JP2851673B2 - パルス駆動型加速度計 - Google Patents
パルス駆動型加速度計Info
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- JP2851673B2 JP2851673B2 JP2049166A JP4916690A JP2851673B2 JP 2851673 B2 JP2851673 B2 JP 2851673B2 JP 2049166 A JP2049166 A JP 2049166A JP 4916690 A JP4916690 A JP 4916690A JP 2851673 B2 JP2851673 B2 JP 2851673B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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- G01P15/13—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
- G01P15/131—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electrostatic counterbalancing means
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、加速度計に係り、特に、パルス列により
駆動される容量型加速度計に関する。
駆動される容量型加速度計に関する。
［従来の技術］ 従来より、種々の容量型加速度計が知られており、こ
れらの容量型加速度計においては、通常、ドープ処理さ
れた非常に薄いシリカプレートが２つの容量プレート間
に弾性的に配されている。このシリカプレートは、負荷
される加速力に応じてその無負荷位置から変位し、この
変位により、容量プレートとシリカプレート間の静電容
量、従って、電界が変化し、この結果、容量プレート及
びシリカプレートの電位が変化することとなる。また、
このシリカプレートの電位変化により、シリカプレート
に電流が流れ、この電流を測定することにより無負荷位
置からのシリカプレートの変位量及び変位方向が決定さ
れ、負荷された加速力が測定されることとなる。
れらの容量型加速度計においては、通常、ドープ処理さ
れた非常に薄いシリカプレートが２つの容量プレート間
に弾性的に配されている。このシリカプレートは、負荷
される加速力に応じてその無負荷位置から変位し、この
変位により、容量プレートとシリカプレート間の静電容
量、従って、電界が変化し、この結果、容量プレート及
びシリカプレートの電位が変化することとなる。また、
このシリカプレートの電位変化により、シリカプレート
に電流が流れ、この電流を測定することにより無負荷位
置からのシリカプレートの変位量及び変位方向が決定さ
れ、負荷された加速力が測定されることとなる。
しかしながら、シリカプレートを流れる上記電流値
は、複雑で、且つ、予測し得ない変数を有する関数であ
るため、正確な測定値を得ることは困難である。このこ
とは、シリカプレートの電位変化が変位量に対して線形
関数とならないこと、容量プレート間の電位差を常時一
定に保持することが殆ど不可能であること、さらに、シ
リカプレートの変位自体が負荷される加速力に対して線
形関数とならないことに起因している。尚、シリカプレ
ートの変位自体が加速力に対して線形関数とならない要
因としては、シリカプレートを弾性的に保持するヒンジ
部等の保持手段の加速力に対する応答性が線形でないこ
と、上記保持手段の老化、及び温度による機械的特性、
寸法等の変化等が挙げられる。
は、複雑で、且つ、予測し得ない変数を有する関数であ
るため、正確な測定値を得ることは困難である。このこ
とは、シリカプレートの電位変化が変位量に対して線形
関数とならないこと、容量プレート間の電位差を常時一
定に保持することが殆ど不可能であること、さらに、シ
リカプレートの変位自体が負荷される加速力に対して線
形関数とならないことに起因している。尚、シリカプレ
ートの変位自体が加速力に対して線形関数とならない要
因としては、シリカプレートを弾性的に保持するヒンジ
部等の保持手段の加速力に対する応答性が線形でないこ
と、上記保持手段の老化、及び温度による機械的特性、
寸法等の変化等が挙げられる。
［発明が解決しようとする課題］ そこで、本発明の目的は、従来技術における上記問題
点を解消して、信頼性の高い測定値を得ることのできる
加速度計を提供することにある。
点を解消して、信頼性の高い測定値を得ることのできる
加速度計を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記及び上記以外の目的を達成するために、本発明の
第１の構成によれば、 相互に所定距離離間して平行に配される第１及び第２
の主面を有する第１及び第２の容量プレートと、板状の
充電可能なダイヤフラムと、前記所定距離内に前記ダイ
ヤフラムを前記第１及び第２の主面に平行に配するとと
もに、前記ダイヤフラムに負荷される加速力に応答して
前記ダイヤフラムが実質的に中央の無負荷位置から前記
加速力の方向に応じて前記第１または第２の主面の方向
に変位するように、前記ダイヤフラムを弾性的に支持す
る支持手段と、を有する少なくとも１つの加速度センサ
と、 前記第１及び第２の容量プレート間に電位差を形成
し、これにより、前記第１プレートと前記ダイヤフラム
間及び前記第２プレートと前記ダイヤフラム間にそれぞ
れ電界を形成し、この電界により前記ダイヤフラムの前
記無負荷位置からの前記変位の大きさ及び方向に依存し
た大きさ及び極性を有する前記ダイヤフラムの電位変動
が生じることとなり、さらに、前記第１及び第２の容量
プレートに両容量プレート間の電位差が実質的に一定と
なるように直流電圧を印加する直流電圧印加手段を含ん
でいる、電位差形成手段と、 前記ダイヤフラムの前記電位変化を評価し、前記電位
変化に比例するとともに前記第１の容量プレートと前記
ダイヤフラムの間及び前記第２の容量プレートと前記ダ
イヤフラムの間に形成される静電力によって前記ダイヤ
フラムが前記加速力に抗して前記無負荷位置に復帰する
ような第１の電位を前記ダイヤフラムに形成するための
制御信号を前記ダイヤフラムに供給する評価手段と、 前記評価手段に含まれ、少なくとも２つの電圧レベル
間において交互に変化するパルスの列を発生するパルス
列発生手段と、を有し、 前記パルスの長さ、持続時間及び極性は、前パルスの
時間平均値が、前記ダイヤフラム上での第１の電位を実
質的に形成するように決定され、 前記パルス列発生手段が、直流電圧源と、前記直流電
圧源に持続されるとともに前記ダイヤフラムに持続する
出力を有するスイッチ手段と、前記パルス列が前記出力
に現われるように前記スイッチ手段を制御する制御手段
とを有しており、 前記評価手段が、前記パルス列が前記第１及び第２の
容量プレートの電位に与える影響を検出するとともにこ
の影響を示す信号を出力する検出手段と、前記検出手段
から出力される前記信号を前記パルス列により復調する
復調手段と、この復調された信号を前記制御手段に供給
する供給手段とをさらに有しており、前記制御手段が前
記復調された信号の値に基づいて前記パルス列の波形を
制御することを特徴とする加速度計が提供される。
第１の構成によれば、 相互に所定距離離間して平行に配される第１及び第２
の主面を有する第１及び第２の容量プレートと、板状の
充電可能なダイヤフラムと、前記所定距離内に前記ダイ
ヤフラムを前記第１及び第２の主面に平行に配するとと
もに、前記ダイヤフラムに負荷される加速力に応答して
前記ダイヤフラムが実質的に中央の無負荷位置から前記
加速力の方向に応じて前記第１または第２の主面の方向
に変位するように、前記ダイヤフラムを弾性的に支持す
る支持手段と、を有する少なくとも１つの加速度センサ
と、 前記第１及び第２の容量プレート間に電位差を形成
し、これにより、前記第１プレートと前記ダイヤフラム
間及び前記第２プレートと前記ダイヤフラム間にそれぞ
れ電界を形成し、この電界により前記ダイヤフラムの前
記無負荷位置からの前記変位の大きさ及び方向に依存し
た大きさ及び極性を有する前記ダイヤフラムの電位変動
が生じることとなり、さらに、前記第１及び第２の容量
プレートに両容量プレート間の電位差が実質的に一定と
なるように直流電圧を印加する直流電圧印加手段を含ん
でいる、電位差形成手段と、 前記ダイヤフラムの前記電位変化を評価し、前記電位
変化に比例するとともに前記第１の容量プレートと前記
ダイヤフラムの間及び前記第２の容量プレートと前記ダ
イヤフラムの間に形成される静電力によって前記ダイヤ
フラムが前記加速力に抗して前記無負荷位置に復帰する
ような第１の電位を前記ダイヤフラムに形成するための
制御信号を前記ダイヤフラムに供給する評価手段と、 前記評価手段に含まれ、少なくとも２つの電圧レベル
間において交互に変化するパルスの列を発生するパルス
列発生手段と、を有し、 前記パルスの長さ、持続時間及び極性は、前パルスの
時間平均値が、前記ダイヤフラム上での第１の電位を実
質的に形成するように決定され、 前記パルス列発生手段が、直流電圧源と、前記直流電
圧源に持続されるとともに前記ダイヤフラムに持続する
出力を有するスイッチ手段と、前記パルス列が前記出力
に現われるように前記スイッチ手段を制御する制御手段
とを有しており、 前記評価手段が、前記パルス列が前記第１及び第２の
容量プレートの電位に与える影響を検出するとともにこ
の影響を示す信号を出力する検出手段と、前記検出手段
から出力される前記信号を前記パルス列により復調する
復調手段と、この復調された信号を前記制御手段に供給
する供給手段とをさらに有しており、前記制御手段が前
記復調された信号の値に基づいて前記パルス列の波形を
制御することを特徴とする加速度計が提供される。
また、本発明の第２の構成によれば、 相互に所定距離離間して平行に配される第１及び第２
の面を有する第１及び第２の容量プレートと、前記所定
距離内において前記第１及び第２の面に平行に配される
とともに、負荷される加速力に応答して実質的に中央の
無負荷位置から前記加速度の方向に応じて前記第１また
は第２の主面の方向に変位するように弾性的に支持され
る充電可能なダイヤフラムと、を有する少なくとも１つ
の加速度センサを作動させる装置であって、 前記第１及び第２の容量プレート間に電位差を形成
し、これにより、前記第１プレートと前記ダイヤフラム
間及び第２プレートと前記ダイヤフラム間にそれぞれ電
界を形成し、この電界により前記ダイヤフラムの前記無
負荷位置からの前記変位の大きさ及び方向に依存した大
きさ及び極性を有する前記ダイヤフラムの電位変動が生
じることとなり、さらに、前記第１及び第２の容量プレ
ートに両容量プレート間の電位差が実質的に一定となる
ように直流電圧を印加する直流電圧印加手段を含んでい
る、電位差形成手段と、 前記ダイヤフラムの前記電位変化を評価し、前記電位
変化に比例するとともに前記第１の容量プレートと前記
ダイヤフラムの間及び前記第２の容量プレートと前記ダ
イヤフラムの間に形成される静電力によって前記ダイヤ
フラムが前記加速力に抗して前記無負荷位置に復帰する
ような第１の電位を前記ダイヤフラムに形成するための
制御信号を前記ダイヤフラムに供給する評価手段と、 前記評価手段に含まれ、少なくとも２つの電圧レベル
間において交互に変化するパルスの列を発生するパルス
列発生手段と、を有し、 前記パルスの長さ、持続時間及び極性は、前記パルス
の時間平均値が、前記ダイヤフラム上での第１の電位を
実質的に形成するように決定され、 前記パルス列発生手段が、直流電圧源と、前記直流電
圧源に持続されるとともに前記ダイヤフラムに持続する
出力を有するスイッチ手段と、前記パルス列が前記出力
に現われるように前記スイッチ手段を制御する制御手段
とを有しており、 前記評価手段が、前記パルス列が前記第１及び第２の
容量プレートの電位に与える影響を検出するとともにこ
の影響を示す信号を出力する検出手段と、前記検出手段
から出力される前記信号を前記パルス列により復調する
復調手段と、この復調された信号を前記制御手段に供給
する供給手段とをさらに有しており、前記制御手段が前
記復調された信号の値に基づいて前記パルス列の波形を
制御することを特徴とする装置が提供される。
の面を有する第１及び第２の容量プレートと、前記所定
距離内において前記第１及び第２の面に平行に配される
とともに、負荷される加速力に応答して実質的に中央の
無負荷位置から前記加速度の方向に応じて前記第１また
は第２の主面の方向に変位するように弾性的に支持され
る充電可能なダイヤフラムと、を有する少なくとも１つ
の加速度センサを作動させる装置であって、 前記第１及び第２の容量プレート間に電位差を形成
し、これにより、前記第１プレートと前記ダイヤフラム
間及び第２プレートと前記ダイヤフラム間にそれぞれ電
界を形成し、この電界により前記ダイヤフラムの前記無
負荷位置からの前記変位の大きさ及び方向に依存した大
きさ及び極性を有する前記ダイヤフラムの電位変動が生
じることとなり、さらに、前記第１及び第２の容量プレ
ートに両容量プレート間の電位差が実質的に一定となる
ように直流電圧を印加する直流電圧印加手段を含んでい
る、電位差形成手段と、 前記ダイヤフラムの前記電位変化を評価し、前記電位
変化に比例するとともに前記第１の容量プレートと前記
ダイヤフラムの間及び前記第２の容量プレートと前記ダ
イヤフラムの間に形成される静電力によって前記ダイヤ
フラムが前記加速力に抗して前記無負荷位置に復帰する
ような第１の電位を前記ダイヤフラムに形成するための
制御信号を前記ダイヤフラムに供給する評価手段と、 前記評価手段に含まれ、少なくとも２つの電圧レベル
間において交互に変化するパルスの列を発生するパルス
列発生手段と、を有し、 前記パルスの長さ、持続時間及び極性は、前記パルス
の時間平均値が、前記ダイヤフラム上での第１の電位を
実質的に形成するように決定され、 前記パルス列発生手段が、直流電圧源と、前記直流電
圧源に持続されるとともに前記ダイヤフラムに持続する
出力を有するスイッチ手段と、前記パルス列が前記出力
に現われるように前記スイッチ手段を制御する制御手段
とを有しており、 前記評価手段が、前記パルス列が前記第１及び第２の
容量プレートの電位に与える影響を検出するとともにこ
の影響を示す信号を出力する検出手段と、前記検出手段
から出力される前記信号を前記パルス列により復調する
復調手段と、この復調された信号を前記制御手段に供給
する供給手段とをさらに有しており、前記制御手段が前
記復調された信号の値に基づいて前記パルス列の波形を
制御することを特徴とする装置が提供される。
［作 用］ 本発明においては、容量プレート間に弾性的に介挿さ
れたダイヤフラムが加速力によりその無負荷位置から変
位し、この変位により、ダイヤフラムの電位が変化す
る。ここで、この電位変化量に比例する電位をダイヤフ
ラムに形成するための制御信号がダイヤフラムに供給さ
れ、ダイヤフラムをその無負荷位置に復帰される一方、
このときの制御信号に基づいて負荷された加速力が決定
される。
れたダイヤフラムが加速力によりその無負荷位置から変
位し、この変位により、ダイヤフラムの電位が変化す
る。ここで、この電位変化量に比例する電位をダイヤフ
ラムに形成するための制御信号がダイヤフラムに供給さ
れ、ダイヤフラムをその無負荷位置に復帰される一方、
このときの制御信号に基づいて負荷された加速力が決定
される。
［実 施 例］ 以下に、本発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、加速度センサ10を示す断面図である。第１
図において、加速度センサ10は、容量プレート11及び12
を有している。容量プレート11、12はそれぞれ作動面13
及び14を有しており、これら作動面13、14は、相互に対
向して平行に配されるとともに、相互に所定距離離間し
てその間に容量ギャップを画成している。尚、本実施例
においては、容量プレート11、12は薄板形状として示さ
れているが、上記作動面13、14を有する限りにおいて他
のいかなる形状を有することも可能である。また、作動
面13、14は、その全域においてオーバーラップするよう
に構成することが好ましい。
図において、加速度センサ10は、容量プレート11及び12
を有している。容量プレート11、12はそれぞれ作動面13
及び14を有しており、これら作動面13、14は、相互に対
向して平行に配されるとともに、相互に所定距離離間し
てその間に容量ギャップを画成している。尚、本実施例
においては、容量プレート11、12は薄板形状として示さ
れているが、上記作動面13、14を有する限りにおいて他
のいかなる形状を有することも可能である。また、作動
面13、14は、その全域においてオーバーラップするよう
に構成することが好ましい。
ダイヤフラム構成体15が容量プレート11、12間に介挿
されている。ダイヤフラム構成体15は、その周縁部にお
いて周方向に連続した連結部16又は周方向に分割して複
数配される連結部16を有している。ダイヤフラム構成体
15はまた、可撓性又は弾性のヒンジ部17及び該ヒンジ部
17を介して連結部16により弾性的に保持される作動部ダ
イヤフラム18を有している。尚、ヒンジ部17は周方向に
おいて一体に構成してもよいし、周方向に分割して配し
てもよい。
されている。ダイヤフラム構成体15は、その周縁部にお
いて周方向に連続した連結部16又は周方向に分割して複
数配される連結部16を有している。ダイヤフラム構成体
15はまた、可撓性又は弾性のヒンジ部17及び該ヒンジ部
17を介して連結部16により弾性的に保持される作動部ダ
イヤフラム18を有している。尚、ヒンジ部17は周方向に
おいて一体に構成してもよいし、周方向に分割して配し
てもよい。
容量プレート11、12及びダイヤフラム構成体15は、そ
れぞれシリカから形成することが好ましく、また、少な
くともその一部をドープ処理することにより該ドープ処
理部を導電性とする。ダイヤフラム構成体15は、ダイヤ
フラム構成体15の連結部16及び容量プレート11の対応す
る部位間に配されたスペーサ19、並びに、ダイヤフラム
構成体15の連結部16及び容量プレート12の対応する部位
間に配されたスペーサ20により、好ましくは電気的に絶
縁された状態にて容量プレート11、12と連結されてい
る。
れぞれシリカから形成することが好ましく、また、少な
くともその一部をドープ処理することにより該ドープ処
理部を導電性とする。ダイヤフラム構成体15は、ダイヤ
フラム構成体15の連結部16及び容量プレート11の対応す
る部位間に配されたスペーサ19、並びに、ダイヤフラム
構成体15の連結部16及び容量プレート12の対応する部位
間に配されたスペーサ20により、好ましくは電気的に絶
縁された状態にて容量プレート11、12と連結されてい
る。
加速度センサ10に外部からの加速力が負荷されていな
いとき、ヒンジ部17に支持された作動部18の位置（無負
荷位置）は第１図に示す通りであり、このとき、作動部
18は容量プレート11、12の作動面13、14と平行に配さ
れ、且つ、作動面13、14から実質的に当距離に位置す
る。一方、少なくとも作動面13、14に対して直角方向の
成分を持つ加速力が加速度センサ10、即ち、ダイヤフラ
ム構成対15に負荷されると、ダイヤフラム構成体15の作
動部18にヒンジ部17の変形変位によりその無負荷位置か
ら作動面13又は14方向に変位する。この作動部18の変位
方向は、負荷された加速力の方向に依存する。ここで、
ヒンジ部17は、作動部18がその平面形状を維持した状態
にて変位するように、即ち、作動部18が作動面13、14に
対して平行状態を維持したまま変位するように構成され
ている。
いとき、ヒンジ部17に支持された作動部18の位置（無負
荷位置）は第１図に示す通りであり、このとき、作動部
18は容量プレート11、12の作動面13、14と平行に配さ
れ、且つ、作動面13、14から実質的に当距離に位置す
る。一方、少なくとも作動面13、14に対して直角方向の
成分を持つ加速力が加速度センサ10、即ち、ダイヤフラ
ム構成対15に負荷されると、ダイヤフラム構成体15の作
動部18にヒンジ部17の変形変位によりその無負荷位置か
ら作動面13又は14方向に変位する。この作動部18の変位
方向は、負荷された加速力の方向に依存する。ここで、
ヒンジ部17は、作動部18がその平面形状を維持した状態
にて変位するように、即ち、作動部18が作動面13、14に
対して平行状態を維持したまま変位するように構成され
ている。
容量プレート11、12及びダイヤフラム構成対15は、そ
れぞれ端子21、22及び23を有している。第１図に示すよ
うに、端子22が接地されており、且つ、端子21に電圧VT
が印加されると、作動面13、14間に電界が形成され、ダ
イヤフラム18の電位はVPとなる。この電位VPの値は、作
動面14、13からの距離D1及びD2に依存する。また、この
電位VPの値は、端子23に定常状態にて現れ、この値によ
り、容量プレート11、12に対する作動部18の位置が決定
される。
れぞれ端子21、22及び23を有している。第１図に示すよ
うに、端子22が接地されており、且つ、端子21に電圧VT
が印加されると、作動面13、14間に電界が形成され、ダ
イヤフラム18の電位はVPとなる。この電位VPの値は、作
動面14、13からの距離D1及びD2に依存する。また、この
電位VPの値は、端子23に定常状態にて現れ、この値によ
り、容量プレート11、12に対する作動部18の位置が決定
される。
しかしながら、前述のように、この電位VPの値は多数
の変数を有する複雑な関数であり、従って、作動部18が
負荷加速力によりその無負荷位置から変位した状態にお
いてこの電位VPの値により決定できるのは、作動面13、
14に対して直角な軸線に沿って作用する加速力成分の方
向だけであり、この加速力成分の大きさに関しては、せ
いぜいその近似値を得ることしかできない。
の変数を有する複雑な関数であり、従って、作動部18が
負荷加速力によりその無負荷位置から変位した状態にお
いてこの電位VPの値により決定できるのは、作動面13、
14に対して直角な軸線に沿って作用する加速力成分の方
向だけであり、この加速力成分の大きさに関しては、せ
いぜいその近似値を得ることしかできない。
この問題を決定するために、本実施例においては、電
位VPの値を、ダイヤフラム構成体15の作動部18と容量プ
レート11、12間の静電力により作動部18が負荷加速力に
抗してその無負荷位置に復帰し得る値に設定する方法が
採られる。この方法は、以下の認識に基づくものであ
る。即ち、加速度センサの製造公差、温度変化及び／又
はヒンジ部17の可撓性の老化等は、加速力負荷時におけ
るダイヤフラム構成体15の作動部18の変位量を決定する
に際して極めて重要な要素であるが、一方、作動部18が
その無負荷位置にあるときは、作動部18の無負荷位置か
らの変位量は当然ゼロであるため、上記要素は無視する
ことができる。この結果、電位VPの値を、無負荷位置に
おいて作動部18に作用する全静電力、即ち、作動部18と
容量プレート11、12間に作用する静電力のベクトル合計
値が、無負荷位置において上記軸線に沿って作動部18に
作用する加速力の合計値と大きさが等しく方向が反対と
なるように設定すれば足ることとなる。
位VPの値を、ダイヤフラム構成体15の作動部18と容量プ
レート11、12間の静電力により作動部18が負荷加速力に
抗してその無負荷位置に復帰し得る値に設定する方法が
採られる。この方法は、以下の認識に基づくものであ
る。即ち、加速度センサの製造公差、温度変化及び／又
はヒンジ部17の可撓性の老化等は、加速力負荷時におけ
るダイヤフラム構成体15の作動部18の変位量を決定する
に際して極めて重要な要素であるが、一方、作動部18が
その無負荷位置にあるときは、作動部18の無負荷位置か
らの変位量は当然ゼロであるため、上記要素は無視する
ことができる。この結果、電位VPの値を、無負荷位置に
おいて作動部18に作用する全静電力、即ち、作動部18と
容量プレート11、12間に作用する静電力のベクトル合計
値が、無負荷位置において上記軸線に沿って作動部18に
作用する加速力の合計値と大きさが等しく方向が反対と
なるように設定すれば足ることとなる。
ここで、ダイヤフラム構成体15の作動部18と一方の容
量プレート11、12間の静電力FEは以下の式によって与え
られる。
量プレート11、12間の静電力FEは以下の式によって与え
られる。
FE＝ε０AV2／2D2 ここで、Ａは、一方の容量プレートの有効面積であ
り、ε０は、比誘電率であり、Ｖは、作動部18と一方の
容量プレート間の電位差であり、Ｄは、作動部18と一方
の容量プレート間の距離である。
り、ε０は、比誘電率であり、Ｖは、作動部18と一方の
容量プレート間の電位差であり、Ｄは、作動部18と一方
の容量プレート間の距離である。
作動部18がその無負荷位置にあるとき、即ち、両プレ
ート11、12間の中央に位置するとき、全静電力FEは加速
力Fg（質量ｍと加速度ｇの積）と等しく、且つ、静電力
のベクトル合計値（作動部18と容量プレート12間の静電
力FE1と、作動部18と容量プレート11間の静電力FE2との
差）に等しい。また、静電力FE1は、作動部18と容量プ
レート12間の電圧V1に比例し、静電力FE2は、作動部18
と容量プレート11間の電圧V2に比例する。さらに、V2＝
VT−V1であるので、本実施例におけるように、A1＝A2で
あり、D1＝D2であるならば、以下の式が得られる。
ート11、12間の中央に位置するとき、全静電力FEは加速
力Fg（質量ｍと加速度ｇの積）と等しく、且つ、静電力
のベクトル合計値（作動部18と容量プレート12間の静電
力FE1と、作動部18と容量プレート11間の静電力FE2との
差）に等しい。また、静電力FE1は、作動部18と容量プ
レート12間の電圧V1に比例し、静電力FE2は、作動部18
と容量プレート11間の電圧V2に比例する。さらに、V2＝
VT−V1であるので、本実施例におけるように、A1＝A2で
あり、D1＝D2であるならば、以下の式が得られる。
上記式より導かれるように、加速度ｇは、作動部18の
電位VPに対して線形関係となるため、電位VPの値から加
速度ｇを容易に決定することが可能となる。
電位VPに対して線形関係となるため、電位VPの値から加
速度ｇを容易に決定することが可能となる。
尚、上記加速度センサを用いた加速度計において、作
動部18に印加する直流電圧を制御する制御信号を直接用
いて上記制御を行い、この制御信号をデジタル信号に変
換した場合、その誤差が最も重要性の低いデータビット
に対応する程度のものであっても、加速度計により得ら
れる測定値には極めて重大な誤差が含まれることとな
る。
動部18に印加する直流電圧を制御する制御信号を直接用
いて上記制御を行い、この制御信号をデジタル信号に変
換した場合、その誤差が最も重要性の低いデータビット
に対応する程度のものであっても、加速度計により得ら
れる測定値には極めて重大な誤差が含まれることとな
る。
第２図は、上記問題点を考慮した加速度計の加速度セ
ンサ駆動回路の一例を示している。図において、第１図
に示す要素と対応する要素は同一符号にて示されてい
る。駆動回路30は、オシレータ31を有しており、該オシ
レータ31は、所定周波数の交流電流を発生させる。オシ
レータ31の出力は、トランス32及びコンデンサ33、34を
介してそれぞれ容量プレート11、12の端子21、22に接続
される。また、端子21、22は、それぞれ抵抗R2、R1を介
して接地されている一方、電圧VTが端子21、従って容量
プレート11に印加されている。ダイヤフラム構成体15の
作動部18と電気的に接続された端子23は、増幅器35に接
続されている。尚、この増幅器35は、トランスインピー
ダンス増幅器として構成してもよい。増幅器35は、作動
部18に流入流出する電流（容量プレート11、12内を流れ
る交流電流の作用により発生する）の変化を電圧変化に
変換して電圧vNとして出力する。この電圧vNは、復調器
36に供給され、ライン37を介して復調器36に供給される
オシレータ31の発信出力である交流電流による復調され
る。増幅器35及び復調器36は、公知の方法により、復調
器36からの出力信号、即ち、直流電圧vNが、負荷された
加速力に抗して作動部18をその無負荷位置に復帰させる
のに必要なレベルとなるように調整される。
ンサ駆動回路の一例を示している。図において、第１図
に示す要素と対応する要素は同一符号にて示されてい
る。駆動回路30は、オシレータ31を有しており、該オシ
レータ31は、所定周波数の交流電流を発生させる。オシ
レータ31の出力は、トランス32及びコンデンサ33、34を
介してそれぞれ容量プレート11、12の端子21、22に接続
される。また、端子21、22は、それぞれ抵抗R2、R1を介
して接地されている一方、電圧VTが端子21、従って容量
プレート11に印加されている。ダイヤフラム構成体15の
作動部18と電気的に接続された端子23は、増幅器35に接
続されている。尚、この増幅器35は、トランスインピー
ダンス増幅器として構成してもよい。増幅器35は、作動
部18に流入流出する電流（容量プレート11、12内を流れ
る交流電流の作用により発生する）の変化を電圧変化に
変換して電圧vNとして出力する。この電圧vNは、復調器
36に供給され、ライン37を介して復調器36に供給される
オシレータ31の発信出力である交流電流による復調され
る。増幅器35及び復調器36は、公知の方法により、復調
器36からの出力信号、即ち、直流電圧vNが、負荷された
加速力に抗して作動部18をその無負荷位置に復帰させる
のに必要なレベルとなるように調整される。
復調器36からの出力信号は、ライン38、ローパスフィ
ルタ39、量子化器40及び抵抗41を介して量子化制御さ
れ、作動部18の端子23へと供給される。尚、量子化制御
された量子化器40からの出力42は、公知の表示装置等に
供給され、量子化制御された出力信号の値、即ち、加速
度ｇの値が所望も態様において表示されることとなる。
ルタ39、量子化器40及び抵抗41を介して量子化制御さ
れ、作動部18の端子23へと供給される。尚、量子化制御
された量子化器40からの出力42は、公知の表示装置等に
供給され、量子化制御された出力信号の値、即ち、加速
度ｇの値が所望も態様において表示されることとなる。
第３図は、第２図に示す量子化器40の具体的構成の一
例を示している。復調器36からの出力電圧VNが、比較器
50の一方の入力端子に供給されており、一方、カウンタ
52及びデコーダ53によりその作動を制御されるランプジ
ェネレータ51により生起されるランプ電圧が比較器50の
他方の入力端子に供給されている。比較器50は、復調器
36からの出力電圧VNと正確に制御された周期を有するラ
ンプ電圧波形とを比較し、パルス幅が変調されたパルス
信号（以下、PWM信号と称する）を出力する。このパル
ス信号は、Ｄ−フリップフロップ型の量子化器54によ
り、カウンタ52及びデコーダ53を作動させるクロックと
同期される。尚、量子化器54は、デコーダ53によりその
動作を制御される。この同期信号vNは、ダイヤフラム構
成体15の作動部18をその無負荷位置に復帰させるための
復帰電圧を得るために用いられるとともに、デコーダ53
によりその動作を制御されるアップダウンカウンタ55の
制御信号として用いられる。
例を示している。復調器36からの出力電圧VNが、比較器
50の一方の入力端子に供給されており、一方、カウンタ
52及びデコーダ53によりその作動を制御されるランプジ
ェネレータ51により生起されるランプ電圧が比較器50の
他方の入力端子に供給されている。比較器50は、復調器
36からの出力電圧VNと正確に制御された周期を有するラ
ンプ電圧波形とを比較し、パルス幅が変調されたパルス
信号（以下、PWM信号と称する）を出力する。このパル
ス信号は、Ｄ−フリップフロップ型の量子化器54によ
り、カウンタ52及びデコーダ53を作動させるクロックと
同期される。尚、量子化器54は、デコーダ53によりその
動作を制御される。この同期信号vNは、ダイヤフラム構
成体15の作動部18をその無負荷位置に復帰させるための
復帰電圧を得るために用いられるとともに、デコーダ53
によりその動作を制御されるアップダウンカウンタ55の
制御信号として用いられる。
上記量子化器40の動作を以下に説明する。
ランプジェネレータ51はのこぎり波を出力し、その最
小値は、復調器36のマイナス側の最大値に設定されてお
り、その最大値は、復調器36のプラス側の最大値に設定
されている。従って、PWM信号のデューティサイクル
は、復調器36の出力信号に比例することとなる。
小値は、復調器36のマイナス側の最大値に設定されてお
り、その最大値は、復調器36のプラス側の最大値に設定
されている。従って、PWM信号のデューティサイクル
は、復調器36の出力信号に比例することとなる。
また、アップダウンカウンタ55は、同期PWM信号によ
り制御されるので、その出力信号（データアウト信号）
の周波数は、復帰信号vNのデューティサイクルに比例す
ることとなる。復帰信号vNは、ローパスフィルタを介し
て作動部18の端子23に供給してもよいし、フィルタを介
さずに直接端子23に供給してもよい。いずれの場合にお
いても、復帰信号又は復帰電圧の実効値は、負荷された
加速力情報を含むこととなる。ここで、復帰信号の実効
値はそのデューティサイクルに比例するので、アップダ
ウンカウンタ55からのデータアウト信号の周波数は測定
された加速力に比例することとなる。
り制御されるので、その出力信号（データアウト信号）
の周波数は、復帰信号vNのデューティサイクルに比例す
ることとなる。復帰信号vNは、ローパスフィルタを介し
て作動部18の端子23に供給してもよいし、フィルタを介
さずに直接端子23に供給してもよい。いずれの場合にお
いても、復帰信号又は復帰電圧の実効値は、負荷された
加速力情報を含むこととなる。ここで、復帰信号の実効
値はそのデューティサイクルに比例するので、アップダ
ウンカウンタ55からのデータアウト信号の周波数は測定
された加速力に比例することとなる。
尚、復帰信号及びデータアウト信号を得るための上記
構成は、加速度計全体の閉ループシステムの一部を構成
するものであるので、実際においては、ランプジェネレ
ータの出力レベル及び復調器の出力レベルは精密に制御
される必要はない。即ち、全体の閉ループシステムにお
いて、所定の負荷加速力に体して作動部18をその無負荷
位置に復帰させるのに必要なパルス幅は、自動的に調整
される。また、作動部18に印加される電圧に誤差がある
と、この誤差は復調器36の出力VNに現れるので、システ
ムにはメモリが組み込まれており、作動部18が無負荷位
置に正確に復帰しない場合には、量子化器54により復帰
信号のデューティサイクルを調整するように構成されて
いる。
構成は、加速度計全体の閉ループシステムの一部を構成
するものであるので、実際においては、ランプジェネレ
ータの出力レベル及び復調器の出力レベルは精密に制御
される必要はない。即ち、全体の閉ループシステムにお
いて、所定の負荷加速力に体して作動部18をその無負荷
位置に復帰させるのに必要なパルス幅は、自動的に調整
される。また、作動部18に印加される電圧に誤差がある
と、この誤差は復調器36の出力VNに現れるので、システ
ムにはメモリが組み込まれており、作動部18が無負荷位
置に正確に復帰しない場合には、量子化器54により復帰
信号のデューティサイクルを調整するように構成されて
いる。
第４図は、本発明の他の実施例に係る加速度計の加速
度センサ駆動回路を示している。この実施例において
は、作動部18に供給される復帰信号電圧及び位置検出電
圧が結合されて１つの信号が形成される、直流電力源60
より必要な電力が、スイッチ62、63、64及び65から構成
されるスイッチユニット61に供給される。スイッチ62乃
至65は、それぞれ対応する抵抗Ｒと並列に接続されてお
り、後述する態様においてスイッチコントローラ66によ
り制御される。
度センサ駆動回路を示している。この実施例において
は、作動部18に供給される復帰信号電圧及び位置検出電
圧が結合されて１つの信号が形成される、直流電力源60
より必要な電力が、スイッチ62、63、64及び65から構成
されるスイッチユニット61に供給される。スイッチ62乃
至65は、それぞれ対応する抵抗Ｒと並列に接続されてお
り、後述する態様においてスイッチコントローラ66によ
り制御される。
スイッチユニット61からのパルス出力67は作動部18に
供給され、一方、基準電圧VREF及び接地電圧はそれぞれ
対応する容量プレート12、11に変圧器68の対応する１次
巻線を介して印加されている。また、変圧器68の２次巻
線は増幅器69に接続されており、増幅器69の出力端子は
復調器70の一方の入力端子に接続されている。一方、ラ
イン71を介してスイッチユニット61のパルス出力67が復
調器70の他方の入力端子に入力されている。復調器70の
出力は、スイッチコントローラ66に入力されており、コ
ントローラ66は、復調器70の出力に基づいて、且つ、所
定のプロトコルに従ってスイッチ61乃至65を制御する。
供給され、一方、基準電圧VREF及び接地電圧はそれぞれ
対応する容量プレート12、11に変圧器68の対応する１次
巻線を介して印加されている。また、変圧器68の２次巻
線は増幅器69に接続されており、増幅器69の出力端子は
復調器70の一方の入力端子に接続されている。一方、ラ
イン71を介してスイッチユニット61のパルス出力67が復
調器70の他方の入力端子に入力されている。復調器70の
出力は、スイッチコントローラ66に入力されており、コ
ントローラ66は、復調器70の出力に基づいて、且つ、所
定のプロトコルに従ってスイッチ61乃至65を制御する。
以下に、上記構成に係る駆動回路の動作を説明する。
上記駆動回路を有する加速度計の作動時において、パ
ルス出力信号67の平均値は、加速力が負荷されていない
無負荷時にはVREF/2となる。これは、パルス出力波形が
VREF/2に関して対称となるからである。従って、このと
き作動部18に負荷される全静電力（ベクトル合計値）は
ゼロとなる。一方、作動部18に加速力が負荷されると、
復調器70により、作動部18と容量プレート11間及び作動
部18と容量プレート12間の静電容量の不均衡、即ち、エ
ラーが検出され、パルス出力67の位相切換が実行される
とともに、この位相切換が行われたパルス出力67は作動
部18に供給される。この結果、負荷された加速力の方向
に応じて電圧レベルVREF/2に対してプラス側又はマイナ
ス側に少なくとも１つのパルスが追加されることとな
り、この追加パルスの持続時間に応じた静電器（ベクト
ル合計値）が作動部18に作用することとなる。作動部18
に入力されるパルス出力67、即ち、エラー信号は、復調
器70にも入力されるので、このエラー信号の極生は復調
器70において保持される。尚、位相切換が行われたパル
ス出力（エラー信号）は、端子Ａを介して駆動回路外部
へ出力される。
ルス出力信号67の平均値は、加速力が負荷されていない
無負荷時にはVREF/2となる。これは、パルス出力波形が
VREF/2に関して対称となるからである。従って、このと
き作動部18に負荷される全静電力（ベクトル合計値）は
ゼロとなる。一方、作動部18に加速力が負荷されると、
復調器70により、作動部18と容量プレート11間及び作動
部18と容量プレート12間の静電容量の不均衡、即ち、エ
ラーが検出され、パルス出力67の位相切換が実行される
とともに、この位相切換が行われたパルス出力67は作動
部18に供給される。この結果、負荷された加速力の方向
に応じて電圧レベルVREF/2に対してプラス側又はマイナ
ス側に少なくとも１つのパルスが追加されることとな
り、この追加パルスの持続時間に応じた静電器（ベクト
ル合計値）が作動部18に作用することとなる。作動部18
に入力されるパルス出力67、即ち、エラー信号は、復調
器70にも入力されるので、このエラー信号の極生は復調
器70において保持される。尚、位相切換が行われたパル
ス出力（エラー信号）は、端子Ａを介して駆動回路外部
へ出力される。
第５図は、プラス側及びマイナス側への加速力が負荷
されたときのエラー信号67の一例を示している。しかし
ながら、第6A図、第6B図及び第6C図に示す出力波形を用
いることがより好ましい。即ち、第6A図乃至第6C図に示
す出力波形を用いることにより、スイッチユニット61及
びスイッチコントローラ66の構成及び動作を著しく簡素
化することが可能となるものである。ここで、第6A図
は、加速力が負荷されていないときの出力波形を示して
おり、第6B図は、プラス側に加速力が負荷されていると
きの出力波形を示しており、第6C図は、マイナス側に加
速力が負荷されているときの出力波形を示している。
尚、第6A図乃至第6C図に示す出力波形により、スイッチ
コントローラ66の構成及び動作態様は明らかであるの
で、その具体的説明は省略する。
されたときのエラー信号67の一例を示している。しかし
ながら、第6A図、第6B図及び第6C図に示す出力波形を用
いることがより好ましい。即ち、第6A図乃至第6C図に示
す出力波形を用いることにより、スイッチユニット61及
びスイッチコントローラ66の構成及び動作を著しく簡素
化することが可能となるものである。ここで、第6A図
は、加速力が負荷されていないときの出力波形を示して
おり、第6B図は、プラス側に加速力が負荷されていると
きの出力波形を示しており、第6C図は、マイナス側に加
速力が負荷されているときの出力波形を示している。
尚、第6A図乃至第6C図に示す出力波形により、スイッチ
コントローラ66の構成及び動作態様は明らかであるの
で、その具体的説明は省略する。
尚、作動部18をその無負荷位置に復帰させるための電
位は、作動部18に供給されるパルス出力67（エラー信
号）のパルス列の時間平均値により与えられることとな
る。
位は、作動部18に供給されるパルス出力67（エラー信
号）のパルス列の時間平均値により与えられることとな
る。
以上、本発明を実施例に基づいて説明してきたが、本
発明は、上記実施例の構成に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲に含まれる全ての変形、変更を含む
ものであり、従って、特許請求の範囲に記載した要件を
満足する全ての構成は本発明に含まれるのである。
発明は、上記実施例の構成に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲に含まれる全ての変形、変更を含む
ものであり、従って、特許請求の範囲に記載した要件を
満足する全ての構成は本発明に含まれるのである。
例えば、実施例は、特定の構成を有する加速度センサ
及びその駆動回路から成る加速度計に関して説明されて
いるが、本発明はこれに限定されるものではない。
及びその駆動回路から成る加速度計に関して説明されて
いるが、本発明はこれに限定されるものではない。
［効 果］ 本発明においては、容量プレート間に弾性的に介挿さ
れたダイヤフラムが加速力によりその無負荷位置から変
位し、この変位により、ダイヤフラムの電位が変化す
る。ここで、この電位変化量に比例する電位をダイヤフ
ラムに形成するための制御信号がダイヤフラムに供給さ
れ、ダイヤフラムをその無負荷位置に復帰させる一方、
このときの制御信号に基づいて負荷された加速力が決定
されるので、信頼性の高い測定値を得ることが可能とな
る。
れたダイヤフラムが加速力によりその無負荷位置から変
位し、この変位により、ダイヤフラムの電位が変化す
る。ここで、この電位変化量に比例する電位をダイヤフ
ラムに形成するための制御信号がダイヤフラムに供給さ
れ、ダイヤフラムをその無負荷位置に復帰させる一方、
このときの制御信号に基づいて負荷された加速力が決定
されるので、信頼性の高い測定値を得ることが可能とな
る。
第１図は、本発明の実施例に係る加速度計に用いられる
加速度センサを示す断面図であり、第２図は、第１図に
示す加速度センサを作動させる一の実施例に係る駆動回
路を示す回路図であり、第３図は、第２図に示す駆動回
路に用いられる量子化器の構成を示すブロック図であ
り、第４図は、第１図に示す加速度センサを作動させる
他の実施例に係る駆動回路を示す回路図であり、第5A図
及び第5B図は、それぞれ第４図に示す駆動回路に用いら
れるエラー信号を示す波形図であり、第6A図、第6B図及
び第6C図は、それぞれ第４図に示す駆動回路に用いられ
るエラー信号を示す波形図である。 11,12……容量プレート 18……作動部 31……発振器 35……増幅器 36……復調器 40……量子化器 61……スイッチユニット 66……スイッチコントローラ 70……復調器
加速度センサを示す断面図であり、第２図は、第１図に
示す加速度センサを作動させる一の実施例に係る駆動回
路を示す回路図であり、第３図は、第２図に示す駆動回
路に用いられる量子化器の構成を示すブロック図であ
り、第４図は、第１図に示す加速度センサを作動させる
他の実施例に係る駆動回路を示す回路図であり、第5A図
及び第5B図は、それぞれ第４図に示す駆動回路に用いら
れるエラー信号を示す波形図であり、第6A図、第6B図及
び第6C図は、それぞれ第４図に示す駆動回路に用いられ
るエラー信号を示す波形図である。 11,12……容量プレート 18……作動部 31……発振器 35……増幅器 36……復調器 40……量子化器 61……スイッチユニット 66……スイッチコントローラ 70……復調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01P 15/13 G01P 15/125 G01G 7/06 G01L 1/08
Claims (6)
- 【請求項１】相互に所定距離離間して平行に配される第
１及び第２の主面を有する第１及び第２の容量プレート
と、板状の充電可能なダイヤフラムと、前記所定距離内
に前記ダイヤフラムを前記第１及び第２の主面に平行に
配するとともに、前記ダイヤフラムに負荷される加速力
に応答して前記ダイヤフラムが実質的に中央の無負荷位
置から前記加速力の方向に応じて前記第１または第２の
主面の方向に変位するように、前記ダイヤフラムを弾性
的に支持する支持手段と、を有する少なくとも１つの加
速度センサと、 前記第１及び第２の容量プレート間に電位差を形成し、
これにより、前記第１プレートと前記ダイヤフラム間及
び前記第２プレートと前記ダイヤフラム間にそれぞれ電
界を形成し、この電界により前記ダイヤフラムの前記無
負荷位置からの前記変位の大きさ及び方向に依存した大
きさ及び極性を有する前記ダイヤフラムの電位変動が生
じることとなり、さらに、前記第１及び第２の容量プレ
ートに両容量プレート間の電位差が実質的に一定となる
ように直流電圧を印加する直流電圧印加手段を含んでい
る、電位差形成手段と、 前記ダイヤフラムの前記電位変化を評価し、前記電位変
化に比例するとともに前記第１の容量プレートと前記ダ
イヤフラムの間及び前記第２の容量プレートと前記ダイ
ヤフラムの間に形成される静電力によって前記ダイヤフ
ラムが前記加速力に抗して前記無負荷位置に復帰するよ
うな第１の電位を前記ダイヤフラムに形成するための制
御信号を前記ダイヤフラムに供給する評価手段と、 前記評価手段に含まれ、少なくとも２つの電圧レベル間
において交互に変化するパルスの列を発生するパルス列
発生手段と、を有し、 前記パルスの長さ、持続時間及び極性は、前記パルスの
時間平均値が、前記ダイヤフラム上での第１の電位を実
質的に形成するように決定され、 前記パルス列発生手段が、直流電圧源と、前記直流電圧
源に接続されるとともに前記ダイヤフラムに接続する出
力を有するスイッチ手段と、前記パルス列が前記出力に
現われるように前記スイッチ手段を制御する制御手段と
を有しており、 前記評価手段が、前記パルス列が前記第１及び第２の容
量プレートの電位に与える影響を検出するとともにこの
影響を示す信号を出力する検出手段と、前記検出手段か
ら出力される前記信号を前記パルス列により復調する復
調手段と、この復調された信号を前記制御手段に供給す
る供給手段とをさらに有しており、前記制御手段が前記
復調された信号の値に基づいて前記パルス列の波形を制
御することを特徴とする加速度計。 - 【請求項２】前記直流電圧印加手段は、前記第１及び第
２の容量プレートに両容量プレート間の電位差が実質的
に一定となるように直流電圧を印加するとともに、所定
の同一周波数を有し位相が反対の第１及び第２の交流電
圧を前記第１及び第２の容量プレートにそれぞれ印加す
るものであり、 前記評価手段は、前記電位変化に応答して前記ダイヤフ
ラムに流入及び／または前記ダイヤフラムから流出する
交流電流を前記パルス列に変換する変換手段を有する請
求項１に記載の加速度計。 - 【請求項３】前記変換手段が、前記交流電流を入力とし
て第３の交流電圧を出力する増幅器と、前記第３の交流
電圧を前記第１及び第２の交流電圧の一方により復調し
てエラー信号を出力するエラー信号出力手段と、前記エ
ラー信号を前記パルス列に量子化する量子化手段とを有
する請求項２に記載の加速度計。 - 【請求項４】相互に所定距離離間して平行に配される第
１及び第２の面を有する第１及び第２の容量プレート
と、前記所定距離内において前記第１及び第２の面に平
行に配されるとともに、負荷される加速力に応答して実
質的に中央の無負荷位置から前記加速度の方向に応じて
前記第１または第２の主面の方向に変位するように弾性
的に支持される充電可能なダイヤフラムと、を有する少
なくとも１つの加速度センサを作動させる装置であっ
て、 前記第１及び第２の容量プレート間に電位差を形成し、
これにより、前記第１プレートと前記ダイヤフラム間及
び前記第２プレートと前記ダイヤフラム間にそれぞれ電
界を形成し、この電界により前記ダイヤフラムの前記無
負荷位置からの前記変位の大きさ及び方向に依存した大
きさ及び極性を有する前記ダイヤフラムの電位変動が生
じることとなり、さらに、前記第１及び第２の容量プレ
ートに両容量プレート間の電位差が実質的に一定となる
ように直流電圧を印加する直流電圧印加手段を含んでい
る、電位差形成手段と、 前記ダイヤフラムの前記電位変化を評価し、前記電位変
化に比例するとともに前記第１の容量プレートと前記ダ
イヤフラムの間及び前記第２の容量プレートと前記ダイ
ヤフラムの間に形成される静電力によって前記ダイヤフ
ラムが前記加速力に抗して前記無負荷位置に復帰するよ
うな第１の電位を前記ダイヤフラムに形成するための制
御信号を前記ダイヤフラムに供給する評価手段と、 前記評価手段に含まれ、少なくとも２つの電圧レベル間
において交互に変化するパルスの列を発生するパルス列
発生手段と、を有し、 前記パルスの長さ、持続時間及び極性は、前記パルスの
時間平均値が、前記ダイヤフラム上での第１の電位を実
質的に形成するように決定され、 前記パルス列発生手段が、直流電圧源と、前記直流電圧
源に接続されるとともに前記ダイヤフラムに接続する出
力を有するスイッチ手段と、前記パルス列が前記出力に
現われるように前記スイッチ手段を制御する制御手段と
を有しており、 前記評価手段が、前記パルス列が前記第１及び第２の容
量プレートの電位に与える影響を検出するとともにこの
影響を示す信号を出力する検出手段と、前記検出手段か
ら出力される前記信号を前記パルス列により復調する復
調手段と、この復調された信号を前記制御手段に供給す
る供給手段とをさらに有しており、前記制御手段が前記
復調された信号の値に基づいて前記パルス列の波形を制
御することを特徴とする装置。 - 【請求項５】前記直流電圧印加手段は、前記第１及び第
２の容量プレートに両容量プレート間の電位差が実質的
に一定となるように直流電圧を印加するとともに、所定
の同一の周波数を有し位相が反対の第１及び第２の交流
電圧を前記第１及び第２の容量プレートにそれぞれ印加
するものであり、 前記評価手段は、前記電位変化に応答して前記ダイヤフ
ラムに流入及び／または前記ダイヤフラムから流出する
交流電流を前記パルス列に変換する変換手段を有する請
求項４に記載の装置。 - 【請求項６】前記変換手段が、前記交流電流を入力とし
て第３の交流電圧を出力する増幅器と、前記第３の交流
電圧を前記第１及び第２の交流電圧の一方により復調し
てエラー信号を出力するエラー信号出力手段と、前記エ
ラー信号を前記パルス列に量子化する量子化手段とを有
する請求項５に記載の装置。
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