JP4690652B2 - マイクロ電子機械システム - Google Patents
マイクロ電子機械システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4690652B2 JP4690652B2 JP2003576322A JP2003576322A JP4690652B2 JP 4690652 B2 JP4690652 B2 JP 4690652B2 JP 2003576322 A JP2003576322 A JP 2003576322A JP 2003576322 A JP2003576322 A JP 2003576322A JP 4690652 B2 JP4690652 B2 JP 4690652B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- suspension ring
- forcing
- vibration
- frequency
- ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/567—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
- G01C19/5677—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially two-dimensional vibrators, e.g. ring-shaped vibrators
- G01C19/5684—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially two-dimensional vibrators, e.g. ring-shaped vibrators the devices involving a micromechanical structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
の強制器を備えたマイクロ電子機械システム(MEMS)が提供される。
が、並進運動モードに優先して、優先的に刺激される。典型的には、このシステムは、最低オーダーの撓みモードが、このシステムの作動において優先的に刺激されることを確実にするように構成されており、このことは、適当な高Qの選択、ばね構成、及びフィードバック回路における周波数選択(ループ利得/位相)によりなされる。n=2の場合においては、2θモード(及び整数の倍数のより高いオーダーのモード、すなわち、4θ、6θ、8θなど)は、振動部材(典型的には懸架リング)の第1の対称軸に沿って、互いに正反対に位置している2つの強制器を用いることにより刺激することができる。このような強制構成は、振動を維持するのに正のフィードバックが用いられていてもいなくても、有利に用いることができる。
を含むことが好ましく、1つより多い感知要素がある場合には、これらは、該振動部材の周りに、2π/pラジアンの角度方向の間隔で分布される。結果として、感知手段の出力部で取得される信号の位相は、モードのオーダー(mn)に依存する。
電極がアースに接続されており、バイアス電圧がリングに印加されているもの、又は、ac変調搬送波信号がリングに適用されているもののような代替的な回路構成を用いることができる。
Claims (16)
- 懸架リングと、前記懸架リングを共振させるように駆動する強制手段と、このような強制と外部から適用される力の結果としての前記懸架リングの振動に依存する電気出力信号を与える電気的感知手段とを含む基板を備え、前記感知手段の出力信号に依存する信号を、前記強制手段にフィードバックして、前記懸架リングの特定の撓みモードにおける振動を維持する正のフィードバック回路が形成され、前記正のフィードバック回路が、周波数依存位相シフトを導入する全通過フィルタを含み、前記位相シフトが、前記特定の撓みモードの周波数においてのみ90度に等しいことを特徴とする自己共振容量性振動リングジャイロメータであるマイクロ電子機械システム。
- 前記強制手段が、前記懸架リングの周りに2π/nラジアンの角度間隔で分布された点にほぼ等しい大きさの力を適用するためのn(ここでn≧2)個の強制器を備え、優先的に撓みモードを励振するようになった請求項1に記載のシステム。
- 前記強制手段が、前記懸架リングの第1の対称軸に沿った互いに正反対に位置している2つの点にほぼ等しい力を適用するための2つの強制器を含むようになった請求項2に記載のシステム。
- 前記2つの強制器が、前記点において反対方向に作用するほぼ等しい力を、前記懸架リングに適用するように配置された請求項3に記載のシステム。
- 前記感知手段が、p(ここで、pは整数≧1)個の感知要素を備え、
前記強制器に対して、π/nの角度方向の回転だけオフセットされたp点において前記懸架リングの振動を感知するようになった請求項2、請求項3、又は請求項4に記載のシステム。 - 前記感知手段が、前記懸架リングの周りに、2π/nラジアンの角度方向間隔で分布された複数の感知要素を備えるようになった請求項5に記載のシステム。
- 前記強制手段及び/又は前記感知手段が、少なくとも一対の電極を備え、この対の各電極がほぼ同じ長さであり、前記懸架リングのそれぞれの側に設けられて、該懸架リングと可変静電容量を形成するようになった前記請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記正のフィードバック回路が、前記感知手段の前記出力信号を位相シフトするための位相シフト手段を含み、前記懸架リングの振動を維持するフィードバック信号を与えるようになった前記請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記位相シフト手段が、所定の強制振幅に対して、前記感知手段の前記出力信号を最大にするように調整可能な位相シフトを適用するようになった請求項8に記載のシステム。
- 前記位相シフト手段が、前記強制手段に適用される信号の位相を変化させるように調整可能であり、前記懸架リングが振動するようにされた周波数において、微調整が与えられるようになった請求項8又は請求項9に記載のシステム。
- 前記正のフィードバック回路が、前記感知手段及び前記懸架リング自体以外に、如何なる周波数選択コンポーネントも含まない請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記フィルタ手段が、高域通過フィルタを含み、誘起された雑音を減衰するようになった請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記強制手段が、最初のインパルスを前記懸架リングに適用する振動開始手段を含んで、該懸架リングの振動を開始させるようになった前記請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記懸架リングが、ほぼ等しい周波数の2つの直交共振モードを維持し、モード間のあらゆる結合が機械的に増幅されるようになった前記請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記懸架リングが、周波数が密接に適合する2つの直交する振動モードを有する寸法にされた前記請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載のシステム。
- 前記強制手段が、閉ループフィードバックシステムにおいて用いられて、前記懸架リングの撓みモードを抑圧するようになった前記請求項1から請求項15までのいずれか1項に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB0206510.0A GB0206510D0 (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Micro-Electromechanical systems |
GB0206510.0 | 2002-03-20 | ||
PCT/EP2003/050073 WO2003078302A2 (en) | 2002-03-20 | 2003-03-19 | Micro-electromechanical systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005521036A JP2005521036A (ja) | 2005-07-14 |
JP4690652B2 true JP4690652B2 (ja) | 2011-06-01 |
Family
