較手段であってよい。   Note that the voltage comparator may be other comparing means for comparing other electrical characteristics.

検出信号出力回路20Bが正常に機能している場合には、対比装置7Bからの出力は、回路20Aからの出力とほぼ同等であるはずである。従って、本例においては、対比装置16Bからの出力を監視することによって、回路20Aからの出力と回路20Bからの出力が大きく相違する場合に早期に検出可能である。これによって、検出系統の通常では検出しにくい故障、例えば中点固定を検出できる。   When the detection signal output circuit 20B is functioning normally, the output from the comparison device 7B should be almost equivalent to the output from the circuit 20A. Therefore, in this example, by monitoring the output from the comparison device 16B, it is possible to detect early when the output from the circuit 20A and the output from the circuit 20B are greatly different. As a result, it is possible to detect a failure of the detection system that is normally difficult to detect, for example, midpoint fixation.

本発明においては、振動子からの出力信号が、角速度に対応する真正の検出信号および駆動振動に基づいて振動子に発生する駆動信号容量結合成分を含んでおり、診断回路が、駆動信号容量結合成分を検出する容量結合成分出力回路を備えている。振動子から複数の出力信号が出力され、容量結合成分出力回路が、振動子からの複数の出力信号を加算することによって、複数の出力信号に含まれる検出信号を相殺し、容量結合成分を増幅する加算手段を備えている。図2を参照しつつ説明する。   In the present invention, the output signal from the vibrator includes a true detection signal corresponding to the angular velocity and a drive signal capacitive coupling component generated in the vibrator based on the drive vibration. A capacitively coupled component output circuit for detecting the component is provided. Multiple output signals are output from the transducer, and the capacitive coupling component output circuit adds the multiple output signals from the transducer to cancel the detection signals contained in the multiple output signals and amplify the capacitive coupling component Adding means is provided. This will be described with reference to FIG.

出力信号中には、駆動信号容量結合成分が含まれている場合がある。この成分の周波数は、駆動信号の周波数と同じである。そして、本実施形態においては、検出部2Aから出力される検出信号の位相と、検出部2Bから出力される検出信号の位相とは逆相となるように設定されている。一方、検出部2Aからの出力信号に含まれる容量結合成分の位相と、検出部2Bからの出力信号に含まれる容量結合成分の位相とは同相になる。   The output signal may contain a drive signal capacitive coupling component. The frequency of this component is the same as the frequency of the drive signal. In the present embodiment, the phase of the detection signal output from the detection unit 2A is set to be opposite to the phase of the detection signal output from the detection unit 2B. On the other hand, the phase of the capacitive coupling component included in the output signal from the detection unit 2A is in phase with the phase of the capacitive coupling component included in the output signal from the detection unit 2B.

従って、検出部2Aからの出力信号と検出部2Bからの出力信号とを減算器11において減算すると、各出力信号に含まれる真正の検出信号は増幅される。また、各出力信号に含まれる容量結合成分は相殺される。この減算後の信号を検出信号出力回路20Bにおいて前述のように処理し、角速度に対応する検出信号を得る。   Therefore, when the subtractor 11 subtracts the output signal from the detection unit 2A and the output signal from the detection unit 2B, the genuine detection signal included in each output signal is amplified. Further, the capacitive coupling component included in each output signal is canceled out. The signal after this subtraction is processed in the detection signal output circuit 20B as described above to obtain a detection signal corresponding to the angular velocity.

一方、容量結合成分出力回路20Cにおいては、以下の処理を行う。即ち、まず検出部2Aからの出力信号と2Bからの出力信号とを加算器21において加算する。すると、各出力信号に含まれる真正の検出信号は相殺され、消去される。同時に、各出力信号に含まれる容量結合成分は、同相であることから増幅される。この加算後の出力信号を、前述したように、交流増幅器12Cにおいて増幅し、検波器13Cにおいて前述の派生信号(位相後の信号)によって検波し、駆動信号と同位相の漏れ信号成分をカットする。位相の異なる容量結合成分が残る、検波後の信号をローパスフィルター14C、電圧比較器7Cに通す。電圧比較器7Cにおいて容量結合成分を診断し、異常が見られた場合には端子16Dからアラームを出力する。   On the other hand, the capacitive coupling component output circuit 20C performs the following processing. That is, first, the adder 21 adds the output signal from the detector 2A and the output signal from 2B. Then, the genuine detection signal included in each output signal is canceled and erased. At the same time, the capacitive coupling component included in each output signal is amplified because it is in phase. As described above, the output signal after the addition is amplified by the AC amplifier 12C, detected by the detector 13C using the derivative signal (the signal after the phase), and the leakage signal component having the same phase as the drive signal is cut. . A signal after detection in which capacitive coupling components having different phases remain is passed through the low-pass filter 14C and the voltage comparator 7C. The voltage comparator 7C diagnoses the capacitive coupling component, and if an abnormality is found, an alarm is output from the terminal 16D.

