JP2022104344A - 振動整流誤差補正装置、センサーモジュール及び振動整流誤差補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動整流誤差の補正分解能を向上させることが可能な振動整流誤差補正装置を提供すること。【解決手段】被測定信号に同期して動作する第1のフィルターと、前記基準信号に同期して動作する第2のフィルターと、を備え、前記第1のフィルターは、第1の群遅延量を有する第1の信号と、第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成し、前記第2のフィルターは、前記第3の信号に基づく信号が入力されて第4の信号を出力し、仮に前記第1の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる、振動整流誤差補正装置。【選択図】図20
Description
本発明は、振動整流誤差補正装置、センサーモジュール及び振動整流誤差補正方法に関する。
特許文献1には、第1ローパスフィルターを物理量センサーの出力信号に同期させて動作させ、後段の第2ローパスフィルターで基準クロックに同期したリサンプリングを行う構成とするセンサーモジュールが記載されている。このセンサーモジュールによれば、ローパスフィルター全体の入出力に非線形性が生じ、この非線形性に起因する振動整流誤差を、物理量センサーのカンチレバー共振により生じる振動整流誤差と逆位相になるように調整することで、互いの振動整流誤差を打ち消し、最終出力に現れる振動整流誤差を低減することができる。
特許文献1に記載のセンサーモジュールでは、第1ローパスフィルターの群遅延量を調整することでローパスフィルター全体の入出力の非線形性に起因する振動整流誤差を補正しているが、第1ローパスフィルターの群遅延量の調整分解能は、物理量センサーの出力信号の周期で決まるため、振動整流誤差の補正分解能にも限界がある。
本発明に係る振動整流誤差補正装置の一態様は、
基準信号を出力する基準信号発生回路と、
被測定信号を用いて、前記基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する周波数デルタシグマ変調回路と、
前記被測定信号に同期して動作する第1のフィルターと、
前記基準信号に同期して動作する第2のフィルターと、を備え、
前記第1のフィルターは、
前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成し、
前記第2のフィルターは、前記第3の信号に基づく信号が入力されて第4の信号を出力し、
仮に前記第1の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
基準信号を出力する基準信号発生回路と、
被測定信号を用いて、前記基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する周波数デルタシグマ変調回路と、
前記被測定信号に同期して動作する第1のフィルターと、
前記基準信号に同期して動作する第2のフィルターと、を備え、
前記第1のフィルターは、
前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成し、
前記第2のフィルターは、前記第3の信号に基づく信号が入力されて第4の信号を出力し、
仮に前記第1の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
本発明に係るセンサーモジュールの一態様は、
前記振動整流誤差補正装置の一態様と、
物理量センサーと、を備え、
前記被測定信号は、前記物理量センサーの出力信号に基づく信号である。
前記振動整流誤差補正装置の一態様と、
物理量センサーと、を備え、
前記被測定信号は、前記物理量センサーの出力信号に基づく信号である。
本発明に係る振動整流誤差補正方法の一態様は、
被測定信号を用いて、基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する工程と、
前記被測定信号に同期して、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく信号に対して第1のフィルター処理を行い、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成する工程と、
前記基準信号に同期して、前記第3の信号に基づく信号に対して第2のフィルター処理を行って第4の信号を生成する工程と、を含み、
仮に前記第1の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
被測定信号を用いて、基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する工程と、
前記被測定信号に同期して、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく信号に対して第1のフィルター処理を行い、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成する工程と、
前記基準信号に同期して、前記第3の信号に基づく信号に対して第2のフィルター処理を行って第4の信号を生成する工程と、を含み、
仮に前記第1の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説
明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.第1実施形態
1-1.センサーモジュールの構造
まず、本実施形態のセンサーモジュールの構造の一例について説明する。
1-1.センサーモジュールの構造
まず、本実施形態のセンサーモジュールの構造の一例について説明する。
図1は、センサーモジュール1が固定される被装着面側から見た場合のセンサーモジュール1の斜視図である。以下の説明において、平面視で長方形をなすセンサーモジュール1の長辺に沿った方向をX軸方向、平面視でX軸方向と直交する方向をY軸方向、センサーモジュール1の厚さ方向をZ軸方向として説明する。
センサーモジュール1は、平面形状が長方形の直方体であり、X軸方向に沿った長辺と、X軸方向と直交するY軸方向に沿った短辺と、を有する。一方の長辺のそれぞれの端部近傍の2箇所および他方の長辺の中央部の1箇所には、ネジ穴103が形成されている。この3箇所のネジ穴103のそれぞれに、固定ネジを通して、例えばビルや掲示板、各種の装置などの構造物の被装着体の被装着面に、固定した状態で使用される。
図1に示すように、センサーモジュール1の被装着面側からみた表面には、開口部121が設けられている。開口部121の内部には、プラグ型のコネクター116が配置されている。コネクター116は、2列に配置された複数のピンを有しており、それぞれの列において、複数のピンがY軸方向に配列されている。コネクター116には、被装着体から不図示のソケット型のコネクターが接続され、センサーモジュール1の駆動電圧や、検出データ等の電気信号の送受信が行われる。
図2は、センサーモジュール1の分解斜視図である。図2に示すように、センサーモジュール1は、容器101、蓋102、シール部材141及び回路基板115などから構成されている。詳述すれば、センサーモジュール1は、容器101の内部に、固定部材130を介在させて、回路基板115を取り付け、容器101の開口を、緩衝性を有するシール部材141を介した蓋102によって覆った構成となっている。
容器101は、例えばアルミニウムを用い、内部空間を有する箱状に成形された回路基板115の収容容器である。容器101の外形は、前述したセンサーモジュール1の全体形状と同様に、平面形状が略長方形の直方体であり、一方の長辺の両端部近傍の2箇所、及び他方の長辺の中央部の1箇所に、固定突起104が設けられている。この固定突起104のそれぞれには、ネジ穴103が形成されている。
容器101は、外形が直方体で一方に開口した箱状である。容器101の内部は、底壁112と側壁111とで囲まれた内部空間となっている。換言すれば、容器101は、底壁112と対向する一面を開口面123とする箱状であり、回路基板115の外縁が側壁111の内面122に沿うように配置され、開口を覆うように蓋102が固定される。開口面123には、容器101の一方の長辺の両端部近傍の2箇所および他方の長辺の中央部の1箇所において、固定突起104が立設されている。そして、固定突起104の上面、すなわち、-Z方向に露出する面が、容器101の上面から突出している。
また、容器101の内部空間には、他方の長辺の中央部に設けられた固定突起104と対向する一方の長辺の中央部であって、底壁112から開口面123にかけて側壁111から内部空間側に突出する突起129が設けられている。突起129の上面には、雌ネジ174が設けられている。蓋102は、貫通孔176に挿通されるネジ172と雌ネジ174とによって、容器101にシール部材141を介して固定される。なお、突起129
および固定突起104は、後述する回路基板115の括れ部133,134に対向する位置に設けられる。
および固定突起104は、後述する回路基板115の括れ部133,134に対向する位置に設けられる。
容器101の内部空間には、底壁112から開口面123側に向かって一段高い段状に突出する第1の台座127および第2の台座125が設けられている。第1の台座127は、回路基板115に取り付けられたプラグ型のコネクター116の配置領域と対向する位置に設けられている。第1の台座127には、図1に示す開口部121が設けられており、開口部121にはプラグ型のコネクター116が挿入される。第1の台座127は、回路基板115を容器101に固定するための台座として機能する。
第2の台座125は、長辺の中央部に位置する固定突起104および突起129に対して第1の台座127と反対側に位置し、固定突起104および突起129の近傍に設けられている。第2の台座125は、固定突起104および突起129に対して第1の台座127と反対側において、回路基板115を容器101に固定するための台座として機能する。
なお、容器101の外形は、平面形状が略長方形の直方体で蓋のない箱状であるとして説明したが、これに限らず、容器101の外形の平面形状が、正方形、六角形、八角形などであっても良い。また、容器101の外形の平面形状において、多角形の頂点部分の角が面取りされていてもよく、さらに、各辺のいずれかが曲線からなる平面形状であっても良い。また、容器101の内部の平面形状も、上述した形状に限らず、他の形状であっても良い。さらに、容器101の外形と内部との平面形状は、相似形であっても良いし、相似形でなくても良い。
回路基板115は、複数のスルーホールなどが形成された多層基板であり、例えば、ガラスエポキシ基板、コンポジット基板、セラミック基板等が用いられる。
回路基板115は、底壁112側の第2面115rと、第2面115rと表裏の関係である第1面115fとを有する。回路基板115の第1面115fには、振動整流誤差補正装置2、3つの物理量センサー200、その他の不図示の電子部品等が搭載されている。また、回路基板115の第2面115rには、コネクター116が搭載されている。なお、図示およびその説明は省略するが、回路基板115には、その他の配線や端子電極などが設けられていてもよい。
回路基板115は、平面視で、容器101の長辺に沿ったX軸方向の中央部に、回路基板115の外縁が括れている括れ部133,134を備える。括れ部133,134は、平面視で、回路基板115のY軸方向の両側に設けられ、回路基板115の外縁から中央に向かって括れておいる。また、括れ部133,134は、容器101の突起129および固定突起104に対向して設けられている。
回路基板115は、第2面115rを第1の台座127、および第2の台座125に向けて容器101の内部空間に挿入される。そして、回路基板115は、第1の台座127と、第2の台座125とによって、容器101に支持されている。
3つの物理量センサー200は、それぞれ、印加される物理量に応じて出力信号の周波数が変化する周波数変化型のセンサーである。3つの物理量センサー200のうち、物理量センサー200XはX軸方向の物理量を検出し、物理量センサー200YはY軸方向の物理量を検出し、物理量センサー200ZはZ軸方向の物理量を検出する。具体的には、物理量センサー200Xは、X軸方向にパッケージの表裏面が向くように、且つ回路基板115の第1面115fに側面を対向させて立設される。そして、物理量センサー200
Xは、検出したX軸方向の物理量に応じた信号を出力する。物理量センサー200Yは、Y軸方向にパッケージの表裏面が向くように、且つ回路基板115の第1面115fに側面を対向させて立設される。そして、物理量センサー200Yは、検出したY軸方向の物理量に応じた信号を出力する。物理量センサー200Zは、Z軸方向にパッケージの表裏面が向くように、即ちパッケージの表裏面が回路基板115の第1面115fと正対するように設けられる。そして、物理量センサー200Zは、検出したZ軸方向の物理量に応じた信号を出力する。
Xは、検出したX軸方向の物理量に応じた信号を出力する。物理量センサー200Yは、Y軸方向にパッケージの表裏面が向くように、且つ回路基板115の第1面115fに側面を対向させて立設される。そして、物理量センサー200Yは、検出したY軸方向の物理量に応じた信号を出力する。物理量センサー200Zは、Z軸方向にパッケージの表裏面が向くように、即ちパッケージの表裏面が回路基板115の第1面115fと正対するように設けられる。そして、物理量センサー200Zは、検出したZ軸方向の物理量に応じた信号を出力する。
振動整流誤差補正装置2は、図示しない配線や電子部品を介して、物理量センサー200X,200Y,200Zと電気的に接続されている。また、振動整流誤差補正装置2は、物理量センサー200X,200Y,200Zの出力信号に基づいて、振動整流誤差を低減させた物理量データを生成する。
1-2.物理量センサーの構造
次に、物理量センサー200が加速度センサーである場合を例に挙げ、物理量センサー200の構造の一例について説明する。図2に示した3つの物理量センサー200、すなわち、物理量センサー200X,200Y,200Zの構造は同じであってもよい。
次に、物理量センサー200が加速度センサーである場合を例に挙げ、物理量センサー200の構造の一例について説明する。図2に示した3つの物理量センサー200、すなわち、物理量センサー200X,200Y,200Zの構造は同じであってもよい。
図3は、物理量センサー200の斜視図であり、図4は、物理量センサー200の平面図であり、図5は、図4のP1-P1線における断面図である。なお、図3~図5は、物理量センサー200のパッケージ内部のみが図示されている。以降の各図には、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、x軸、y軸、z軸を図示している。また、以降の説明では、説明の便宜上、延出部38a,38bの厚み方向であるz軸方向から見たときの平面視を単に「平面視」とも謂う。
物理量センサー200は、図3~図5に示すように、基板部5と、4つの錘50,52,54,56と、を有する。
基板部5は、x軸方向に延出し互いに反対を向く主面10a,10bを有している板状の基部10と、基部10からy軸方向へ延出している継手部12と、継手部12から基部10と反対方向へ矩形状をなして延出している可動部13と、基部10のx軸方向の両端から可動部13の外縁に沿って延出している2つの支持部30a,30bと、基部10から可動部13に掛け渡されて基部10及び可動部13に接合されている物理量検出素子40と、を備えている。
2つの支持部30a,30bにおいて、支持部30aは、可動部13と間隙32aを隔ててy軸に沿うように延出し、支持部30aを固定する接合部36aと、可動部13と間隙32cを隔ててx軸に沿うように延出する延出部38aと、が設けられている。換言すると、支持部30aは、可動部13と間隙32aを隔ててy軸に沿うように延出し、可動部13と間隙32cを隔ててx軸に沿うように延出する延出部38aが設けられ、支持部30aから延出部38a部分に接合部36aが設けられている。また、支持部30bは、可動部13と間隙32bを隔ててy軸に沿うように延出し、支持部30bを固定する接合部36bと、可動部13と間隙32cを隔ててx軸に沿うように延出する延出部38bと、が設けられている。換言すると、支持部30bは、可動部13と間隙32bを隔ててy軸に沿うように延出し、可動部13と間隙32cを隔ててx軸に沿うように延出する延出部38bが設けられ、支持部30bから延出部38b部分に接合部36bが設けられている。
なお、支持部30a,30bに設けられている接合部36a,36bは、物理量センサー200の基板部5をパッケージ等の外部部材に実装するためのものである。また、基部
10、継手部12、可動部13、支持部30a,30bおよび延出部38a,38bは一体に形成されていてもよい。
10、継手部12、可動部13、支持部30a,30bおよび延出部38a,38bは一体に形成されていてもよい。
可動部13は、支持部30a,30bおよび基部10によって囲まれていて、基部10に継手部12を介して接続され、片持ち支持された状態である。そして、可動部13は、互いに反対を向く主面13a,13bと、支持部30aに沿う側面13cおよび支持部30bに沿う側面13dと、を有している。主面13aは、基部10の主面10aと同じ側を向いた面であり、主面13bは、基部10の主面10bと同じ側を向いた面である。
継手部12は、基部10と可動部13との間に設けられ、基部10と可動部13とを接続している。継手部12の厚みは、基部10や可動部13の厚みよりも薄く形成されている。継手部12は、溝12a,12bを有している。この溝12a,12bは、X軸に沿って形成されていて、継手部12は、可動部13が基部10に対して変位する際に、溝12a,12bが支点、即ち中間ヒンジとして機能する。このような継手部12および可動部13は、カンチレバーとして機能する。
また、基部10の主面10aから可動部13の主面13aにかけての面には、物理量検出素子40が接合剤60によって固定されている。物理量検出素子40の固定位置は、主面10aおよび主面13aそれぞれのx軸方向における中央位置の2箇所である。
物理量検出素子40は、基部10の主面10aに接合剤60で固定されているベース部42aと、可動部13の主面13aに接合剤60で固定されているベース部42bと、ベース部42aとベース部42bとの間にあって物理量を検出するための振動梁41a,41bと、を有している。この場合、振動梁41a,41bの形状は、角柱状であり、振動梁41a,41bに設けられた不図示の励振電極に交流電圧の駆動信号が印加されると、x軸に沿って、互いに離間または近接するように屈曲振動をする。即ち、物理量検出素子40は、音叉型振動片である。
物理量検出素子40のベース部42a上には、引き出し電極44a,44bが設けられている。これら引き出し電極44a,44bは、振動梁41a,41bに設けられた不図示の励振電極と電気的に接続されている。引き出し電極44a,44bは、金属ワイヤー48によって、基部10の主面10aに設けられた接続端子46a,46bと電気的に接続されている。接続端子46a,46bは、図示しない配線によって、外部接続端子49a,49bと電気的に接続されている。外部接続端子49a,49bは、物理量センサー200がパッケージ等に実装される側の面である基部10の主面10b側に、平面視でパッケージ接合部34と重なるように設けられている。パッケージ接合部34は、物理量センサー200の基板部5をパッケージ等の外部部材に実装するためのものであり、基部10のx軸方向の両端側の端部に2箇所設けられている。
物理量検出素子40は、水晶の原石等から所定の角度で切り出された水晶基板を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングすることにより形成されている。この場合、物理量検出素子40は、基部10および可動部13との線膨張係数との差を小さくすることを考慮すれば、基部10および可動部13の材質と同質にすることが望ましい。
錘50,52,54,56は、平面視で矩形状であり、可動部13に設けられている。錘50,52が可動部13の主面13aに接合部材62で固定され、錘54,56が可動部13の主面13bに接合部材62で固定されている。ここで、主面13aに固定される錘50は、平面視において、矩形の縁辺である1辺と可動部13の側面13cとの方向が合っており、且つ他の1辺と延出部38aの側面31dとの方向が合っており、このよう
に方向を合わせることにより可動部13の側面13cの側に配置され、平面視で錘50と延出部38aとが重なるように配置されている。同様に、主面13aに固定される錘52は、平面視において、矩形の縁辺である1辺と可動部13の側面13dとの方向が合っており、且つ他の1辺と延出部38bの側面31eとの方向が合っており、これにより可動部13の側面13dの側に配置され、平面視で錘52と延出部38bとが重なるように配置されている。主面13bに固定される錘54は、平面視において、矩形の1辺と可動部13の側面13cとの方向が合っており、且つ他の1辺と延出部38aの側面31dとの方向が合っており、これにより可動部13の側面13cの側に配置され、平面視で錘54と延出部38aとが重なるように配置されている。同様に、主面13bに固定される錘56は、平面視において、矩形の1辺と可動部13の側面13dとの方向が合っており、且つ他の1辺と延出部38bの側面31eとの方向が合っており、これにより可動部13の側面13dの側に配置され、平面視で錘56と延出部38bとが重なるように配置されている。
に方向を合わせることにより可動部13の側面13cの側に配置され、平面視で錘50と延出部38aとが重なるように配置されている。同様に、主面13aに固定される錘52は、平面視において、矩形の縁辺である1辺と可動部13の側面13dとの方向が合っており、且つ他の1辺と延出部38bの側面31eとの方向が合っており、これにより可動部13の側面13dの側に配置され、平面視で錘52と延出部38bとが重なるように配置されている。主面13bに固定される錘54は、平面視において、矩形の1辺と可動部13の側面13cとの方向が合っており、且つ他の1辺と延出部38aの側面31dとの方向が合っており、これにより可動部13の側面13cの側に配置され、平面視で錘54と延出部38aとが重なるように配置されている。同様に、主面13bに固定される錘56は、平面視において、矩形の1辺と可動部13の側面13dとの方向が合っており、且つ他の1辺と延出部38bの側面31eとの方向が合っており、これにより可動部13の側面13dの側に配置され、平面視で錘56と延出部38bとが重なるように配置されている。
このように配置された錘50,52,54,56は、錘50,52が物理量検出素子40を中心にして左右対称に配置され、錘54,56は、平面視で、錘50,52にそれぞれ重なるように配置されている。これら錘50,52,54,56は、錘50,52,54,56の重心位置にそれぞれ設けられている接合部材62によって、可動部13に固定されている。また、平面視で、錘50,54と延出部38aおよび錘52,56と延出部38bがそれぞれ重なっているので、過剰な物理量が印加された場合に、錘50,52,54,56が延出部38a,38bに当接し、錘50,52,54,56の変位量を抑制することができる。
接合部材62は、シリコーン樹脂系の熱硬化型接着剤等で構成されている。可動部13の主面13aおよび主面13bに、それぞれ2カ所ずつ、塗布され、錘50,52,54,56が載置された後、加熱により硬化して、錘50,52,54,56を可動部13に固定する。なお、錘50,52,54,56の可動部13の主面13aおよび主面13bに対向する接合面は、粗面である。これにより、錘50,52,54,56を可動部13へ固定する際、接合面における接合面積が大きくなり、接合強度を向上させることができる。
以上のように構成されている物理量センサー200に、図6に示すように、矢印α1で表される+Z方向の加速度が印加されると、可動部13には-Z方向に力が作用し、可動部13は継手部12を支点として-Z方向に変位する。これにより、物理量検出素子40には、Y軸に沿ってベース部42aとベース部42bとが互いに離れる方向の力が加わり、振動梁41a,41bには引っ張り応力が生じる。そのため、振動梁41a,41bが振動する周波数は高くなる。
一方、図7に示すように、物理量センサー200に、矢印α2で表される-Z方向の加速度が印加されると、可動部13には+Z方向に力が作用し、可動部13は、継手部12を支点として+Z方向に変位する。これにより、物理量検出素子40には、Y軸に沿ってベース部42aとベース部42bとが互いに近づく方向の力が加わり、振動梁41a,41bには圧縮応力が生じる。そのため、振動梁41a,41bが振動する周波数は低くなる。
加速度に応じて振動梁41a,41bが振動する周波数が変化すると、物理量センサー200の外部接続端子49a,49bから出力される信号の周波数が変化する。センサーモジュール1は、物理量センサー200の出力信号の周波数の変化に基づいて、物理量センサー200に印加された加速度の値を算出することができる。
なお、物理量である加速度の検出精度を高めるために、固定部である基部10と可動部13とをつなぐ継手部12は、Q値の高い部材である水晶であることが望ましい。例えば、基部10,支持部30a,30bおよび可動部13は、水晶板で形成されていて、継手部12の溝12a,12bは、水晶板の両面からハーフエッチングによって形成されてもよい。
1-3.センサーモジュールの機能的構成
図8は、センサーモジュール1の機能ブロック図である。前述のように、センサーモジュール1は、物理量センサー200X,200Y,200Zと、振動整流誤差補正装置2とを備える。
図8は、センサーモジュール1の機能ブロック図である。前述のように、センサーモジュール1は、物理量センサー200X,200Y,200Zと、振動整流誤差補正装置2とを備える。
振動整流誤差補正装置2は、発振回路201X,201Y,201Z、周波数比測定回路202X,202Y,202Z、マイクロコントロールユニット210、記憶部220及びインターフェース回路230を含む。
発振回路201Xは、物理量センサー200Xの出力信号を増幅して駆動信号を生成し、当該駆動信号を物理量センサー200Xに印加する。当該駆動信号により、物理量センサー200Xの振動梁41a,41bが、X軸方向の加速度に応じた周波数で振動し、当該周波数の信号が物理量センサー200Xから出力される。また、発振回路201Xは、物理量センサー200Xの出力信号を増幅した矩形波信号である被測定信号SIN_Xを周波数比測定回路202Xに出力する。被測定信号SIN_Xは、物理量センサー200Xの出力信号に基づく信号である。
同様に、発振回路201Yは、物理量センサー200Yの出力信号を増幅して駆動信号を生成し、当該駆動信号を物理量センサー200Yに印加する。当該駆動信号により、物理量センサー200Yの振動梁41a,41bが、Y軸方向の加速度に応じた周波数で振動し、当該周波数の信号が物理量センサー200Yから出力される。また、発振回路201Yは、物理量センサー200Yの出力信号を増幅した矩形波信号である被測定信号SIN_Yを周波数比測定回路202Yに出力する。被測定信号SIN_Yは、物理量センサー200Yの出力信号に基づく信号である。
同様に、発振回路201Zは、物理量センサー200Zの出力信号を増幅して駆動信号を生成し、当該駆動信号を物理量センサー200Zに印加する。当該駆動信号により、物理量センサー200Zの振動梁41a,41bが、Z軸方向の加速度に応じた周波数で振動し、当該周波数の信号が物理量センサー200Zから出力される。また、発振回路201Zは、物理量センサー200Zの出力信号を増幅した矩形波信号である被測定信号SIN_Zを周波数比測定回路202Zに出力する。被測定信号SIN_Zは、物理量センサー200Zの出力信号に基づく信号である。
基準信号発生回路203は、一定周波数の基準信号CLKを発生させて出力する。本実施形態では、基準信号CLKの周波数は、被測定信号SIN_X,SIN_Y,SIN_Zの周波数よりも高い。基準信号CLKは周波数精度が高いことが好ましく、基準信号発生回路203は、例えば、温度補償型水晶発振器であってもよい。
周波数比測定回路202Xは、発振回路201Xから出力される信号に基づく信号である被測定信号SIN_Xの所定周期に含まれる基準信号CLKのパルス数をカウントし、カウント値CNT_Xを出力する。カウント値CNT_Xは、被測定信号SIN_Xと基準信号CLKとの周波数比に対応するレシプロカルカウント値である。
周波数比測定回路202Yは、発振回路201Yから出力される被測定信号SIN_Y
の所定周期に含まれる基準信号CLKのパルス数をカウントし、カウント値CNT_Yを出力する。カウント値CNT_Yは、被測定信号SIN_Yと基準信号CLKとの周波数比に対応するレシプロカルカウント値である。
の所定周期に含まれる基準信号CLKのパルス数をカウントし、カウント値CNT_Yを出力する。カウント値CNT_Yは、被測定信号SIN_Yと基準信号CLKとの周波数比に対応するレシプロカルカウント値である。
周波数比測定回路202Zは、発振回路201Zから出力される被測定信号SIN_Zの所定周期に含まれる基準信号CLKのパルス数をカウントし、カウント値CNT_Zを出力する。カウント値CNT_Zは、被測定信号SIN_Zと基準信号CLKとの周波数比に対応するレシプロカルカウント値である。
記憶部220は、プログラムやデータを記憶するものであり、SRAMやDRAMなどの揮発性メモリーを含んでもよい。SRAMはStatic Random Access Memoryの略であり、DRAMはDynamic Random Access Memoryの略である。
また、記憶部220は、EEPROMやフラッシュメモリーなどの半導体メモリーやハードディスク装置等の磁気記憶装置や光学ディスク装置等の光学式記憶装置等の不揮発性メモリーを含んでもよい。EEPROMは、Electrically Erasable Programmable Read Only Memoryの略である。
マイクロコントロールユニット210は、基準信号CLKに同期して動作し、記憶部220に記憶された不図示のプログラムを実行することにより、所定の演算処理や制御処理を行う。例えば、マイクロコントロールユニット210は、周波数比測定回路202Xから出力されるカウント値CNT_X、周波数比測定回路202Yから出力されるカウント値CNT_Y及び周波数比測定回路202Zから出力されるカウント値CNT_Zに基づいて、物理量センサー200X,200Y,200Zがそれぞれ検出した物理量を測定する。具体的には、マイクロコントロールユニット210は、カウント値CNT_X、カウント値CNT_Y及びカウント値CNT_Zを、それぞれ、X軸方向の物理量の測定値、Y軸方向の物理量の測定値及びZ軸方向の物理量の測定値に変換する。例えば、記憶部220にカウント値と物理量の測定値との対応関係を規定したテーブル情報、あるいはカウント値と物理量の測定値との関係式の情報が記憶されており、マイクロコントロールユニット210は、当該情報を参照して各カウント値を物理量の測定値に変換してもよい。
マイクロコントロールユニット210は、X軸方向の物理量の測定値、Y軸方向の物理量の測定値及びZ軸方向の物理量の測定値を、インターフェース回路230を介して、処理装置3に送信してもよい。あるいは、マイクロコントロールユニット210は、X軸方向の物理量の測定値、Y軸方向の物理量の測定値及びZ軸方向の物理量の測定値を、それぞれ記憶部220に書き込み、処理装置3が、インターフェース回路230を介して、各測定値を読み出してもよい。
なお、周波数比測定回路202X,202Y,202Zの構成及び動作は同じであるため、以降は、周波数比測定回路202X,202Y,202Zの任意の1つを周波数比測定回路202と称する。また、周波数比測定回路202に入力される、被測定信号SIN_X,SIN_Y,SIN_Zの任意の1つを被測定信号SINと称し、周波数比測定回路202から出力される、カウント値CNT_X,CNT_Y,CNT_Zの任意の1つをカウント値CNTと称する。
1-4.振動整流誤差
振動整流誤差は、振動に対するセンサーモジュール1の応答の非線形性により整流時に生じるDCオフセットに対応し、センサーモジュール1の出力オフセットの異常なシフトとして観測される。センサーモジュール1を用いた傾斜計等、センサーモジュール1のDC出力がそのまま測定対象となるようなアプリケーションでは、深刻な測定誤差の要因と
なる。振動整流誤差を生じさせる主なメカニズムとしては、[1]非対称レールによるもの、[2]スケールファクターの非線形性によるもの、[3]物理量センサー200の構造共振によるもの、の3つを挙げることができる。
振動整流誤差は、振動に対するセンサーモジュール1の応答の非線形性により整流時に生じるDCオフセットに対応し、センサーモジュール1の出力オフセットの異常なシフトとして観測される。センサーモジュール1を用いた傾斜計等、センサーモジュール1のDC出力がそのまま測定対象となるようなアプリケーションでは、深刻な測定誤差の要因と
なる。振動整流誤差を生じさせる主なメカニズムとしては、[1]非対称レールによるもの、[2]スケールファクターの非線形性によるもの、[3]物理量センサー200の構造共振によるもの、の3つを挙げることができる。
[1]非対称レールにより生じる振動整流誤差
物理量センサー200の感度軸が重力加速度方向にある場合、センサーモジュール1の測定値には、重力加速度が1g=9.8m/s2であることに対応したオフセットが生じる。例えば、物理量センサー200のダイナミックレンジが2gであれば、クリッピングなしで測定できるのは1gの振動までとなる。この状態で1gを超える振動が加わるとクリッピングが非対称に発生するため、測定値に振動整流誤差が含まれることになる。
物理量センサー200の感度軸が重力加速度方向にある場合、センサーモジュール1の測定値には、重力加速度が1g=9.8m/s2であることに対応したオフセットが生じる。例えば、物理量センサー200のダイナミックレンジが2gであれば、クリッピングなしで測定できるのは1gの振動までとなる。この状態で1gを超える振動が加わるとクリッピングが非対称に発生するため、測定値に振動整流誤差が含まれることになる。
例えばダイナミックレンジが15gのように広い場合、通常の使用環境でクリッピングが問題になる場合はほとんどない。一方で、物理量センサー200には、物理量検出素子40の破損を防ぐ目的で物理的な保護機構が内蔵されており、振動レベルがある閾値を超えると保護機構が働くため、クリッピングが発生する。これを防ぐには、センサーモジュール1を設置するためのアタッチメントを工夫し、共振周波数帯の振動をダンパーする等の対策を行うことが必要となる。
[2]スケールファクターの非線形性により生じる振動整流誤差
図9は、出力波形歪により振動整流誤差が生じることを原理的に説明する図である。図9において、実線は、正弦波の振動波形及び当該振動波形を平滑化した波形を示し、破線は振動中心の上下で非対称な振動波形及び当該振動波形を平滑化した波形を示す。実線で示す平滑化波形は0であるのに対して、破線で示す平滑化波形は負の値となっており、平滑時にオフセットが生じている。
図9は、出力波形歪により振動整流誤差が生じることを原理的に説明する図である。図9において、実線は、正弦波の振動波形及び当該振動波形を平滑化した波形を示し、破線は振動中心の上下で非対称な振動波形及び当該振動波形を平滑化した波形を示す。実線で示す平滑化波形は0であるのに対して、破線で示す平滑化波形は負の値となっており、平滑時にオフセットが生じている。
物理量センサー200は周波数変化型のセンサーであり、被測定信号SINと基準信号CLKとの周波数比に対応するカウント値CNTはレシプロカルカウント値である。物理量センサー200に印加される加速度とレシプロカルカウント値との関係は非線形性を有する。図10の破線は、印加される加速度とレシプロカルカウント値との非線形性を示す。また、図11の破線は、印加される加速度と物理量センサー200の発振周波数との非線形性を示す。また、図12の破線は、物理量センサー200の発振周波数とレシプロカルカウント値との非線形性を示す。図10の破線は、図11の破線と図12の破線の合成によって得られる。
ここで、発振周波数とレシプロカルカウント値の関係を図12の実線のように補正することで、加速度とレシプロカルカウント値との関係を図10の実線のように線形に近づけることができる。具体的には、前述のマイクロコントロールユニット210は、式(1)で表される補正関数を用いて、カウント値CNTを補正することができる。
式(1)において、cは図10の破線に対応する補正前のカウント値であり、Yは図10の実線に対応する補正後のカウント値であり、dは図12に示した補正の程度を決める係数である。例えば、係数dは、記憶部220に記憶され、あるいは、処理装置3によって設定される。
[3]カンチレバー共振により生じる振動整流誤差
物理量センサー200は、加速度の検出原理として、加速度による錘付きカンチレバー
のたわみを双音叉振動子である物理量検出素子40に伝えることで物理量検出素子40に働く張力を変化させ、これにより発振周波数を変化させる。そのため、物理量検出素子40はカンチレバーの構造に起因する共振周波数を有し、カンチレバー共振が励起されると固有の振動整流誤差が発生する。カンチレバー共振は、検出可能な加速度の範囲に対応する周波数帯域よりも高い周波数であり、その振動成分は、振動整流誤差補正装置2の内部のローパスフィルターにより除去されるが、振動の非対称性を反映したバイアスオフセットとして振動整流誤差が生じる。カンチレバー共振の振幅が大きくなるに従って物理量センサー200の出力波形の非対称性が増すことにより、振動整流誤差も増加する。したがって、カンチレバー共振により生じる振動整流誤差を低減させることが重要な課題となる。
物理量センサー200は、加速度の検出原理として、加速度による錘付きカンチレバー
のたわみを双音叉振動子である物理量検出素子40に伝えることで物理量検出素子40に働く張力を変化させ、これにより発振周波数を変化させる。そのため、物理量検出素子40はカンチレバーの構造に起因する共振周波数を有し、カンチレバー共振が励起されると固有の振動整流誤差が発生する。カンチレバー共振は、検出可能な加速度の範囲に対応する周波数帯域よりも高い周波数であり、その振動成分は、振動整流誤差補正装置2の内部のローパスフィルターにより除去されるが、振動の非対称性を反映したバイアスオフセットとして振動整流誤差が生じる。カンチレバー共振の振幅が大きくなるに従って物理量センサー200の出力波形の非対称性が増すことにより、振動整流誤差も増加する。したがって、カンチレバー共振により生じる振動整流誤差を低減させることが重要な課題となる。
本実施形態では、周波数比測定回路202は、被測定信号SINの所定周期に含まれる基準信号CLKのパルス数をカウントするレシプロカルカウント方式であるため、このカウント値を取得するタイミングは被測定信号SINに同期する。一方で、周波数比測定回路202から出力されるカウント値CNTは、基準信号CLKの分周信号に同期させる必要があり、基準信号CLKのパルス数のカウント値を取得するタイミングと、基準信号CLKの分周信号とは同期していないことからリサンプリングが必要となる。周波数比測定回路202において、リサンプリングに必要な構成を工夫することで、カンチレバー共振により生じる振動整流誤差が補正されたカウント値CNTを生成することができる。
1-5.周波数比測定回路の構成
周波数比測定回路202は、レシプロカルカウント方式によって、被測定信号SINと基準信号CLKとの周波数比を測定する。図13は、周波数比測定回路202の構成例を示す図である。図13に示すように、周波数比測定回路202は、周波数デルタシグマ変調回路300と、第1ローパスフィルター310と、ラッチ回路320と、第2ローパスフィルター330と、を備える。
周波数比測定回路202は、レシプロカルカウント方式によって、被測定信号SINと基準信号CLKとの周波数比を測定する。図13は、周波数比測定回路202の構成例を示す図である。図13に示すように、周波数比測定回路202は、周波数デルタシグマ変調回路300と、第1ローパスフィルター310と、ラッチ回路320と、第2ローパスフィルター330と、を備える。
周波数デルタシグマ変調回路300は、被測定信号SINを用いて、基準信号CLKを周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する。周波数デルタシグマ変調回路300は、カウンター301と、ラッチ回路302と、ラッチ回路303と、減算器304と、を備える。カウンター301は、基準信号CLKの立ち上がりエッジをカウントしてカウント値CT0を出力する。ラッチ回路302は、被測定信号SINの立ち上がりエッジに同期して、カウント値CT0をラッチして保持する。ラッチ回路303は、被測定信号SINの立ち上がりエッジに同期して、ラッチ回路302が保持するカウント値をラッチして保持する。減算器304は、ラッチ回路302が保持するカウント値からラッチ回路303が保持するカウント値を減算してカウント値CT1を生成して出力する。このカウント値CT1が、周波数デルタシグマ変調回路300が生成する周波数デルタシグマ変調信号である。
この周波数デルタシグマ変調回路300は、1次の周波数デルタシグマ変調器とも呼ばれ、基準信号CLKのパルス数のカウント値を、被測定信号SINによって2回ラッチしており、被測定信号SINの立ち上がりエッジをトリガーとして、基準信号CLKのパルス数のカウント値を順次保持する。ここでは、周波数デルタシグマ変調回路300が被測定信号SINの立ち上がりエッジでラッチ動作を行うものとして説明したが、立ち下がりエッジ、もしくは、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方でラッチ動作を行ってもよい。また、減算器304は、ラッチ回路302,303に保持されている2つのカウント値の差分を演算することで、被測定信号SINが1周期推移する間に観測される基準信号CLKのパルス数のカウント値の増分を、時間経過とともに不感期間なく出力する。被測定信号SINの周波数をfx、基準信号CLKの周波数をfcとしたとき、周波数比は、fc/fxとなる。周波数デルタシグマ変調回路300は、周波数比を示す周波数デ
ルタシグマ変調信号を、デジタル信号列として出力するものである。
ルタシグマ変調信号を、デジタル信号列として出力するものである。
第1ローパスフィルター310は、被測定信号SINに同期して動作し、周波数デルタシグマ変調回路300から出力される周波数デルタシグマ変調信号であるカウント値CT1に含まれるノイズ成分を除去又は低減したカウント値CT2を出力する。図13では、第1ローパスフィルター310は、周波数デルタシグマ変調回路300の直後に設けられているが、周波数デルタシグマ変調回路300の出力から第2ローパスフィルター330の入力までの信号経路上に設けられていればよい。なお、第1ローパスフィルター310は、「第1のフィルター」の一例である。
ラッチ回路320は、基準信号CLKの立ち上がりエッジに同期して、第1ローパスフィルター310から出力されるカウント値CT2をラッチし、カウント値CT3として保持する。
第2ローパスフィルター330は、基準信号CLKに同期して動作し、ラッチ回路320が保持するカウント値CT3に含まれるノイズ成分を除去又は低減したカウント値を出力する。この第2ローパスフィルター330から出力されるカウント値が、カウント値CNTとしてマイクロコントロールユニット210に出力される。なお、第2ローパスフィルター330は、「第2のフィルター」の一例である。
図14は、第1ローパスフィルター310の構成例を示す図である。図14の例では、第1ローパスフィルター310は、遅延素子311と、積分器312と、積分器313と、デシメーター314と、遅延素子315と、微分器316と、遅延素子317と、微分器318と、を有する。第1ローパスフィルター310の各部は、被測定信号SINに同期して動作する。
遅延素子311は、被測定信号SINに同期して、カウント値CT1を遅延させたカウント値を出力する。遅延素子311のタップ数はnaである。例えば、遅延素子311は、na個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターによって実現される。
積分器312は、被測定信号SINに同期して、遅延素子311から出力されるカウント値を積算したカウント値を出力する。
積分器313は、被測定信号SINに同期して、積分器312から出力されるカウント値を積算したカウント値を出力する。
デシメーター314は、被測定信号SINに同期して、積分器313から出力されるカウント値を、1/Rのレートにデシメーションしたカウント値を出力する。
遅延素子315は、被測定信号SINに同期して、デシメーター314から出力されるカウント値を遅延させたカウント値を出力する。遅延素子315のタップ数はn1である。例えば、遅延素子315は、n1個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターによって実現される。
微分器316は、デシメーター314から出力されるカウント値から、遅延素子315から出力されるカウント値を減算したカウント値を出力する。
遅延素子317は、被測定信号SINに同期して、微分器316から出力されるカウント値を遅延させたカウント値を出力する。遅延素子317のタップ数はn2である。例えば、遅延素子317は、n2個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターに
よって実現される。
よって実現される。
微分器318は、微分器316から出力されるカウント値から、遅延素子317から出力されるカウント値を減算したカウント値CT2を出力する。
タップ数n1,n2及びデシメーション比Rは固定され、タップ数naは可変である。例えば、タップ数naは、記憶部220に記憶され、あるいは、処理装置3によって設定される。
このように構成される第1ローパスフィルター310は、タップ数naによって群遅延量が可変のCICフィルターとして機能する。CICは、Cascaded Integrator Combの略である。
図15は、第2ローパスフィルター330の構成例を示す図である。図15の例では、第2ローパスフィルター330は、積分器331と、遅延素子332と、微分器333と、デシメーター334と、を有する。第2ローパスフィルター330の各部は、基準信号CLKに同期して動作する。
積分器331は、基準信号CLKに同期して、カウント値CT3を積算したカウント値を出力する。
遅延素子332は、基準信号CLKに同期して、積分器331から出力されるカウント値を遅延させたカウント値を出力する。遅延素子332のタップ数はn3である。例えば、遅延素子332は、n3個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターによって実現される。
微分器333は、積分器331から出力されるカウント値から、遅延素子332から出力されるカウント値を減算したカウント値を出力する。
デシメーター334は、基準信号CLKに同期して、微分器333から出力されるカウント値を、1/n3のレートにデシメーションしたカウント値CNTを出力する。
タップ数及びデシメーション比であるn3は固定される。
このように構成される第2ローパスフィルター330は、カウント値CT3を基準信号CLKでリサンプリングしながら積算することから、カウント値CT3をその継続時間で重み付けした加重移動平均フィルターとして機能する。
このように、第1ローパスフィルター310は被測定信号SINに同期して動作し、第2ローパスフィルター330は基準信号CLKに同期したリサンプリングを行うため、周波数比測定回路202の入出力に非線形性が生じる。そのため、周波数比測定回路202から出力されるカウント値CNTには、この非線形性に起因する振動整流誤差が含まれる。そして、第1ローパスフィルター310が有する遅延素子311のタップ数naを調整することで、この振動整流誤差を調整可能である。
図16は、周波数比測定回路202の入出力の非線形性に起因する振動整流誤差を調整可能であることを説明するための図である。図16では、被測定信号SINの周期が基準信号CLKの周期よりも長く、カウント値CNTの更新周期が被測定信号SINの周期よりも長い場合の例が示されており、横軸方向は時間の経過に対応する。図16において、基準信号CLKについては、立ち上がりエッジのタイミングを短い縦線で示している。ま
た、カウント値CT1,CT2については、値が変化するタイミングを短い縦線で示している。なお、図16は、振動整流誤差の調整メカニズムを説明することを目的として、理解を容易にするため、簡略化した数値が用いられている。また、カウント値CT1の確定後でなければカウント値CT2は確定しないにも関わらず、カウント値CT1の確定前にカウント値CT2が確定しているように記載されているが、実際のカウント値CT2の演算はカウント値CT1が確定した後に実行される。
た、カウント値CT1,CT2については、値が変化するタイミングを短い縦線で示している。なお、図16は、振動整流誤差の調整メカニズムを説明することを目的として、理解を容易にするため、簡略化した数値が用いられている。また、カウント値CT1の確定後でなければカウント値CT2は確定しないにも関わらず、カウント値CT1の確定前にカウント値CT2が確定しているように記載されているが、実際のカウント値CT2の演算はカウント値CT1が確定した後に実行される。
図16において、(A)は被測定信号SINの周期が一定である場合の例であり、(B),(C),(D)は被測定信号SINが周波数変調されている場合の例である。(B),(C),(D)では、第1ローパスフィルター310の群遅延量が互いに異なる。簡単のために基準信号CLKの周期と被測定信号SINの周期とは単純な整数比とし、第1ローパスフィルター310に入力されたカウント値CT1は一定の群遅延でそのまま出力されるものとしている。第2ローパスフィルター330は、基準信号CLKに同期して、第1ローパスフィルター310から出力されるカウント値CT2がラッチされたカウント値CT3を積算し、16回分の積算値をカウント値CNTとして出力する。
(A)の例では、カウント値CT2は常に4であり、カウント値CNTは4×16=64となる。(B)の例では、被測定信号SINが周波数変調されており、第1ローパスフィルター310の群遅延を0としているため、カウント値CT2は5,5,3,3を繰り返す。積算の際に時間による重み付けがなされるため、カウント値CNTは、5×10+3×6=68となり、(A)のカウント値CNTよりも大きくなる。(C)の例では、カウント値CT2が5,5,3,3,を繰り返すのは(B)の例と同様であるが、第1ローパスフィルター310で群遅延が生じる場合を示している。積算の際に時間による重み付けがなされる結果、カウント値CNTは5×8+3×8=64となり、(A)のカウント値CNTと同じ値となる。(D)の例では、カウント値CT2が5,5,3,3,を繰り返すのは(B)及び(C)の例と同様であるが、(C)の例と比較して第1ローパスフィルター310で生じる群遅延が大きい場合を示している。(D)の例では、カウント値CNTは5×6+3×10=60となり、(A)のカウント値CNTよりも小さくなる。
図16を用いた考察より、周波数比測定回路202の入出力の非線形性に起因する振動整流誤差は、第1ローパスフィルター310の群遅延量により変化することが定性的に理解できる。この周波数比測定回路202の入出力の非線形性に起因する振動整流誤差が、カンチレバー共振により生じる振動整流誤差と逆位相になるように、第1ローパスフィルター310の群遅延量を調整することで、互いの振動整流誤差を打ち消すことが可能となる。第1ローパスフィルター310の群遅延量は、遅延素子311のタップ数naの設定によって調整可能である。
図17は、振動整流誤差補正装置2による測定値に含まれる振動整流誤差のタップ数naに対する依存性を示す図である。図17において、横軸はタップ数naであり、縦軸は振動整流誤差である。なお、縦軸のVREは、Vibration Rectification Errorの略である。図17より、タップ数naを適切に設定すれば、振動整流誤差を補正して0に近づけることが可能である。
ただし、図14の構成の第1ローパスフィルター310では、遅延素子311の動作が被測定信号SINに同期するため、タップ数naの設定による第1ローパスフィルター310の群遅延量の調整分解能は、被測定信号SINの周期が長いほど低くなる。そのため、図18に示すように、振動整流誤差の補正分解能には一定の限界がある。図18は、図17の一部を拡大した図であり、タップ数naを13に設定した場合の振動整流誤差が最も0に近いが、これ以上0に近づけることはできない。
そこで、本実施形態では、振動整流誤差の補正分解能を向上させるために、第1ローパスフィルター310を改良する。改良された第1ローパスフィルター310は、周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号であるカウント値CT2を生成する。したがって、第2ローパスフィルター330は、第1ローパスフィルター310が生成する第3の信号であるカウント値CT2に基づく信号であるカウント値CT3が入力されて第4の信号であるカウント値CNTを出力する。
ここで、第2ローパスフィルター330から出力される第4の信号をLout(t)とする。また、仮に第1の信号が第2ローパスフィルター330に入力された場合に第2ローパスフィルター330から出力される第5の信号をLoutna(t)とし、仮に第2の信号が第2ローパスフィルター330に入力された場合に第2ローパスフィルター330から出力される第6の信号をLoutnb(t)とする。na,nbは、第1の信号が有する第1の群遅延量及び第2の信号が有する第2の群遅延量を特定可能な情報であり、本実施形態では、第1ローパスフィルター310が有する2つの遅延素子のタップ数である。このとき、例えば、式(2)のように、第4の信号Lout(t)は、第5の信号Loutna(t)と第6の信号Loutnb(t)を正の実数a,bでそれぞれ重み付けして加算した信号となる。
すなわち、第4の信号Lout(t)は、第5の信号Loutna(t)と正の実数aとの積と、第6の信号Loutnb(t)と正の実数bとの積との和を、実数aと実数bとの和で割った信号であってもよい。
実数a及び実数bのうち、一方が1であり、かつ、他方が1以外であってもよい。また、実数a及び実数bは1以外であってもよい。
ここで、本実施形態では、第5の信号Loutna(t)に含まれる第1の振動整流誤差VREnaと第6の信号Loutnb(t)に含まれる第2の振動整流誤差VREnbとは極性が異なる。したがって、式(2)のように、第5の信号Loutna(t)と第6の信号Loutnb(t)を正の実数a,bでそれぞれ重み付けして加算することにより、振動整流誤差が補正された第4の信号Lout(t)が得られる。
図19は、式(2)において、実数a,bがa+b=8を満たす自然数であり、かつ、na=13,nb=14の場合に、第4の信号Lout(t)に含まれる7通りの振動整流誤差をプロットした図である。図19に示すように、式(2)により、振動整流誤差の補正分解能を高めることができる。
実数aと実数bとの比は、第2の振動整流誤差VREnbの絶対値と第1の振動整流誤差VREnaの絶対値との比であってもよい。このようにすれば、図19より明らかなように、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差を0にすることができる。
式(2)において、(a+b)による除算は、スケーリングの意味を持つが、振動整流誤差の補正効果を得る観点からは影響がない。したがって、式(3)のように(a+b)による除算を省略してもよい。
すなわち、第4の信号Lout(t)は、第5の信号Loutna(t)と正の実数aとの積と、第6の信号Loutnb(t)と正の実数bとの積とを加算した信号であってもよい。
図20は、式(3)を満たす第4の信号Lout(t)が得られるための第1ローパスフィルター310の構成例を示す図である。図20において、図14と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
図20の例では、第1ローパスフィルター310は、積分器312と、積分器313と、デシメーター314と、遅延素子315と、微分器316と、遅延素子317と、微分器318と、遅延素子341と、遅延素子342と、加算器343と、を有する。第1ローパスフィルター310の各部は、被測定信号SINに同期して動作する。
遅延素子341は、被測定信号SINに同期して、デルタシグマ変調信号であるカウント値CT1をa倍して遅延させたカウント値を出力する。遅延素子341のタップ数はnaである。例えば、遅延素子341は、乗算器と、na個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターとによって実現される。
遅延素子342は、被測定信号SINに同期して、デルタシグマ変調信号であるカウント値CT1をb倍して遅延させたカウント値を出力する。遅延素子342のタップ数はnbである。例えば、遅延素子342は、乗算器と、nb個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターとによって実現される。
加算器343は、遅延素子341から出力されるカウント値と遅延素子342から出力されるカウント値とを加算したカウント値を出力する。
積分器312は、被測定信号SINに同期して、加算器343から出力されるカウント値を積算したカウント値を出力する。
デシメーター314、遅延素子315、微分器316、遅延素子317及び微分器318の動作は、図14と同じであるので、その説明を省略する。そして、微分器318から出力されるカウント値CT2が第3の信号に相当する。
図21は、式(3)を満たす第4の信号Lout(t)が得られるための第1ローパスフィルター310の他の構成例を示す図である。図21において、図20と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
図21の例では、第1ローパスフィルター310は、積分器312と、積分器313と、デシメーター314と、遅延素子315と、微分器316と、遅延素子317と、微分器318と、遅延素子341と、遅延素子342と、加算器343と、を有する。第1ローパスフィルター310の各部は、被測定信号SINに同期して動作する。
積分器312、積分器313、デシメーター314、遅延素子315、微分器316、遅延素子317及び微分器318の動作は、図14と同じであるので、その説明を省略する。
遅延素子341は、被測定信号SINに同期して、微分器318から出力されるカウン
ト値をa倍して遅延させたカウント値を出力する。遅延素子341のタップ数はnaである。例えば、遅延素子341は、乗算器と、na個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターとによって実現される。
ト値をa倍して遅延させたカウント値を出力する。遅延素子341のタップ数はnaである。例えば、遅延素子341は、乗算器と、na個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターとによって実現される。
遅延素子342は、被測定信号SINに同期して、微分器318から出力されるカウント値をb倍して遅延させたカウント値を出力する。遅延素子342のタップ数はnbである。例えば、遅延素子341は、乗算器と、nb個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターとによって実現される。
加算器343は、遅延素子341から出力されるカウント値と遅延素子342から出力されるカウント値とを加算したカウント値CT2を出力する。そして、加算器343から出力されるカウント値CT2が第3の信号に相当する。
例えば、センサーモジュール1の製造工程において、検査装置が、インターフェース回路230を介して、タップ数na,nbを同じ値に保って順次変更しながら測定値の振動整流誤差を取得し、タップ数と振動整流誤差との関係を求める。そして、検査装置は、タップ数と振動整流誤差との関係に基づいて、測定値の振動整流誤差が低減されるタップ数na,nb及び実数a,bを算出し、算出したタップ数na,nb及び実数a,bを、インターフェース回路230を介して記憶部220の不揮発性メモリーに書き込む。このように、タップ数na,nb及び実数a,bは、センサーモジュール1が測定を開始する前に、振動整流誤差補正装置2の記憶部220に記憶される。記憶部220に記憶されているタップ数na,nb及び実数a,bは、マイクロコントロールユニット210によって読み出され、第1ローパスフィルター310に設定される。
図22に、物理量センサー200にランダムな振動を加えてカンチレバー共振を励起した際に生じる振動整流誤差を計測した結果を示す。図22において、点線は、補正を行わない場合に生じる振動整流誤差である。また、一点鎖線は第1ローパスフィルター310が図14の構成の場合に生じる振動整流誤差である。また、実線は、第1ローパスフィルター310が図20又は図21の構成の場合に生じる振動整流誤差である。図22において、実線で示すように、第1ローパスフィルター310を図20又は図21の構成とすることで、振動整流誤差が大幅に低減されることがわかる。
1-6.振動整流誤差補正方法
図23は、振動整流誤差補正装置2による振動整流誤差補正方法の手順の一例を示すフローチャート図である。
図23は、振動整流誤差補正装置2による振動整流誤差補正方法の手順の一例を示すフローチャート図である。
図23に示すように、まず、工程S10において、振動整流誤差補正装置2は、被測定信号SINを用いて、基準信号CLKを周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する。
次に、工程S20において、振動整流誤差補正装置2は、被測定信号SINに同期して、工程S10で生成した周波数デルタシグマ変調信号に基づく信号に対して第1のフィルター処理を行い、周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成する。
次に、工程S30において、振動整流誤差補正装置2は、基準信号CLKに同期して、工程S20で生成した第3の信号に基づく信号に対して第2のフィルター処理を行って第4の信号Lout(t)を生成する。ここで、仮に第1の信号に対して第2のフィルター処理を行った場合に生成される第5の信号Loutna(t)に含まれる第1の振動整流
誤差VREnaと、仮に第2の信号に対して第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号Loutnb(t)に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
誤差VREnaと、仮に第2の信号に対して第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号Loutnb(t)に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
工程S40において、測定を終了するまで、振動整流誤差補正装置2は、工程S10,S20,S30を繰り返し行う。
1-7.作用効果
以上に説明したように、第1実施形態のセンサーモジュール1では、振動整流誤差補正装置2において、第1ローパスフィルター310が被測定信号SINに同期して動作し、第2ローパスフィルター330が被測定信号SINとは異なる基準信号CLKに同期して動作するので、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号Loutna(t)及び第6の信号Loutnb(t)との関係に非線形性が生じる。そして、第1の信号が有する第1の群遅延量と第2の信号が有する第2の群遅延量とが異なることにより、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号Loutna(t)との関係の非線形性と、周波数デルタシグマ変調信号と第6の信号Loutnb(t)との関係の非線形性とは程度が異なる。したがって、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、第5の信号Loutna(t)に含まれる第1の振動整流誤差VREnaと第6の信号Loutnb(t)に含まれる第2の振動整流誤差VREnbとの極性が異なるように、第1の群遅延量と第2の群遅延量とが適切な値に設定された第1の信号と第2の信号とを用いることにより、振動整流誤差の補正分解能が向上するため、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差を効果的に低減することができる。その結果、測定値の振動整流誤差を効果的に低減することができるので、物理量の測定精度が向上する。
以上に説明したように、第1実施形態のセンサーモジュール1では、振動整流誤差補正装置2において、第1ローパスフィルター310が被測定信号SINに同期して動作し、第2ローパスフィルター330が被測定信号SINとは異なる基準信号CLKに同期して動作するので、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号Loutna(t)及び第6の信号Loutnb(t)との関係に非線形性が生じる。そして、第1の信号が有する第1の群遅延量と第2の信号が有する第2の群遅延量とが異なることにより、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号Loutna(t)との関係の非線形性と、周波数デルタシグマ変調信号と第6の信号Loutnb(t)との関係の非線形性とは程度が異なる。したがって、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、第5の信号Loutna(t)に含まれる第1の振動整流誤差VREnaと第6の信号Loutnb(t)に含まれる第2の振動整流誤差VREnbとの極性が異なるように、第1の群遅延量と第2の群遅延量とが適切な値に設定された第1の信号と第2の信号とを用いることにより、振動整流誤差の補正分解能が向上するため、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差を効果的に低減することができる。その結果、測定値の振動整流誤差を効果的に低減することができるので、物理量の測定精度が向上する。
また、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、式(2)により、スケーリングされることによってビット数が低減された第4の信号Lout(t)が得られるので、第4の信号Lout(t)に基づく処理を簡素化することができる。
また、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、式(3)のように、第4の信号Lout(t)のスケーリング処理が省かれることにより、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差の低減効果が損なわれることなく、振動整流誤差の補正処理が簡素化されるとともに第1ローパスフィルター310の回路面積が低減される。
また、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、式(2)又は式(3)の実数a及び実数bのうち、一方が1であり、かつ、他方が1以外であれば、第5の信号Loutna(t)と実数aとの積又は第6の信号Loutnb(t)と実数bとの積が省かれるので、振動整流誤差の補正処理が簡素化されるとともに第1ローパスフィルター310の回路面積が低減される。
また、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、式(2)又は式(3)の実数a及び実数bを1以外の適切な値に設定することにより、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差の低減効果を向上させることができる。
また、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、式(2)又は式(3)の実数aと実数bとの比を、第2の振動整流誤差VREnbの絶対値と第1の振動整流誤差VREnaの絶対値との比とすることにより、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差をほぼ0にすることができる。
また、第1実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、タップ数na,nb及び実数a,bが記憶部220の不揮発性メモリーに記憶されることにより、第1の群遅延量及び第2の群遅延量の情報を処理装置3から受け取ることなく、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差を低減させることができる。
2.第2実施形態
以下、第2実施形態のセンサーモジュールについて、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態と重複する説明は省略または簡略し、主に第1実施形態と異なる内容について説明する。
以下、第2実施形態のセンサーモジュールについて、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態と重複する説明は省略または簡略し、主に第1実施形態と異なる内容について説明する。
第2実施形態のセンサーモジュール1の構造及び機能的構成は、第1実施形態と同様であるため、その図示及び説明を省略する。第2実施形態のセンサーモジュール1では、第1ローパスフィルター310の構成が第1実施形態と異なる。
式(3)を満たす第4の信号Lout(t)が得られるための図20又は図21の構成の第1ローパスフィルター310では、遅延素子341にカウント値と実数aとを乗算するための乗算器が必要であり、遅延素子342にカウント値と実数bとを乗算するための乗算器が必要である。そのため、第1ローパスフィルター310の回路面積が大きくなる。
そこで、第2実施形態では、例えば、式(4)のように、第5の信号Loutna(t)と第6の信号Loutnb(t)とが実数a,bによる重み付けがされずに加算された第4の信号Lout(t)が得られるように、第1ローパスフィルター310が構成される。
式(4)は、式(2)の実数a,bに1を代入した式である。すなわち、第4の信号Lout(t)は、第5の信号Loutna(t)と正の実数aとの積と、第6の信号Loutnb(t)と正の実数bとの積との和を、実数aと実数bとの和で割った信号であって、実数aが1であり、かつ、実数bが1であってもよい。
式(4)において、2による除算は、スケーリングの意味を持つが、振動整流誤差の補正効果を得る観点からは影響がない。したがって、式(5)のように2による除算を省略してもよい。
式(5)は、式(3)の実数a,bに1を代入した式である。すなわち、第4の信号Lout(t)は、第5の信号Loutna(t)と正の実数aとの積と、第6の信号Loutnb(t)と正の実数bとの積とを加算した信号であって、実数aが1であり、かつ、実数bが1であってもよい。
図24は、式(5)を満たす第4の信号Lout(t)が得られるための第1ローパスフィルター310の構成例を示す図である。図24において、図14、図20又は図21と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
図24の例では、第1ローパスフィルター310は、積分器312と、積分器313と、デシメーター314と、遅延素子315と、微分器316と、遅延素子317と、微分器318と、加算器343と、遅延素子344と、遅延素子345と、を有する。第1ローパスフィルター310の各部は、被測定信号SINに同期して動作する。
積分器312、積分器313、デシメーター314、遅延素子315、微分器316、遅延素子317及び微分器318の動作は、図14と同じであるので、その説明を省略する。
遅延素子344は、被測定信号SINに同期して、微分器318から出力されるカウント値を遅延させたカウント値を出力する。遅延素子344のタップ数はnaである。例えば、遅延素子341は、na個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターによって実現される。
遅延素子345は、被測定信号SINに同期して、微分器318から出力されるカウント値を遅延させたカウント値を出力する。遅延素子345のタップ数はnbである。例えば、遅延素子345は、nb個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターによって実現される。
加算器343は、遅延素子344から出力されるカウント値と遅延素子345から出力されるカウント値とを加算したカウント値CT2を出力する。そして、加算器343から出力されるカウント値CT2が第3の信号に相当する。
図25は、式(5)を満たす第4の信号Lout(t)が得られるための第1ローパスフィルター310の他の構成例を示す図である。図25において、図24と同じ構成要素には同じ符号が付されている。
図25の例では、第1ローパスフィルター310は、積分器312と、積分器313と、デシメーター314と、遅延素子315と、微分器316と、遅延素子317と、微分器318と、遅延素子341と、加算器343と、遅延素子346と、を有する。第1ローパスフィルター310の各部は、被測定信号SINに同期して動作する。
遅延素子341の動作は、図20と同じであるので、その説明を省略する。
積分器312は、被測定信号SINに同期して、遅延素子341から出力されるカウント値を積算したカウント値を出力する。
積分器313、デシメーター314、遅延素子315、微分器316、遅延素子317及び微分器318の動作は、図14と同じであるので、その説明を省略する。
遅延素子346は、被測定信号SINに同期して、微分器318から出力されるカウント値を遅延させたカウント値を出力する。遅延素子346のタップ数はna-nbである。例えば、遅延素子346は、na-nb個のレジスターがシリアルに接続されたシフトレジスターによって実現される。
加算器343は、遅延素子344から出力されるカウント値と遅延素子345から出力されるカウント値とを加算したカウント値CT2を出力する。そして、加算器343から出力されるカウント値CT2が第3の信号に相当する。
例えば、センサーモジュール1の製造工程において、検査装置が、インターフェース回
路230を介して、タップ数na,nbを同じ値に保って順次変更しながら測定値の振動整流誤差を取得し、タップ数と振動整流誤差との関係を求める。そして、検査装置は、タップ数と振動整流誤差との関係に基づいて、測定値の振動整流誤差が低減されるタップ数na,nbを選択し、選択したタップ数na,nbを、インターフェース回路230を介して記憶部220の不揮発性メモリーに書き込む。例えば、図18のような関係が得られた場合、2つの振動整流誤差の極性が異なり、かつ、その絶対値が最小となるように、na=13、nb=14が選択されてもよい。この場合、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差は、図18の一部を拡大した図26において+のシンボルで示される。また、測定値に含まれる振動整流誤差を0に近づけるために、2つの振動整流誤差の極性が異なり、かつ、その絶対値がほぼ等しくなるように、例えば、na=10、nb=17が選択されてもよい。この場合、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差は、図26において×のシンボルで示される。
路230を介して、タップ数na,nbを同じ値に保って順次変更しながら測定値の振動整流誤差を取得し、タップ数と振動整流誤差との関係を求める。そして、検査装置は、タップ数と振動整流誤差との関係に基づいて、測定値の振動整流誤差が低減されるタップ数na,nbを選択し、選択したタップ数na,nbを、インターフェース回路230を介して記憶部220の不揮発性メモリーに書き込む。例えば、図18のような関係が得られた場合、2つの振動整流誤差の極性が異なり、かつ、その絶対値が最小となるように、na=13、nb=14が選択されてもよい。この場合、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差は、図18の一部を拡大した図26において+のシンボルで示される。また、測定値に含まれる振動整流誤差を0に近づけるために、2つの振動整流誤差の極性が異なり、かつ、その絶対値がほぼ等しくなるように、例えば、na=10、nb=17が選択されてもよい。この場合、第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差は、図26において×のシンボルで示される。
第2実施形態における振動整流誤差補正装置2による振動整流誤差補正方法の手順の一例を示すフローチャート図は、図23と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
以上に説明した第2実施形態のセンサーモジュール1によれば、第1実施形態のセンサーモジュール1と同様の効果を奏する。
さらに、第2実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2において、式(2)又は式(3)の実数a及び実数bを1とする式(4)又は式(5)により、第5の信号Loutna(t)と実数aとの積及び第6の信号Loutnb(t)と実数bとの積が省かれるので、振動整流誤差の補正処理が簡素化されるとともに第1ローパスフィルター310の回路面積がより低減される。
3.第3実施形態
以下、第3実施形態のセンサーモジュールについて、第1実施形態又は第2実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態又は第2実施形態と重複する説明は省略または簡略し、主に第1実施形態及び第2実施形態と異なる内容について説明する。
以下、第3実施形態のセンサーモジュールについて、第1実施形態又は第2実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態又は第2実施形態と重複する説明は省略または簡略し、主に第1実施形態及び第2実施形態と異なる内容について説明する。
物理量センサー200の感度はカンチレバー共振周波数と強く相関するので、カンチレバー共振周波数を計測することで物理量センサー200の感度異常をチェックすることができる。例えば、カンチレバーに固定されている錘が何らかの理由で欠落するとカンチレバーの質量が減少するためカンチレバー共振周波数は高周波へシフトする。同時に物理量センサー200の感度が低下し、物理量センサー200の感度異常となって現れる。また、強い衝撃等でカンチレバーが損傷を受けた場合も物理量センサー200の感度異常となって現れ、カンチレバー共振周波数もシフトする。したがって、カンチレバー共振周波数を同定することは、物理量センサー200の感度が仕様内に入っているか否かを判定するための1つの手法となる。一般に共振周波数の同定にはFFTを用いることができるが、カンチレバー共振周波数は測定対象の信号帯域よりも高い周波数であり、共振周波数成分は第1ローパスフィルター310及び第2ローパスフィルター330によって減衰するため、共振周波数を高精度に同定するには何らかの工夫が必要となる。図16を用いて説明したように、第1ローパスフィルター310の群遅延量の変化に対して振動整流誤差は一定周期で変化する。この周期はカンチレバー共振周波数と物理量検出素子40の周波数によって決まり、カンチレバー共振周波数もしくは物理量検出素子40の周波数が変化すると、振動整流誤差の変動周期も変化する。したがって、第1ローパスフィルター310の群遅延量の変化に対する振動整流誤差の変化の周期を計測することで、物理量センサー200の感度が仕様内に入っているかどうかの判定指標を得ることができる。
第3実施形態のセンサーモジュール1の構造及び機能的構成は、第1実施形態又は第2
実施形態と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
実施形態と同様であるため、その図示及び説明を省略する。
第3実施形態のセンサーモジュール1では、振動整流誤差補正装置2は、前述した被測定信号SINと基準信号CLKとの周波数比を測定する通常動作モードと、物理量センサー200の感度チェックを行う検査モードと、を有する。マイクロコントロールユニット210が、インターフェース回路230を介して、処理装置3から所定のコマンドを受け取ることによって、振動整流誤差補正装置2が通常動作モード又は検査モードに設定される。例えば、センサーモジュール1の製造工程において、検査装置が振動整流誤差補正装置2を検査モードに設定し、振動整流誤差補正装置2が物理量センサー200の感度チェックを行ってもよい。検査装置は、感度チェックの結果に基づいてセンサーモジュール1の良品選別を行ってもよい。あるいは、センサーモジュール1の設置後、稼働前に、処理装置3が、振動整流誤差補正装置2を検査モードに設定し、振動整流誤差補正装置2が物理量センサー200の感度チェックを行う。処理装置3は、感度チェックの結果に基づいて物理量センサー200の感度に異常がなければ振動整流誤差補正装置2を通常動作モードに設定してセンサーモジュール1を稼働させる。通常動作モードでは、第1実施形態又は第2実施形態と同様、振動整流誤差が補正された測定値が得られる。また、処理装置3は、定期的に振動整流誤差補正装置2を検査モードに設定し、振動整流誤差補正装置2が感度チェックを行ってもよい。なお、通常動作モードは「第1の動作モード」の一例であり、検査モードは「第2の動作モード」の一例である。
検査モードでは、安定した振動環境下で物理量センサー200を動作させ、マイクロコントロールユニット210が、制御回路として機能し、第1ローパスフィルター310の群遅延量を変化させながら、物理量センサー200の出力信号に基づいて、振動整流誤差の群遅延量依存性を取得する。そのために、まず、マイクロコントロールユニット210は、第2ローパスフィルター330のカットオフ周波数を通常動作モードよりも低くする。具体的には、マイクロコントロールユニット210は、第2ローパスフィルター330の出力値に含まれる振動整流誤差が強調されるように、第2ローパスフィルター330のカットオフ周波数を例えば数Hzに設定する。例えば、マイクロコントロールユニット210は、第2ローパスフィルター330のタップ数を通常動作モードよりも増やすことによって、カットオフ周波数を低くしてもよい。
さらに、マイクロコントロールユニット210は、図20、図21、図24又は図25に示した構成の第1ローパスフィルター310に対してタップ数na,nbを順次変更しながら測定値の振動整流誤差を取得し、タップ数と振動整流誤差とを対応づけて記憶部220に記憶させる。
処理装置3は、インターフェース回路230を介して記憶部220からタップ数と振動整流誤差との対応情報を読み出し、図17に示したようなタップ数と振動整流誤差との関係をプロットしたグラフから振動整流誤差が変化する周期を算出する。この周期はカンチレバー共振周波数と物理量検出素子40の周波数によって決まるので、処理装置3は、カンチレバー共振周波数を逆算することができる。処理装置3は、算出したカンチレバー共振周波数に基づいて、物理量センサー200の感度が仕様内に入っているか否かを判定することができる。
あるいは、マイクロコントロールユニット210が、記憶部220からタップ数と振動整流誤差との対応情報を読み出し、タップ数と振動整流誤差との関係をプロットしたグラフに基づいてカンチレバー共振周波数を算出し、物理量センサー200の感度が仕様内に入っているか否かを判定してもよい。
図27は、第3実施形態の振動整流誤差補正装置2による振動整流誤差補正方法の手順
の一例を示すフローチャート図である。
の一例を示すフローチャート図である。
図27に示すように、まず、工程S110において通常動作モードに設定されている場合、工程S120において、振動整流誤差補正装置2は、被測定信号SINを用いて、基準信号CLKを周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する。
次に、工程S130において、振動整流誤差補正装置2は、被測定信号SINに同期して、工程S120で生成した周波数デルタシグマ変調信号に基づく信号に対して第1のフィルター処理を行い、周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成する。
次に、工程S140において、振動整流誤差補正装置2は、基準信号CLKに同期して、工程S130で生成した第3の信号に基づく信号に対して第2のフィルター処理を行って第4の信号Lout(t)を生成する。ここで、仮に第1の信号に対して第2のフィルター処理を行った場合に生成される第5の信号Loutna(t)に含まれる第1の振動整流誤差VREnaと、仮に第2の信号に対して第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号Loutnb(t)に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
工程S150において、測定を終了するまで、振動整流誤差補正装置2は、工程S120,S130,S140を繰り返し行う。なお、工程S120,S130,S140は、それぞれ、図23の工程S10,S20,S30と同じである。
工程S110において通常動作モードに設定されておらず、工程S160において検査モードに設定されている場合、工程S170において、振動整流誤差補正装置2は、第2ローパスフィルター330のカットオフ周波数を通常動作モードよりも低くする。
次に、工程S180において、振動整流誤差補正装置2は、第1ローパスフィルター310の群遅延量を所定値に設定する。具体的には、振動整流誤差補正装置2は、タップ数na,nbを所定値に設定する。
次に、工程S190において、振動整流誤差補正装置2は、第2ローパスフィルター330の出力値を取得する。
次に、工程S200において、振動整流誤差補正装置2は、感度判定に必要な第2ローパスフィルター330の出力値をすべて取得したか否かを判定する。
必要な出力値の取得が完了していない場合は、工程S210において、振動整流誤差補正装置2は、第1ローパスフィルターの群遅延量を変更する。具体的には、振動整流誤差補正装置2は、タップ数na又はタップ数na,nbを変更する。
そして、必要な出力値の取得が完了すると、工程S220において、処理装置3又は振動整流誤差補正装置2は、工程S190において取得した複数の第2ローパスフィルター330の出力値を用いて、振動整流誤差の変化の周期を算出する。
次に、工程S230において、処理装置3又は振動整流誤差補正装置2は、振動整流誤差の変化の周期からカンチレバー共振周波数を算出する。
次に、工程S240において、処理装置3又は振動整流誤差補正装置2は、カンチレバ
ー共振周波数に基づいて、物理量センサー200の感度が仕様内に入っているか否かを判定する。
ー共振周波数に基づいて、物理量センサー200の感度が仕様内に入っているか否かを判定する。
そして、工程S250において、振動整流誤差補正装置2の検査モードを終了し、工程S110以降が繰り返される。
以上に説明した第3実施形態のセンサーモジュール1によれば、第1実施形態又は第2実施形態のセンサーモジュール1と同様、振動整流誤差補正装置2において、通常動作モードでは第4の信号Lout(t)に含まれる振動整流誤差の低減効果が得られる。
一方、検査モードでは、第2ローパスフィルター330のカットオフ周波数を通常動作モードよりも低くすることにより、第2ローパスフィルター330から出力される信号に含まれる振動整流誤差が強調される。したがって、第3実施形態のセンサーモジュール1によれば、振動整流誤差補正装置2が、検査モードにおいて、第1の群遅延量及び第2の群遅延量を変更しながら第2ローパスフィルター330から出力される信号を取得することにより、第1の群遅延量及び第2の群遅延量と振動整流誤差との関係を示す情報が得られる。振動整流誤差補正装置2、検査装置あるいは処理装置3は、この情報を用いることにより、物理量センサー200のカンチレバー共振周波数を算出し、カンチレバー共振周波数に基づいて、物理量センサー200の感度が仕様内に入っているか否かを判定することができる。
4.変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上記の各実施形態では、センサーモジュール1は、物理量センサー200を3つ有しているが、センサーモジュール1が有する物理量センサー200の数は、1つ、2つ又は4つ以上であってもよい。
また、上記の各実施形態では、物理量センサー200として加速度センサーを備えたセンサーモジュール1を例に挙げたが、センサーモジュール1は、物理量センサー200として、角速度センサー、圧力センサー、光学センサー等のセンサーを備えていてもよい。また、センサーモジュール1は、加速度センサー、角速度センサー、圧力センサー、光学センサー等の各種の物理量センサーのうちの2種類以上の物理量センサーを備えていてもよい。
また、上記の各実施形態では、物理量センサー200が有する物理量検出素子40として水晶を用いて構成された素子を例に挙げたが、物理量検出素子40は、水晶以外の圧電素子を用いて構成されていてもよいし、静電容量型のMEMS素子であってもよい。MEMSは、Micro Electro Mechanical Systemsの略である。
また、上記の各実施形態では、第1のフィルターとして第1ローパスフィルター310を例に挙げ、第2のフィルターとして第2ローパスフィルター330を例に挙げたが、第1のフィルター及び第2のフィルターは、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター又は平滑化フィルターであってもよい。同様に、第1のフィルター処理及び第2のフィルター処理は、ローパスフィルター処理以外にも、ハイパスフィルター処理、バンドパスフィルター処理又は平滑化フィルター処理であってもよい。
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。
振動整流誤差補正装置の一態様は、
基準信号を出力する基準信号発生回路と、
被測定信号を用いて、前記基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する周波数デルタシグマ変調回路と、
前記被測定信号に同期して動作する第1のフィルターと、
前記基準信号に同期して動作する第2のフィルターと、を備え、
前記第1のフィルターは、
前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成し、
前記第2のフィルターは、前記第3の信号に基づく信号が入力されて第4の信号を出力し、
仮に前記第1の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
基準信号を出力する基準信号発生回路と、
被測定信号を用いて、前記基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する周波数デルタシグマ変調回路と、
前記被測定信号に同期して動作する第1のフィルターと、
前記基準信号に同期して動作する第2のフィルターと、を備え、
前記第1のフィルターは、
前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成し、
前記第2のフィルターは、前記第3の信号に基づく信号が入力されて第4の信号を出力し、
仮に前記第1の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
この振動整流誤差補正装置では、第1のフィルターが被測定信号に同期して動作し、第2のフィルターが被測定信号とは異なる基準信号に同期して動作するので、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号及び第6の信号との関係に非線形性が生じる。そして、第1の群遅延量と第2の群遅延量とが異なることにより、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号との関係の非線形性と、周波数デルタシグマ変調信号と第6の信号との関係の非線形性とは程度が異なる。したがって、この振動整流誤差補正装置によれば、第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差との極性が異なるように、第1の群遅延量と第2の群遅延量とが適切な値に設定された第1の信号と第2の信号とを用いることにより、振動整流誤差の補正分解能が向上するため、第4の信号に含まれる振動整流誤差を効果的に低減することができる。
前記振動整流誤差補正装置の一態様において、
前記第4の信号は、前記第5の信号と正の実数aとの積と、前記第6の信号と正の実数bとの積とを加算した信号であってもよい。
前記第4の信号は、前記第5の信号と正の実数aとの積と、前記第6の信号と正の実数bとの積とを加算した信号であってもよい。
この振動整流誤差補正装置によれば、第4の信号のスケーリング処理が省かれることにより、第4の信号に含まれる振動整流誤差の低減効果が損なわれることなく、振動整流誤差の補正処理が簡素化されるとともに第1のフィルターの回路面積が低減される。
前記振動整流誤差補正装置の一態様において、
前記第4の信号は、前記第5の信号と正の実数aとの積と、前記第6の信号と正の実数bとの積との和を、前記実数aと前記実数bとの和で割った信号であってもよい。
前記第4の信号は、前記第5の信号と正の実数aとの積と、前記第6の信号と正の実数bとの積との和を、前記実数aと前記実数bとの和で割った信号であってもよい。
この振動整流誤差補正装置によれば、スケーリングされることによってビット数が低減された第4の信号が得られるので、第4の信号に基づく処理を簡素化することができる。
前記振動整流誤差補正装置の一態様において、
前記実数aが1であり、かつ、前記実数bが1であってもよい。
前記実数aが1であり、かつ、前記実数bが1であってもよい。
この振動整流誤差補正装置によれば、第5の信号と正の実数aとの積及び第6の信号と正の実数bとの積が省かれるので、振動整流誤差の補正処理が簡素化されるとともに第1のフィルターの回路面積が低減される。
前記振動整流誤差補正装置の一態様において、
前記実数a及び前記実数bのうち、一方が1であり、かつ、他方が1以外であってもよい。
前記実数a及び前記実数bのうち、一方が1であり、かつ、他方が1以外であってもよい。
この振動整流誤差補正装置によれば、第5の信号と実数aとの積又は第6の信号と実数bとの積が省かれるので、振動整流誤差の補正処理が簡素化されるとともに第1のフィルターの回路面積が低減される。
前記振動整流誤差補正装置の一態様において、
前記実数a及び前記実数bは1以外であってもよい。
前記実数a及び前記実数bは1以外であってもよい。
この振動整流誤差補正装置によれば、実数a及び実数bを適切な値に設定することにより、第4の信号に含まれる振動整流誤差の低減効果を向上させることができる。
前記振動整流誤差補正装置の一態様において、
前記実数aと前記実数bとの比は、前記第2の振動整流誤差の絶対値と前記第1の振動整流誤差の絶対値との比であってもよい。
前記実数aと前記実数bとの比は、前記第2の振動整流誤差の絶対値と前記第1の振動整流誤差の絶対値との比であってもよい。
この振動整流誤差補正装置によれば、第4の信号に含まれる振動整流誤差をほぼ0にすることができる。
前記振動整流誤差補正装置の一態様は、
前記第1の群遅延量及び前記第2の群遅延量を特定可能な情報を記憶する記憶部を備えてもよい。
前記第1の群遅延量及び前記第2の群遅延量を特定可能な情報を記憶する記憶部を備えてもよい。
この振動整流誤差補正装置によれば、第1の群遅延量及び第2の群遅延量の情報を外部装置から受け取ることなく、第4の信号に含まれる振動整流誤差を低減させることができる。
前記振動整流誤差補正装置の一態様は、
前記被測定信号と前記基準信号との周波数比を測定する第1の動作モードと、前記第2のフィルターのカットオフ周波数が前記第1の動作モードよりも低い第2の動作モードと、を有してもよい。
前記被測定信号と前記基準信号との周波数比を測定する第1の動作モードと、前記第2のフィルターのカットオフ周波数が前記第1の動作モードよりも低い第2の動作モードと、を有してもよい。
この振動整流誤差補正装置では、第1の動作モードでは第4の信号に含まれる振動整流誤差の低減効果が得られる。一方、第2の動作モードでは、第2のフィルターのカットオフ周波数が第1の動作モードよりも低いので、第2のフィルターから出力される信号に含
まれる振動整流誤差が強調される。したがって、この振動整流誤差補正装置によれば、第2の動作モードにおいて、第1の群遅延量及び第2の群遅延量を変更しながら第2のフィルターから出力される信号を取得することにより、第1の群遅延量及び第2の群遅延量と振動整流誤差との関係を示す情報が得られる。振動整流誤差補正装置あるいは外部装置は、この情報を用いることにより、例えば、被測定信号を出力するセンサーの構造共振の周波数を算出し、当該構造共振の周波数に基づいて、センサーの感度が仕様内に入っているか否かを判定することができる。
まれる振動整流誤差が強調される。したがって、この振動整流誤差補正装置によれば、第2の動作モードにおいて、第1の群遅延量及び第2の群遅延量を変更しながら第2のフィルターから出力される信号を取得することにより、第1の群遅延量及び第2の群遅延量と振動整流誤差との関係を示す情報が得られる。振動整流誤差補正装置あるいは外部装置は、この情報を用いることにより、例えば、被測定信号を出力するセンサーの構造共振の周波数を算出し、当該構造共振の周波数に基づいて、センサーの感度が仕様内に入っているか否かを判定することができる。
センサーモジュールの一態様は、
前記振動整流誤差補正装置の一態様と、
物理量センサーと、を備え、
前記被測定信号は、前記物理量センサーの出力信号に基づく信号である。
前記振動整流誤差補正装置の一態様と、
物理量センサーと、を備え、
前記被測定信号は、前記物理量センサーの出力信号に基づく信号である。
このセンサーモジュールによれば、振動整流誤差補正装置を備えることにより、物理量センサーの出力信号に基づく測定値の振動整流誤差を効果的に低減することができるので、物理量の測定精度が向上する。
振動整流誤差補正方法の一態様は、
被測定信号を用いて、基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する工程と、
前記被測定信号に同期して、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく信号に対して第1のフィルター処理を行い、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成する工程と、
前記基準信号に同期して、前記第3の信号に基づく信号に対して第2のフィルター処理を行って第4の信号を生成する工程と、を含み、
仮に前記第1の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
被測定信号を用いて、基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する工程と、
前記被測定信号に同期して、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく信号に対して第1のフィルター処理を行い、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成する工程と、
前記基準信号に同期して、前記第3の信号に基づく信号に対して第2のフィルター処理を行って第4の信号を生成する工程と、を含み、
仮に前記第1の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる。
この振動整流誤差補正方法では、被測定信号に同期して第1のフィルター処理を行い、被測定信号とは異なる基準信号に同期して第2のフィルター処理を行うので、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号及び第6の信号との関係に非線形性が生じる。そして、第1の群遅延量と第2の群遅延量とが異なることにより、周波数デルタシグマ変調信号と第5の信号との関係の非線形性と、周波数デルタシグマ変調信号と第6の信号との関係の非線形性とは程度が異なる。したがって、この振動整流誤差補正方法によれば、第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差との極性が異なるように、第1の群遅延量と第2の群遅延量とが適切な値に設定された第1の信号と第2の信号とを用いることにより、振動整流誤差の補正分解能が向上するため、振動整流誤差を効果的に低減することができる。
1…センサーモジュール、2…振動整流誤差補正装置、3…処理装置、5…基板部、10…基部、12…継手部、13…可動部、30a,30b…支持部、34…パッケージ接合部、36a,36b…接合部、38a,38b…延出部、40…物理量検出素子、50,52,54,56…錘、62…接合部材、101…容器、102…蓋、103…ネジ穴、104…固定突起、111…側壁、112…底壁、115…回路基板、115f…第1面、115r…第2面、116…コネクター、121…開口部、122…内面、123…開口面、125…第2の台座、127…第1の台座、129…突起、130…固定部材、1
33,134…括れ部、141…シール部材、172…ネジ、174…雌ネジ、176…貫通孔、200,200X,200Y,200Z…物理量センサー、201X,201Y,201Z…発振回路、202,202X,202Y,202Z…周波数比測定回路、203…基準信号発生回路、210…マイクロコントロールユニット、220…記憶部、230…インターフェース回路、300…周波数デルタシグマ変調回路、301…カウンター、302…ラッチ回路、303…ラッチ回路、304…減算器、310…第1ローパスフィルター、311…遅延素子、312…積分器、313…積分器、314…デシメーター、315…遅延素子、316…微分器、317…遅延素子、318…微分器、320…ラッチ回路、330…第2ローパスフィルター、331…積分器、332…遅延素子、333…微分器、334…デシメーター、341…遅延素子、342…遅延素子、343…加算器、344…遅延素子、345…遅延素子、346…遅延素子
33,134…括れ部、141…シール部材、172…ネジ、174…雌ネジ、176…貫通孔、200,200X,200Y,200Z…物理量センサー、201X,201Y,201Z…発振回路、202,202X,202Y,202Z…周波数比測定回路、203…基準信号発生回路、210…マイクロコントロールユニット、220…記憶部、230…インターフェース回路、300…周波数デルタシグマ変調回路、301…カウンター、302…ラッチ回路、303…ラッチ回路、304…減算器、310…第1ローパスフィルター、311…遅延素子、312…積分器、313…積分器、314…デシメーター、315…遅延素子、316…微分器、317…遅延素子、318…微分器、320…ラッチ回路、330…第2ローパスフィルター、331…積分器、332…遅延素子、333…微分器、334…デシメーター、341…遅延素子、342…遅延素子、343…加算器、344…遅延素子、345…遅延素子、346…遅延素子
Claims (11)
- 基準信号を出力する基準信号発生回路と、
被測定信号を用いて、前記基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する周波数デルタシグマ変調回路と、
前記被測定信号に同期して動作する第1のフィルターと、
前記基準信号に同期して動作する第2のフィルターと、を備え、
前記第1のフィルターは、
前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成し、
前記第2のフィルターは、前記第3の信号に基づく信号が入力されて第4の信号を出力し、
仮に前記第1の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号が前記第2のフィルターに入力された場合に前記第2のフィルターから出力される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる、振動整流誤差補正装置。 - 請求項1において、
前記第4の信号は、前記第5の信号と正の実数aとの積と、前記第6の信号と正の実数bとの積とを加算した信号である、振動整流誤差補正装置。 - 請求項1において、
前記第4の信号は、前記第5の信号と正の実数aとの積と、前記第6の信号と正の実数bとの積との和を、前記実数aと前記実数bとの和で割った信号である、振動整流誤差補正装置。 - 請求項2又は3において、
前記実数aが1であり、かつ、前記実数bが1である、振動整流誤差補正装置。 - 請求項2又は3において、
前記実数a及び前記実数bのうち、一方が1であり、かつ、他方が1以外である、振動整流誤差補正装置。 - 請求項2又は3において、
前記実数a及び前記実数bは1以外である、振動整流誤差補正装置。 - 請求項2乃至6のいずれか一項において、
前記実数aと前記実数bとの比は、前記第2の振動整流誤差の絶対値と前記第1の振動整流誤差の絶対値との比である、振動整流誤差補正装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項において、
前記第1の群遅延量及び前記第2の群遅延量を特定可能な情報を記憶する記憶部を備える、振動整流誤差補正装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記被測定信号と前記基準信号との周波数比を測定する第1の動作モードと、前記第2のフィルターのカットオフ周波数が前記第1の動作モードよりも低い第2の動作モードと、を有する、振動整流誤差補正装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の振動整流誤差補正装置と、
物理量センサーと、を備え、
前記被測定信号は、前記物理量センサーの出力信号に基づく信号である、センサーモジュール。 - 被測定信号を用いて、基準信号を周波数デルタシグマ変調し、周波数デルタシグマ変調信号を生成する工程と、
前記被測定信号に同期して、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく信号に対して第1のフィルター処理を行い、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく第1の群遅延量を有する第1の信号と、前記周波数デルタシグマ変調信号に基づく前記第1の群遅延量とは異なる第2の群遅延量を有する第2の信号と、に基づく第3の信号を生成する工程と、
前記基準信号に同期して、前記第3の信号に基づく信号に対して第2のフィルター処理を行って第4の信号を生成する工程と、を含み、
仮に前記第1の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第5の信号に含まれる第1の振動整流誤差と、仮に前記第2の信号に対して前記第2のフィルター処理を行った場合に生成される第6の信号に含まれる第2の振動整流誤差とは極性が異なる、振動整流誤差補正方法。
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