JP2018509589A - 高精度可撓性加速度計 - Google Patents
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Abstract
Description
1、回路の規模及びコスト。アナログ量の出力には、ナビゲーションソリューションを行う前にデジタル量に変換する必要がある。
現在、主流となる方式は、I−F変換を行うことであり、閉ループシステムにおけるサンプリング抵抗に嵌め込む必要がないので、I−F変換回路は、測定スケール及び内部パラメータに対してあまり影響を与えず、かつ、I−F変換回路とサーボ回路は互いに独立したものであり、互いに影響しないが、石英加速度計の全体的な精度レベルはI−F設計パラメータ及び精度によって直接に決まり、I−F変換回路の規模はより複雑で、精度が環境温度及びそれ自体のパラメータの変化による影響を受けやすいので、集積化や小型化およびコスト削減に不利である。
従来技術2において、依然として、ナイキストサンプリング法に基づき、その全体的な制御方式は、相変わらず、伝統的なアナログ帰還方式に基づくものであるため、アナログ負帰還による動的な特性の不備も相変わらず存在する。例えば、動的な精度、システムの応答上の問題が存在する。
加速度信号を感知し、前記加速度信号を慣性トルクに変換してクロックヘッダ出力信号とするための石英クロックヘッダと、
クロックヘッダ出力信号をパルス発生装置識別可能な入力信号に変換する読出し装置と、
前記入力信号に対して制御アルゴリズム変換、オーバーサンプリング処理及びデジタル量子化を行うことで量子化された電流パルスを取得し、前記量子化された電流パルスを前記慣性トルクのバランスを取るための電磁トルクに変換するパルス発生装置とを備える。
前記制御アルゴリズム手段は、オーバーサンプリングされた信号を制御信号に変換し、
前記デジタル量子化手段は、制御信号を出力ビットストリーム信号に量子化する。
前記オーバーサンプリング手段は、制御信号に対してオーバーサンプリングを実現し、
前記デジタル量子化手段は、デジタル量子化を行い、オーバーサンプリングされた制御信号を出力ビットストリーム信号に量子化する。
さらに、前記電磁トルクパルス制御手段は、タイミング制御手段、定電流源手段を備える。さらに、前記電磁トルク制御手段は量子化された電流パルスを受信し、前記タイミング制御手段は定電流源手段の導通方向及び導通の回数を切り替えて制御することで、加速度信号の方向及び大きさを判断し、かつ、電磁トルクのバランスを取るために石英クロックヘッダの電磁トルク手段を帰還して制御する。
さらに、前記制御アルゴリズム手段は補償手段を備え、前記補償手段は前記石英加速度計の閉ループ回路に対して位相補償を行う。
前記石英振動子とトルカヨークの端面は差動容量を構成し、前記石英振動子の上下2つの金メッキ面は差動容量の可動極板とされ、前記トルカヨークは差動容量の固定極板とされ、
前記タイミング制御手段は定電流源手段の導通方向及び導通の回数を切り替えて制御することで、加速度信号の方向及び大きさを判断し、前記トルカコイルと磁性鋼で発生した帰還トルクは慣性トルクと釣り合う。
石英加速度計の閉ループ制御方法であって、
加速度信号を感知するための石英クロックヘッダを提供し、前記加速度信号を慣性トルクに変換し、前記慣性トルクはクロックヘッダ出力信号となり、
前記出力信号をパルス発生装置認識可能な入力信号に変換するとともに、パルス発生装置に入力し、
前記パルス発生装置は、入力信号に対して制御アルゴリズム変換、オーバーサンプリング処理及びデジタル量子化を行うことで量子化された電流パルスを取得し、前記量子化された電流パルスを前記慣性トルクのバランスを取るための電磁トルクに変換することを含む。
前記制御信号をオーバーサンプリングされた制御信号に変換するオーバーサンプリング手段を提供し、
オーバーサンプリングされた制御信号を出力ビットストリーム信号に量子化するデジタル量子化手段を提供する。さらに、前記クロックヘッダ出力信号は容量信号であり、前記パルス発生装置認識可能な入力信号は電圧信号であり、
前記容量信号は読出し装置によってパルス発生装置認識可能な電圧信号に変換される。
前記電磁トルク制御手段は量子化された電流パルスを受信し、前記タイミング制御手段は定電流源手段の導通方向及び導通の回数を切り替えて制御することで、加速度信号の方向及び大きさを判断し、かつ、電磁トルクのバランスを取るために石英クロックヘッダの電磁トルク手段を帰還して制御する。
Claims (21)
- 加速度信号を感知し、前記加速度信号を慣性トルクに変換してクロックヘッダ出力信号とするための石英クロックヘッダと、
クロックヘッダ出力信号をパルス発生装置識別可能な入力信号に変換する読出し装置と、
前記入力信号に対して制御アルゴリズム変換、オーバーサンプリング処理及びデジタル量子化を行うことで量子化された電流パルスを取得し、前記量子化された電流パルスを前記慣性トルクのバランスを取るための電磁トルクに変換するために用いられるパルス発生装置と、
を備えることを特徴とする石英加速度計。 - 前記パルス発生装置は、制御アルゴリズム手段、オーバーサンプリング手段、およびデジタル化手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の石英加速度計。
- 前記オーバーサンプリング手段は、パルス発生装置認識可能な入力信号に対してオーバーサンプリングを実現し、
前記制御アルゴリズム手段は、オーバーサンプリングされた信号を制御信号に変換し、
前記デジタル量子化手段は、制御信号を出力ビットストリーム信号に量子化する、
ことを特徴とする請求項2に記載の石英加速度計。 - 前記制御アルゴリズム手段は、制御アルゴリズムを行い、パルス発生装置認識可能な入力信号を制御信号に変換し、
前記オーバーサンプリング手段は、制御信号に対してオーバーサンプリングを実現し、
前記デジタル量子化手段は、デジタル量子化を行い、オーバーサンプリングされた制御信号を出力ビットストリーム信号に量子化する、
ことを特徴とする請求項2に記載の石英加速度計。 - 電磁トルクパルス制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の石英加速度計。
- 前記電磁トルクパルス制御手段は、タイミング制御手段、定電流源手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の石英加速度計。
- 前記電磁トルク制御手段は量子化された電流パルスを受信し、前記タイミング制御手段は定電流源手段の導通方向及び導通の回数を切り替えて制御することで、加速度信号の方向及び大きさを判断し、かつ、電磁トルクのバランスを取るために石英クロックヘッダの電磁トルク手段を帰還して制御する、
ことを特徴とする請求項6に記載の石英加速度計。 - 前記量子化された電流パルスはビットストリーム信号であり、前記ビットストリーム信号はオーバーサンプリングされた変調信号であり、前記ビットストリーム信号は前記慣性トルクのバランスを取るための帰還力の大きさ及び極性情報を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の石英加速度計。 - 前記クロックヘッダ出力信号は容量信号であり、前記読出し装置は容量信号をパルス発生装置認識可能な電圧信号に変換する、
ことを特徴とする請求項1に記載の石英加速度計。 - 前記制御アルゴリズム手段は補償手段を備え、前記補償手段は前記石英加速度計の閉ループ回路に対して位相補償を行う、
ことを特徴とする請求項3または4に記載の石英加速度計。 - 前記石英クロックヘッダは主に、石英振動子、トルカヨーク、トルカコイル及び磁性鋼を含み、
前記石英振動子とトルカヨークの端面は差動容量を構成し、前記石英振動子の上下2つの金メッキ面は差動容量の可動極板とされ、前記トルカヨークは差動容量の固定極板とされる、
ことを特徴とする請求項1に記載の石英加速度計。 - 量子化された電流パルスをダウンサンプリングし、フィルタリング処理してから、デジタル量信号を出力するフィルタ抽出手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の石英加速度計。 - 加速度信号を感知するための石英クロックヘッダを提供し、前記加速度信号を慣性トルクに変換し、
前記慣性トルクをクロックヘッダ出力信号とし、
前記出力信号をパルス発生装置認識可能な入力信号に変換するとともに、パルス発生装置に入力し、
前記パルス発生装置は、入力信号に対して制御アルゴリズム変換、オーバーサンプリング処理及びデジタル量子化を行うことで量子化された電流パルスを取得し、前記量子化された電流パルスを前記慣性トルクのバランスを取るための電磁トルクに変換する、
ことを含むことを特徴とする石英加速度計の閉ループ制御方法。 - 前記パルス発生装置は、前記入力信号に対してオーバーサンプリング処理、制御アルゴリズム変換、及びデジタル量子化電流パルス出力を順次に行う、
ことを特徴とする請求項13に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。 - 前記パルス発生装置は、前記入力信号に対して制御アルゴリズム変換、オーバーサンプリング処理及びデジタル量子化電流パルス出力を順次に行う、
ことを特徴とする請求項13に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。 - 前記入力信号に対してオーバーサンプリングを実現するオーバーサンプリング手段を提供し、
前記オーバーサンプリングされた信号を制御信号に変換する制御アルゴリズム手段を提供し、
制御信号を出力ビットストリーム信号に量子化するデジタル量子化手段を提供する、
ことを特徴とする請求項14に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。 - 入力信号を制御信号に変換する制御アルゴリズム手段を提供し、
前記制御信号をオーバーサンプリングされた制御信号に変換するオーバーサンプリング手段を提供し、
オーバーサンプリングされた制御信号を出力ビットストリームに量子化するデジタル量子化手段を提供する、
ことを特徴とする請求項15に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。 - 前記クロックヘッダ出力信号は容量信号であり、前記パルス発生装置認識可能な入力信号は電圧信号であり、
前記容量信号は読出し装置によってパルス発生装置認識可能な電圧信号に変換される、
ことを特徴とする請求項13に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。 - タイミング制御手段および定電流手段を備える電磁トルクパルス制御手段を提供し、
前記電磁トルク制御手段は量子化された電流パルスを受信し、前記タイミング制御手段は定電流源手段の導通方向及び導通の回数を切り替えて制御することで、加速度信号の方向及び大きさを判断し、かつ、電磁トルクのバランスを取るために石英クロックヘッダの電磁トルク手段を帰還して制御する、
ことを特徴とする請求項13に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。 - 前記石英加速度計の閉ループ回路に対して位相補償を行う補償手段をさらに提供する、
ことを特徴とする請求項16または17に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。 - 前記量子化された電流パルスはビットストリーム信号であり、前記ビットストリーム信号はオーバーサンプリングされた変調波であり、前記慣性トルクのバランスを取るための帰還力の大きさ及び極性情報を含む、
ことを特徴とする請求項13に記載の石英加速度計の閉ループ制御方法。
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