駆動振動容量結合成分の異常を検出することによって、発振状態の診断によっては検出できない振動子と電気回路との接続部分の断線や抵抗値変化を検出できる。また、初段前置増幅器10A、10Bの故障を検出することができる。   By detecting an abnormality in the driving vibration capacitive coupling component, it is possible to detect disconnection of the connection portion between the vibrator and the electric circuit that cannot be detected by the diagnosis of the oscillation state and a change in resistance value. Further, the failure of the first stage preamplifiers 10A and 10B can be detected.

また、参考形態においては、出力信号が、駆動振動に基づいて振動子に発生する漏れ信号成分を含んでおり、診断回路が、漏れ信号成分を検出する漏れ信号成分出力回路を備えている。漏れ信号成分は、前述したように駆動振動と同じ周波数を有しており、かつ同位相である。発振回路が正常であっても、振動子に何らかの異常が発生し、振動状態が変化すると、漏れ信号成分に異常ないし大きな変化がもたらされる。従って、漏れ信号成分を監視することによって、駆動信号を監視するだけでは検出できない振動子の異常を検出できる。   In the reference embodiment, the output signal includes a leakage signal component generated in the vibrator based on the drive vibration, and the diagnostic circuit includes a leakage signal component output circuit that detects the leakage signal component. As described above, the leakage signal component has the same frequency as the driving vibration and has the same phase. Even if the oscillation circuit is normal, if an abnormality occurs in the vibrator and the vibration state changes, the leakage signal component is changed abnormally or greatly. Therefore, by monitoring the leakage signal component, it is possible to detect an abnormality of the vibrator that cannot be detected only by monitoring the drive signal.

図3は、この形態に係る装置を模式的に示すブロック図である。漏れ信号出力回路20Dにおいては、まず各出力信号を減算器11で減算することによって、容量結合成分をカットし、漏れ信号成分と、角速度に対応する真正の検出信号とを増幅する。次いで、減算器11からの出力を交流増幅器12Dで増幅し、検波器13Dで検波する。この際、検波器13Dには、駆動信号から180°移相された移相信号を使用する。即ち、前述した派生信号を移相器9に供して例えば90°移相した後、この移相信号を再び移相器19に供し、再度90°移相する。こうして得られた移相信号を使用して検波を行うと、角速度に対応する真正の検出信号が検波され、カットされる。これと共に、漏れ信号成分は検波されず、検波器13Dを通過する。   FIG. 3 is a block diagram schematically showing an apparatus according to this embodiment. In the leakage signal output circuit 20D, each output signal is first subtracted by the subtractor 11, thereby cutting the capacitive coupling component and amplifying the leakage signal component and a genuine detection signal corresponding to the angular velocity. Next, the output from the subtractor 11 is amplified by the AC amplifier 12D and detected by the detector 13D. At this time, a phase shift signal shifted by 180 ° from the drive signal is used for the detector 13D. In other words, the above-described derivative signal is supplied to the phase shifter 9 and phase-shifted by 90 °, for example, and then this phase-shifted signal is supplied again to the phase shifter 19 and phase-shifted 90 ° again. When detection is performed using the phase shift signal thus obtained, a true detection signal corresponding to the angular velocity is detected and cut. At the same time, the leakage signal component is not detected and passes through the detector 13D.

この検波後の検波出力を、ローパスフィルター14Dに通し、次いで電圧比較器17Dに供給し、診断に供する。漏れ信号成分に異常が見られた場合には、端子16Eからアラームを出力する。   The detection output after this detection is passed through the low-pass filter 14D and then supplied to the voltage comparator 17D for diagnosis. If an abnormality is found in the leakage signal component, an alarm is output from the terminal 16E.

また、参考形態においては、検出信号出力回路からの出力を外部電気系統に接続するための検出端子と、角速度測定装置の電源の負極端子あるいは正極端子とを、抵抗を介して接続する。ごの実施形態について、図4を参照しつつ説明する。   In the reference mode, the detection terminal for connecting the output from the detection signal output circuit to the external electric system and the negative terminal or the positive terminal of the power source of the angular velocity measuring device are connected via a resistor. The embodiment will be described with reference to FIG.

図4において、角速度測定装置21は、外部電気系統26に対してワイヤー25によって接続されている。22Aは電源の正極端子であり、22Cは電源の負極端子であり、22Bは検出信号出力回路からの出力端子である。本例では、検出端子22Bと正極端子22Aとの間に抵抗24が介在している。各端子は外部電気系統側の端子23に接続されている。この結果、検出端子22Bからの出力の大きさは、電源電圧の大きさに比べて、抵抗24の抵抗値の分だけ低下する。例えば電源の定格電圧が5ボルトであるとすると、検出端子からの出力は例えば4.5ボルト以下に設定できる(最大4.5ボルトに設定される)。ここで、ワイヤーハーネス部に短絡が発生したり、あるいは開放故障が発生すると、検出端子22Bからの出力が4.5ボルトを超え、例えば5ボルト近辺に達するので、異常を検出できる。   In FIG. 4, the angular velocity measuring device 21 is connected to the external electrical system 26 by a wire 25. 22A is a positive terminal of the power supply, 22C is a negative terminal of the power supply, and 22B is an output terminal from the detection signal output circuit. In this example, a resistor 24 is interposed between the detection terminal 22B and the positive terminal 22A. Each terminal is connected to a terminal 23 on the external electrical system side. As a result, the magnitude of the output from the detection terminal 22B is reduced by the resistance value of the resistor 24 as compared with the magnitude of the power supply voltage. For example, if the rated voltage of the power supply is 5 volts, the output from the detection terminal can be set to 4.5 volts or less (set to a maximum of 4.5 volts), for example. Here, when a short circuit occurs in the wire harness portion or an open failure occurs, the output from the detection terminal 22B exceeds 4.5 volts, for example, near 5 volts, so that an abnormality can be detected.

(符号の説明)
1 振動子の駆動部 2A、2B 振動子の検出部
3 駆動手段 4A、4B 検出手段 7A、7B、7C、7D 電圧比較器
8 自励発振回路 9、19 移相器 10A、10B 前置増幅器
11 減算器 12A、12B、12C、12D 交流増幅器
13A、13B、13C、13D 検波器
14A、14B、14C、14D ローパスフィルター 15A、15B リミッタ
16A 自励発振状態の診断端子 16B 対比信号による診断端子
16C 検出信号の出力端子 16D 駆動振動容量結合成分の出力端子
16E 漏れ信号の出力端子 20A 対比信号出力回路
20B 検出信号出力回路 20C 容量結合成分出力回路
20D 漏れ振動成分出力回路 21 角速度測定装置
22A、22C 電源の端子 22B 検出端子 26 外部電気系統
(Explanation of symbols)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive part 2A, 2B Vibrator detection part 3 Drive means 4A, 4B Detection means 7A, 7B, 7C, 7D Voltage comparator 8 Self-excited oscillation circuit 9, 19 Phase shifter 10A, 10B Preamplifier 11 Subtractor 12A, 12B, 12C, 12D AC amplifier 13A, 13B, 13C, 13D Detector 14A, 14B, 14C, 14D Low-pass filter 15A, 15B Limiter 16A Self-excited oscillation state diagnostic terminal 16B Comparison terminal 16C Detection signal 16C Detection signal Output terminal 16D output terminal of driving vibration capacitive coupling component 16E output terminal of leakage signal 20A comparison signal output circuit 20B detection signal output circuit 20C capacitive coupling component output circuit 20D leakage vibration component output circuit 21 angular velocity measuring device 22A, 22C power supply terminal 22B Detection terminal 26 External electrical system

Claims (4)

振動子に加わる回転の角速度を測定するための角速度測定方法であって、
前記振動子に駆動振動を励振し、前記振動子からの出力信号を検出信号出力回路によって処理し、前記角速度に対応する検出信号を得るのに際して、前記振動子から複数の前記出力信号が出力され、前記出力信号が、前記検出信号および前記駆動振動に基づいて前記振動子に発生する前記駆動振動と同周波数かつ位相の異なる駆動信号容量結合成分を含んでおり、前記診断回路が、前記出力信号を処理し、信号処理後の前記駆動信号容量結合成分を出力する容量結合成分出力回路を備えており、前記容量結合成分出力回路において、前記振動子からの前記複数の出力信号を加算することによって、前記複数の出力信号に含まれる互いに逆相の前記検出信号を相殺しかつ前記駆動信号容量結合成分を増幅し、前記増幅後の駆動信号容量結合成分を検波し、検出することによって前記検出信号出力回路を診断することを特徴とする、角速度測定方法。
An angular velocity measuring method for measuring the angular velocity of rotation applied to a vibrator,
Exciting the driving vibration in the vibrator, the output signal from the transducer and processed by the detection signal output circuit, when obtaining a detection signal corresponding to the angular velocity, a plurality of said output signal from said oscillator is output The output signal includes a drive signal capacitive coupling component having the same frequency and a different phase as the drive vibration generated in the vibrator based on the detection signal and the drive vibration, and the diagnostic circuit includes the output signal. And a capacitive coupling component output circuit that outputs the drive signal capacitive coupling component after signal processing , and in the capacitive coupling component output circuit, by adding the plurality of output signals from the vibrator , Canceling out the detection signals of opposite phases included in the plurality of output signals, amplifying the drive signal capacitive coupling component, and driving signal capacitive coupling component after amplification Detection, and wherein the diagnosing said detection signal output circuit by detecting the angular velocity measuring method.
前記振動子からの出力信号を交流増幅器によって増幅してから加算し、前記検波後の検波出力をローパスフィルターで処理することを特徴とする、請求項1記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the output signal from the vibrator is amplified by an AC amplifier and then added, and the detection output after the detection is processed by a low-pass filter. 振動子に加わる回転の角速度を測定するための角速度測定装置において前記振動子からの出力信号を処理し、前記角速度に対応する検出信号を得るための検出信号出力回路を診断するための診断回路であって、
前記振動子から複数の前記出力信号が出力され、前記出力信号が、前記検出信号および前記駆動振動に基づいて前記振動子に発生する前記駆動振動と同周波数かつ位相の異なる駆動信号容量結合成分を含んでおり、前記出力信号を処理し、信号処理後の前記駆動信号容量結合成分を出力する容量結合成分出力回路を備えており、前記容量結合成分出力回路において、前記振動子からの前記複数の出力信号を加算することによって、前記複数の出力信号に含まれる互いに逆相の前記検出信号を相殺しかつ前記駆動信号容量結合成分を増幅し、次いで増幅後の駆動信号容量結合成分を検波し、次いで前記駆動信号容量結合成分を検出することによって前記検出信号出力回路を診断することを特徴とする、角速度測定装置の診断回路。
A diagnostic circuit for diagnosing a detection signal output circuit for processing an output signal from the vibrator and obtaining a detection signal corresponding to the angular velocity in an angular velocity measuring device for measuring an angular velocity of rotation applied to the vibrator There,
A plurality of the output signals are output from the vibrator, and the output signal has a drive signal capacitive coupling component having the same frequency and phase as the drive vibration generated in the vibrator based on the detection signal and the drive vibration. Including a capacitive coupling component output circuit that processes the output signal and outputs the drive signal capacitive coupling component after the signal processing. In the capacitive coupling component output circuit, the plurality of output signals from the vibrator By adding the output signals, the detection signals included in the plurality of output signals cancel each other out of phase with each other and amplify the drive signal capacitive coupling component, and then detect the amplified drive signal capacitive coupling component, Next, the detection signal output circuit is diagnosed by detecting the drive signal capacitive coupling component, and the diagnostic circuit of the angular velocity measuring device.
前記振動子からの出力信号を交流増幅器によって増幅してから加算し、前記検波後の検波出力をローパスフィルターで処理することを特徴とする、請求項3記載の回路。4. The circuit according to claim 3, wherein the output signal from the vibrator is amplified by an AC amplifier and then added, and the detection output after the detection is processed by a low-pass filter.
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