ID=9933312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003576322A Expired - Fee Related JP4690652B2 (ja) | 2002-03-20 | 2003-03-19 | マイクロ電子機械システム |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7123111B2 (ja) |
EP (1) | EP1485318A2 (ja) |
JP (1) | JP4690652B2 (ja) |
AU (1) | AU2003219168A1 (ja) |
GB (1) | GB0206510D0 (ja) |
WO (1) | WO2003078302A2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015528108A (ja) * | 2012-06-29 | 2015-09-24 | 株式会社村田製作所 | 改良された共振器 |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006006597A1 (ja) * | 2004-07-12 | 2006-01-19 | Sumitomo Precision Products | 角速度センサ |
US7543496B2 (en) * | 2006-03-27 | 2009-06-09 | Georgia Tech Research Corporation | Capacitive bulk acoustic wave disk gyroscopes |
US7434465B1 (en) * | 2006-08-07 | 2008-10-14 | Litton Systems Inc. | Ring resonator gyroscope with cylindrical ring suspension |
US7891245B2 (en) * | 2006-11-22 | 2011-02-22 | Panasonic Corporation | Inertial force sensor including a sense element, a drive circuit, a sigma-delta modulator and a signal processing circuit |
EP2092272B1 (en) * | 2006-12-15 | 2015-01-21 | Atlantic Inertial Systems Limited | Improvements in or relating to a gyroscope |
GB0625005D0 (en) * | 2006-12-15 | 2007-01-24 | Bae Systems Plc | Improvements in or relating to a gyroscope |
US7493814B2 (en) * | 2006-12-22 | 2009-02-24 | The Boeing Company | Vibratory gyroscope with parasitic mode damping |
US7836765B2 (en) * | 2007-07-31 | 2010-11-23 | The Boeing Company | Disc resonator integral inertial measurement unit |
FR2942681B1 (fr) * | 2009-02-27 | 2011-05-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif resonant micrometrique ou nanometrique a transistors |
US8115573B2 (en) * | 2009-05-29 | 2012-02-14 | Infineon Technologies Ag | Resonance frequency tunable MEMS device |
WO2011026427A1 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-10 | Kontel Data System Limited | A mems stress concentrating structure for mems sensors |
US8347729B2 (en) * | 2009-11-12 | 2013-01-08 | International Business Machines Corporation | Piezoresistive strain sensor based nanowire mechanical oscillator |
US9091544B2 (en) * | 2010-11-05 | 2015-07-28 | Analog Devices, Inc. | XY-axis shell-type gyroscopes with reduced cross-talk sensitivity and/or mode matching |
FR2969750B1 (fr) * | 2010-12-22 | 2013-02-08 | Sagem Defense Securite | Gyroscope vibrant et procede de fabrication |
US8991249B2 (en) * | 2011-05-23 | 2015-03-31 | Sagem Defense Securite | Vibrating gyroscope and treatment process |
US9523909B2 (en) | 2011-09-04 | 2016-12-20 | Maradin Technologies Ltd. | Apparatus and methods for locking resonating frequency of a miniature system |
US9611139B2 (en) | 2012-06-29 | 2017-04-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Resonator |
US8884711B2 (en) * | 2012-09-24 | 2014-11-11 | Invensense, Inc. | MEMS device oscillator loop with amplitude control |
US8890446B2 (en) * | 2012-11-14 | 2014-11-18 | Northrop Grumman Systems Corporation | Amplitude control for vibrating resonant sensors |
US20140260611A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Analog Devices, Inc. | XY-Axis Gyroscopes with Electrode Configuration for Detecting Quadrature Errors and Out-of-Plane Sense Modes |
KR101463151B1 (ko) | 2013-04-26 | 2014-11-20 | 국방과학연구소 | 정전기장 방식의 진동형 자이로스코프 |
US9709595B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-07-18 | Analog Devices, Inc. | Method and apparatus for detecting linear and rotational movement |
US9599471B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-03-21 | Analog Devices, Inc. | Dual use of a ring structure as gyroscope and accelerometer |
US10746548B2 (en) | 2014-11-04 | 2020-08-18 | Analog Devices, Inc. | Ring gyroscope structural features |
DE102015202100B4 (de) * | 2015-02-06 | 2022-05-05 | Ford Global Technologies, Llc | Dynamische Anpassung von Lagern in Kraftfahrzeugen |
US9702697B2 (en) * | 2015-02-10 | 2017-07-11 | Northrop Grumman Systems Corporation | Bias and scale-factor error mitigation in a Coriolis vibratory gyroscope system |
US9869552B2 (en) * | 2015-03-20 | 2018-01-16 | Analog Devices, Inc. | Gyroscope that compensates for fluctuations in sensitivity |
WO2016164543A1 (en) | 2015-04-07 | 2016-10-13 | Analog Devices, Inc. | Quality factor estimation for resonators |
GB2547415A (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-23 | Atlantic Inertial Systems Ltd | Inertial sensors |
EP3665437B1 (en) | 2017-08-08 | 2023-05-03 | HRL Laboratories, LLC | High quality factor mems silicon flower-of-life vibratory gyroscope |
US10578435B2 (en) | 2018-01-12 | 2020-03-03 | Analog Devices, Inc. | Quality factor compensation in microelectromechanical system (MEMS) gyroscopes |
US11041722B2 (en) | 2018-07-23 | 2021-06-22 | Analog Devices, Inc. | Systems and methods for sensing angular motion in the presence of low-frequency noise |
CN109556590B (zh) * | 2018-11-02 | 2020-05-22 | 湖南天羿领航科技有限公司 | 谐振环/多谐振环六轴惯性传感器 |
US11656077B2 (en) | 2019-01-31 | 2023-05-23 | Analog Devices, Inc. | Pseudo-extensional mode MEMS ring gyroscope |
IT201900017546A1 (it) * | 2019-09-30 | 2021-03-30 | St Microelectronics Srl | Dispositivo a pulsante mems resistente all'acqua, dispositivo di ingresso comprendente il dispositivo a pulsante mems e apparecchio elettronico |
JP7451837B2 (ja) | 2019-10-28 | 2024-03-19 | 国立大学法人東北大学 | 振動子および振動子におけるq値のトリミング方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62242802A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-23 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | 測定用調波発振器 |
JPH0861961A (ja) * | 1994-06-03 | 1996-03-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 角速度検出装置 |
JPH0861958A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 振動ジャイロおよび振動ジャイロの検査装置 |
JPH08105747A (ja) * | 1994-10-05 | 1996-04-23 | Aisin Seiki Co Ltd | 振動子駆動装置 |
JPH09250930A (ja) * | 1996-03-15 | 1997-09-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 角速度検出装置 |
US5817940A (en) * | 1996-03-14 | 1998-10-06 | Aisin Seiki Kabishiki Kaisha | Angular rate detector |
GB2335273A (en) * | 1998-03-14 | 1999-09-15 | British Aerospace | A two axis gyroscope |
JP2001183137A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロ装置 |
US6276205B1 (en) * | 1998-09-12 | 2001-08-21 | The Secretary Of State For Defence In Her Britanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Micro-machining |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60127434A (ja) | 1983-12-14 | 1985-07-08 | Shimadzu Corp | 振動式力検出器 |
GB8404668D0 (en) | 1984-02-22 | 1984-03-28 | Burdess J S | Gyroscopic devices |
GB8408722D0 (en) | 1984-04-04 | 1984-05-16 | Berkel Patent Nv | Sensor devices |
GB2235773B (en) | 1989-08-30 | 1993-12-22 | Schlumberger Ind Ltd | Sensors |
US5481914A (en) * | 1994-03-28 | 1996-01-09 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Electronics for coriolis force and other sensors |
GB2338781B (en) | 1998-03-14 | 2002-04-03 | British Aerospace | A gyroscope |
JP3603746B2 (ja) * | 2000-05-02 | 2004-12-22 | 株式会社村田製作所 | 振動子 |
-
2002
- 2002-03-20 GB GBGB0206510.0A patent/GB0206510D0/en not_active Ceased
-
2003
- 2003-03-19 EP EP03714964A patent/EP1485318A2/en not_active Withdrawn
- 2003-03-19 US US10/507,113 patent/US7123111B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-19 WO PCT/EP2003/050073 patent/WO2003078302A2/en active Application Filing
- 2003-03-19 JP JP2003576322A patent/JP4690652B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-03-19 AU AU2003219168A patent/AU2003219168A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62242802A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-23 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | 測定用調波発振器 |
US4739285A (en) * | 1986-03-20 | 1988-04-19 | U.S. Philips Corporation | Oscillator having all-pass filter with resistance bridge for detecting physical parameters |
JPH0861961A (ja) * | 1994-06-03 | 1996-03-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 角速度検出装置 |
US5587529A (en) * | 1994-06-03 | 1996-12-24 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Angular rate detector |
JPH0861958A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 振動ジャイロおよび振動ジャイロの検査装置 |
US5731519A (en) * | 1994-08-24 | 1998-03-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Oscillation gyro and an inspection apparatus therefor |
JPH08105747A (ja) * | 1994-10-05 | 1996-04-23 | Aisin Seiki Co Ltd | 振動子駆動装置 |
US5817940A (en) * | 1996-03-14 | 1998-10-06 | Aisin Seiki Kabishiki Kaisha | Angular rate detector |
JPH09250930A (ja) * | 1996-03-15 | 1997-09-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 角速度検出装置 |
GB2335273A (en) * | 1998-03-14 | 1999-09-15 | British Aerospace | A two axis gyroscope |
US6276205B1 (en) * | 1998-09-12 | 2001-08-21 | The Secretary Of State For Defence In Her Britanic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Micro-machining |
JP2001183137A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Murata Mfg Co Ltd | ジャイロ装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015528108A (ja) * | 2012-06-29 | 2015-09-24 | 株式会社村田製作所 | 改良された共振器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003078302A2 (en) | 2003-09-25 |
GB0206510D0 (en) | 2002-05-01 |
JP2005521036A (ja) | 2005-07-14 |
US7123111B2 (en) | 2006-10-17 |
WO2003078302A3 (en) | 2004-05-13 |
US20050104675A1 (en) | 2005-05-19 |
AU2003219168A1 (en) | 2003-09-29 |
EP1485318A2 (en) | 2004-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4690652B2 (ja) | マイクロ電子機械システム | |
Juneau et al. | Dual axis operation of a micromachined rate gyroscope | |
US7051590B1 (en) | Structure for attenuation or cancellation of quadrature error | |
US6289733B1 (en) | Planar vibratory gyroscopes | |
Ayazi et al. | A HARPSS polysilicon vibrating ring gyroscope | |
US6718823B2 (en) | Pulse width modulation drive signal for a MEMS gyroscope | |
US8794068B2 (en) | Non-degenerate mode MEMS gyroscope | |
JP2005527783A (ja) | 電子整列および同調を有するマイクロジャイロスコープ | |
US6860151B2 (en) | Methods and systems for controlling movement within MEMS structures | |
US10209270B2 (en) | Inertial sensors | |
KR100267815B1 (ko) | 진동자이로스코프 | |
US10809061B2 (en) | Vibratory gyroscope including a plurality of inertial bodies | |
JPH08247772A (ja) | ミクロ機械加工されたセンサーの補償のための方法及び装置 | |
JP2002515976A (ja) | 超小型精密振動レートジャイロスコープ | |
GB2318184A (en) | Vibratory gyroscopic rate sensor | |
JP2007519925A (ja) | 電子結合を持つ微小機械加工振動ジャイロスコープ、及び方法 | |
WO2014172487A1 (en) | Continuous mode reversal for rejecting drift in gyroscopes | |
KR20210019369A (ko) | 진동 구조 자이로스코프의 잡음 성능 개선 | |
US5465620A (en) | Micromechanical vibratory gyroscope sensor array | |
US20140013845A1 (en) | Class ii coriolis vibratory rocking mode gyroscope with central fixed post | |
GB2424706A (en) | Solid-state gyroscopes | |
JPH08278146A (ja) | 振動ジャイロ | |
CN108332732B (zh) | 微机械单振子三轴陀螺仪的驱动和检测装置 | |
Parajuli et al. | A Silicon MEMS Quatrefoil Suspension Gyroscope | |
JP2006010408A (ja) | 振動ジャイロ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080229 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080310 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080609 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091005 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20091201 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20091208 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100401 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110207 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140225 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |