JP5090266B2 - Servo type accelerometer and acceleration measuring device - Google Patents

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Description

この発明は、外部から加わった入力加速度により中立位置にある質量体の位置が変位したときに、その質量体をその中立位置に戻そうとする電流を発生させて、その電流を測定することによりその入力加速度を計測する加速度計測装置に関する。 When the position of the mass body in the neutral position is displaced by the input acceleration applied from the outside, the present invention generates a current to return the mass body to the neutral position, and measures the current. We measure the input acceleration in the acceleration measuring device.

従来技術によるサーボ型加速度計について説明する。まず、図３を参照して、従来技術によるサーボ型加速度計の構造について説明する。
ハウジング１の一端にバネ２を介して質量体１０が取り付けられる。例えば、バネ２及び質量体１０はクオーツにより一体形成される。バネ２の部分は肉薄とされ弾性変形が可能とされている。質量体１０は、サーボ型加速度計に外部から加速度がかけられていない状態で、所定の中立位置に位置している。
質量体１０の両面に、トルカコイル１００が固定されている。質量体１０の両面の先端に、電極１０ａ，１０ｂが設けられている。 A servo-type accelerometer according to the prior art will be described. First, the structure of a servo accelerometer according to the prior art will be described with reference to FIG.
A mass body 10 is attached to one end of the housing 1 via a spring 2. For example, the spring 2 and the mass body 10 are integrally formed of quartz. The portion of the spring 2 is thin and can be elastically deformed. The mass body 10 is located at a predetermined neutral position with no acceleration applied to the servo accelerometer from the outside.
The ToruCa coil 100 is fixed to both surfaces of the mass body 10. Electrodes 10 a and 10 b are provided at the front ends of both surfaces of the mass body 10.

円柱状の永久磁石３は、ハウジング１に固定され、トルカコイル１００の内側に位置されている。
ハウジング１の質量体１０が取り付けられた端とは反対側の端に電極支持部４が取り付けられている。電極支持部４は、基部４ａと、基部４ａの両端から一方向に伸びる脚部４ｂ，４ｃとから成る。脚部４ｂ，４ｃは、質量体１０の先端を空隙を介して挟んでいる。脚部４ｂ，４ｃの内側にそれぞれ電極４ｄ，４ｅが設けられている。電極４ｄ，４ｅは、それぞれ質量体１０に設けられた電極１０ａ，１０ｂと対向する。
ハウジング１は、ケース５に覆われている。ケース５は、外部からの衝撃からハウジング１を保護する。 The cylindrical permanent magnet 3 is fixed to the housing 1 and is positioned inside the torquer coil 100.
The electrode support 4 is attached to the end of the housing 1 opposite to the end to which the mass body 10 is attached. The electrode support portion 4 includes a base portion 4a and leg portions 4b and 4c extending in one direction from both ends of the base portion 4a. The leg portions 4b and 4c sandwich the tip of the mass body 10 with a gap. Electrodes 4d and 4e are provided inside the leg portions 4b and 4c, respectively. The electrodes 4d and 4e are opposed to the electrodes 10a and 10b provided on the mass body 10, respectively.
The housing 1 is covered with a case 5. The case 5 protects the housing 1 from external impacts.

次に、図４を参照して、このサーボ型加速度計の動作について説明する。
サーボ型加速度計に外部から入力加速度がかかると、質量体１０は慣性によりその位置に留まろうとするが、ハウジング１はその入力加速度の影響を受けて変位する。これにより、質量体１０の、ハウジング１に対する位置は相対的に変化する。具体的には、ハウジング１を基準として見た場合、バネ２が弾性変形することにより質量体１０が傾動する。 Next, the operation of this servo accelerometer will be described with reference to FIG.
When input acceleration is applied to the servo-type accelerometer from the outside, the mass body 10 tends to stay at its position due to inertia, but the housing 1 is displaced under the influence of the input acceleration. Thereby, the position of the mass body 10 with respect to the housing 1 changes relatively. Specifically, when viewed with the housing 1 as a reference, the mass body 10 tilts due to the elastic deformation of the spring 2.

変位検出部２０は、この質量体１０のハウジング１に対する位置の変位を検出して、その変位に応じた電気信号を出力する。この例では、変位検出部２０の発振回路２１が搬送波を生成して、ホイートストンブリッジ回路である静電容量検出回路２２に供給する。静電容量検出回路２２は、電極１０ａと電極４ｄの間の静電容量と、電極１０ｂと電極４ｅの間の静電容量との差に基づいて、搬送波を振幅変調する。変調された搬送波は、復調回路２３に送られる。復調回路２３は、変調された搬送波を復調して、質量体１０のハウジング１に対する位置の変位に応じた電気信号を生成する。例えば、質量体１０のハウジング１に対する位置の変位の大きさは、その電気信号の電圧の高さに対応させられる。生成された電気信号は、増幅器３０に送られる。   The displacement detector 20 detects the displacement of the position of the mass body 10 with respect to the housing 1 and outputs an electrical signal corresponding to the displacement. In this example, the oscillation circuit 21 of the displacement detection unit 20 generates a carrier wave and supplies it to the capacitance detection circuit 22 that is a Wheatstone bridge circuit. The capacitance detection circuit 22 amplitude-modulates the carrier wave based on the difference between the capacitance between the electrode 10a and the electrode 4d and the capacitance between the electrode 10b and the electrode 4e. The modulated carrier wave is sent to the demodulation circuit 23. The demodulation circuit 23 demodulates the modulated carrier wave and generates an electrical signal corresponding to the displacement of the position of the mass body 10 with respect to the housing 1. For example, the magnitude of the displacement of the mass body 10 relative to the housing 1 is made to correspond to the voltage level of the electric signal. The generated electrical signal is sent to the amplifier 30.

増幅器３０は、電気信号を増幅して、質量体１０を所定の中立位置に戻すためのフィードバック電流を生成する。生成されたフィードバック電流は、トルカコイル１００に供給される。
トルカコイル１００は、フィードバック電流が供給されることにより、永久磁石３の磁界との関係で生じる電磁気力により質量体１０を所定の中立位置に戻そうとする。このようにして、質量体１０は所定の中立位置に位置するようにフィードバック制御される。 The amplifier 30 amplifies the electrical signal and generates a feedback current for returning the mass body 10 to a predetermined neutral position. The generated feedback current is supplied to the torquer coil 100.
The torquer coil 100 attempts to return the mass body 10 to a predetermined neutral position by the electromagnetic force generated in relation to the magnetic field of the permanent magnet 3 when the feedback current is supplied. In this way, the mass body 10 is feedback controlled so as to be positioned at a predetermined neutral position.

このときトルカコイルに流れるフィードバック電流は、入力加速度による力と逆向きで大きさが等しい力を発生させている。したがって、フィードバック電流の向きと大きさが、入力加速度を示す。電圧で加速度を出力するには、読取抵抗を用いてフィードバック電流を電圧に変換することによりできる。すなわち、増幅器３０とトルカコイル１００との間に直列に読取抵抗１１０を電気的に接続して、その読取抵抗１１０の両端での電圧を検出することにより、加速度を得ることができる。以下、この両端での電圧を、加速度出力と言う。   At this time, the feedback current flowing in the torquer coil generates a force having the same magnitude in the opposite direction to the force caused by the input acceleration. Therefore, the direction and magnitude of the feedback current indicate the input acceleration. In order to output acceleration by voltage, it is possible to convert the feedback current into voltage using a reading resistor. That is, the acceleration can be obtained by electrically connecting the reading resistor 110 in series between the amplifier 30 and the ToruCa coil 100 and detecting the voltage at both ends of the reading resistor 110. Hereinafter, the voltage at both ends is referred to as acceleration output.

ところで、地球の重力加速度等の一定の加速度が常にかかっている状態で、上述のサーボ型加速度計により微小振動加速度を計測するには、以下の２つの方法がある。
（１）Ｖ＝ＩＲというオームの法則に基づき、読取抵抗の抵抗値Ｒを大きくして、電圧Ｖで表現される加速度出力を大きくする。
（２）加速度出力から、一定の加速度に対応する電圧を除去した後に、１００倍程度に増幅して、微小振動加速度を計測する。
なお、図３及び図４に記載されたサーボ型加速度計及び加速度計測装置とは完全には一致しないが、出願時におけるサーボ型加速度計及び加速度計測装置の技術水準を示すために、下記の特許文献１から４をこの発明に関連する文献公知発明として挙げる。
実開平２−３６１２４号公報 特開平１１−１５３４７９号公報 特開２００５−１０１４５号公報 実開昭６３−１５０３７７号公報 By the way, there are the following two methods for measuring the minute vibration acceleration by the above-described servo-type accelerometer in a state where constant acceleration such as gravitational acceleration of the earth is constantly applied.
(1) Based on Ohm's law of V = IR, the resistance value R of the reading resistor is increased to increase the acceleration output expressed by the voltage V.
(2) After removing the voltage corresponding to a certain acceleration from the acceleration output, it is amplified by about 100 times to measure the minute vibration acceleration.
The servo-type accelerometer and the acceleration measurement device described in FIGS. 3 and 4 are not completely the same, but in order to show the technical level of the servo-type accelerometer and the acceleration measurement device at the time of filing, References 1 to 4 are listed as known inventions related to this invention.
Japanese Utility Model Publication No. 2-336124 Japanese Patent Laid-Open No. 11-153479 JP 2005-10145 A Japanese Utility Model Publication No. 63-150377

上記（１）に記載された方法においては、重力加速度等の一定の加速度で加速度出力が飽和しないようにするため、読取抵抗の抵抗値Ｒを十分に大きくすることはできない。例えば、サーボ型加速度計の電源電圧が１５Ｖで、重力加速度の出力電圧が５Ｖで使用されるサーボ型加速度計の場合、抵抗値Ｒは、わずか３倍までしか大きくできない。したがって、微小振動加速度を正確に計測するために、上記（１）に記載された方法を用いることはできないという問題がある。   In the method described in (1) above, the resistance value R of the reading resistor cannot be sufficiently increased in order to prevent the acceleration output from being saturated at a constant acceleration such as gravitational acceleration. For example, in the case of a servo-type accelerometer that uses a servo-type accelerometer with a power supply voltage of 15 V and an output voltage of gravitational acceleration of 5 V, the resistance value R can be increased only up to three times. Therefore, there is a problem that the method described in (1) above cannot be used to accurately measure the minute vibration acceleration.

上記（２）に記載された方法によれば、増幅度が１００倍程度と大きいため、増幅の際に生じるノイズが、その増幅度の分だけ大きくなる。このため、増幅された信号に、微小振動加速度の計測に無視することができない程大きなノイズが乗ってしまう。したがって、上記（２）に記載された方法では、微小振動加速度を正確に計測することができないという問題がある。   According to the method described in (2) above, since the amplification is as large as about 100 times, the noise generated during amplification increases by the amount of the amplification. For this reason, the amplified signal has a noise that cannot be ignored in the measurement of the minute vibration acceleration. Therefore, the method described in the above (2) has a problem that the minute vibration acceleration cannot be accurately measured.

この発明は、上述の問題を鑑みて、地球の重力加速度等の一定の加速度が常にかかっている状態で、微小振動加速度をより正確に計測することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to more accurately measure minute vibration acceleration in a state where constant acceleration such as gravitational acceleration of the earth is always applied.

この発明による加速度計測装置は、ハウジングにバネを介して支持された質量体のハウジングに対する位置の変位を検出して、その変位に応じた電気信号を生成する変位検出部と、電気信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力信号から、地球の重力加速度に対応する直流信号成分を取り出して、第１のフィードバック電流を生成するローパスフィルタと、増幅器の出力信号から、所定の周波数以上の交流信号成分を取り出して、第２のフィードバック電流を生成するハイパスフィルタと、第１のフィードバック電流が供給されることにより生じる電磁気力により質量体を中立位置に戻す第一トルカコイルと、第２のフィードバック電流が供給されることにより生じる電磁気力により質量体を中立位置に戻す第二トルカコイルと、第一トルカコイルに直列に接続された第一読取抵抗と、第二トルカコイルに直列に接続された第二読取抵抗と、第一読取抵抗の両端の電圧及び／又は第二読取抵抗の両端の電圧を計測することにより、サーボ型加速度計にかかった加速度を計測する加速度計測部と、を含み、第二読取抵抗の抵抗値は、第一読取抵抗の抵抗値よりも大きい。 An acceleration measuring apparatus according to the present invention detects a displacement of a position of a mass body supported by a housing via a spring and generates an electric signal corresponding to the displacement, and amplifies the electric signal. An amplifier, a DC signal component corresponding to the gravitational acceleration of the earth from the output signal of the amplifier, a low-pass filter that generates a first feedback current, and an AC signal component having a predetermined frequency or more from the output signal of the amplifier A high-pass filter that takes out and generates a second feedback current, a first torquer coil that returns the mass body to a neutral position by an electromagnetic force generated by supplying the first feedback current, and a second feedback current are supplied. a second Torukakoiru back to the neutral position the mass body by an electromagnetic force generated by Rukoto first Torukako The first reading resistor connected in series to the first reading resistor, the second reading resistor connected in series to the second ToruCa coil, the voltage across the first reading resistor and / or the voltage across the second reading resistor are measured. Thus, the acceleration measuring unit that measures the acceleration applied to the servo-type accelerometer, and the resistance value of the second reading resistor is larger than the resistance value of the first reading resistor .

この発明によるサーボ型加速度計は、地球の重力加速度等の一定の加速度に対応する直流信号成分を含む第１のフィードバック電流を生成するローパスフィルタと、微小振動加速度に対応する交流信号成分を含む第２のフィードバック電流を生成するハイパスフィルタとを備えることにより、第２のフィードバック電流の読取抵抗の抵抗値を大きくすることができ、これにより微小振動加速度をより正確に計測することができる。   The servo-type accelerometer according to the present invention includes a low-pass filter that generates a first feedback current including a DC signal component corresponding to a constant acceleration such as gravitational acceleration of the earth, and a first AC signal component corresponding to a minute vibration acceleration. By providing the high-pass filter that generates the feedback current of 2, the resistance value of the reading resistance of the second feedback current can be increased, and thereby the minute vibration acceleration can be measured more accurately.

［サーボ型加速度計］
この発明によるサーボ型加速度計の一実施例について説明する。まず、図１を参照して、サーボ型加速度計の構造について説明する。図１では、図３と対応する部分には同一符号を付けている。
ハウジング１の一端にバネ２を介して質量体１０が取り付けられる。例えば、バネ２及び質量体１０はクオーツにより一体形成される。バネ２の部分は肉薄とされ弾性変形が可能とされている。質量体１０は、サーボ型加速度計に外部から加速度がかけられていない状態で、所定の中立位置に位置している。 [Servo type accelerometer]
An embodiment of a servo accelerometer according to the present invention will be described. First, the structure of the servo accelerometer will be described with reference to FIG. In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG.
A mass body 10 is attached to one end of the housing 1 via a spring 2. For example, the spring 2 and the mass body 10 are integrally formed of quartz. The portion of the spring 2 is thin and can be elastically deformed. The mass body 10 is located at a predetermined neutral position with no acceleration applied to the servo accelerometer from the outside.

質量体１０の両面に、第一トルカコイル６０及び第二トルカコイル７０が固定されている。この例では、第一トルカコイル６０及び第二トルカコイル７０のそれぞれは、同一の軸を中心として円筒状に巻かれている。そして、第一トルカコイル６０及び第二トルカコイル７０は二段重ねになって質量体１０の両面に固定されている。質量体１０の両面の先端に、電極１０ａ，１０ｂが設けられている。
円柱状の永久磁石３は、ハウジング１に固定され、第一トルカコイル６０及び第二トルカコイル７０の内側に位置されている。 The first torquer coil 60 and the second torquer coil 70 are fixed to both surfaces of the mass body 10. In this example, each of the first torquer coil 60 and the second torquer coil 70 is wound in a cylindrical shape around the same axis. The first torquer coil 60 and the second torquer coil 70 are stacked in two stages and are fixed to both surfaces of the mass body 10. Electrodes 10 a and 10 b are provided at the front ends of both surfaces of the mass body 10.
The columnar permanent magnet 3 is fixed to the housing 1 and is positioned inside the first torquer coil 60 and the second torquer coil 70.

ハウジング１の質量体１０が取り付けられた端とは反対側の端に電極支持部４が取り付けられている。電極支持部４は、基部４ａと、基部４ａの両端から一方向に伸びる脚部４ｂ，４ｃとから成る。脚部４ｂ，４ｃは、質量体１０の先端を空隙を介して挟んでいる。脚部４ｂ，４ｃの内側にそれぞれ電極４ｄ，４ｅが設けられている。電極４ｄ，４ｅは、それぞれ質量体１０に設けられた電極１０ａ，１０ｂと対向する。
ハウジング１は、ケース５に覆われている。ケース５は、外部からの衝撃からハウジング１を保護する。 The electrode support 4 is attached to the end of the housing 1 opposite to the end to which the mass body 10 is attached. The electrode support portion 4 includes a base portion 4a and leg portions 4b and 4c extending in one direction from both ends of the base portion 4a. The leg portions 4b and 4c sandwich the tip of the mass body 10 with a gap. Electrodes 4d and 4e are provided inside the leg portions 4b and 4c, respectively. The electrodes 4d and 4e are opposed to the electrodes 10a and 10b provided on the mass body 10, respectively.
The housing 1 is covered with a case 5. The case 5 protects the housing 1 from external impacts.

次に、図２を参照して、この発明によるサーボ型加速度計の動作について説明する。
サーボ型加速度計に外部から入力加速度がかかると、質量体１０は慣性によりその位置に留まろうとするが、ハウジング１はその入力加速度の影響を受けて変位する。これにより、質量体１０の、ハウジング１に対する位置は相対的に変化する。具体的には、ハウジング１を基準として見た場合、バネ２が弾性変形することにより質量体１０が傾動する。 Next, the operation of the servo accelerometer according to the present invention will be described with reference to FIG.
When input acceleration is applied to the servo-type accelerometer from the outside, the mass body 10 tends to stay at its position due to inertia, but the housing 1 is displaced under the influence of the input acceleration. Thereby, the position of the mass body 10 with respect to the housing 1 changes relatively. Specifically, when viewed with the housing 1 as a reference, the mass body 10 tilts due to the elastic deformation of the spring 2.

変位検出部２０は、この質量体１０のハウジング１に対する位置の変位を検出して、その変位に応じた電気信号を出力する。この例では、変位検出部２０の発振回路２１が搬送波を生成して、ホイートストンブリッジ回路である静電容量検出回路２２に供給する。静電容量検出回路２２は、電極１０ａと電極４ｄの間の静電容量と、電極１０ｂと電極４ｅの間の静電容量との差に基づいて、搬送波を振幅変調する。変調された搬送波は、復調回路２３に送られる。復調回路２３は、変調された搬送波を復調して、質量体１０のハウジング１に対する位置の変位に応じた電気信号を生成する。例えば、質量体１０のハウジング１に対する位置の変位の大きさは、その電気信号の電圧の高さに対応させられる。生成された電気信号は、増幅器３０に送られる。   The displacement detector 20 detects the displacement of the position of the mass body 10 with respect to the housing 1 and outputs an electrical signal corresponding to the displacement. In this example, the oscillation circuit 21 of the displacement detection unit 20 generates a carrier wave and supplies it to the capacitance detection circuit 22 that is a Wheatstone bridge circuit. The capacitance detection circuit 22 amplitude-modulates the carrier wave based on the difference between the capacitance between the electrode 10a and the electrode 4d and the capacitance between the electrode 10b and the electrode 4e. The modulated carrier wave is sent to the demodulation circuit 23. The demodulation circuit 23 demodulates the modulated carrier wave and generates an electrical signal corresponding to the displacement of the position of the mass body 10 with respect to the housing 1. For example, the magnitude of the displacement of the mass body 10 relative to the housing 1 is made to correspond to the voltage level of the electric signal. The generated electrical signal is sent to the amplifier 30.

増幅器３０は、電気信号を増幅する。増幅器３０の出力信号は、ローパスフィルタ４０及びハイパスフィルタ５０とに送られる。
ローパスフィルタ４０は、増幅器３０の出力信号から、重力加速度等の一定の加速度に対応する直流信号成分を取り出して、この直流信号成分を含む第１のフィードバック電流を生成する。ローパスフィルタ４０の遮断周波数は、例えば、０．１６Ｈｚである。ローパスフィルタ４０の出力である第１のフィードバック電流は、第一トルカコイル６０に供給される。 The amplifier 30 amplifies the electric signal. The output signal of the amplifier 30 is sent to the low pass filter 40 and the high pass filter 50.
The low-pass filter 40 extracts a DC signal component corresponding to a constant acceleration such as gravitational acceleration from the output signal of the amplifier 30, and generates a first feedback current including this DC signal component. The cutoff frequency of the low-pass filter 40 is, for example, 0.16 Hz. The first feedback current that is the output of the low-pass filter 40 is supplied to the first torquer coil 60.

ハイパスフィルタ５０は、増幅器３０の出力信号から、微小振動加速度に対応する所定の周波数以上の交流信号成分を取り出して、この交流信号成分を含む第２のフィードバック電流を生成する。ハイパスフィルタ５０の出力である第２のフィードバック電流は、第二トルカコイル７０に供給される。ハイパスフィルタ５０の遮断周波数は、計測しようとする微小振動加速度の周波数帯域を通過させる周波数とする。ローパスフィルタ４０の周波数帯域とハイパスフィルタ５０の周波数帯域とで、サーボ型加速度計の計測周波数帯域を満足するようにし、ローパスフィルタ４０の遮断周波数とハイパスフィルタ５０の遮断周波数とが同じ周波数であることが望ましい。   The high-pass filter 50 extracts an AC signal component having a predetermined frequency or higher corresponding to the minute vibration acceleration from the output signal of the amplifier 30, and generates a second feedback current including the AC signal component. The second feedback current that is the output of the high-pass filter 50 is supplied to the second torquer coil 70. The cut-off frequency of the high-pass filter 50 is a frequency that allows the frequency band of the minute vibration acceleration to be measured to pass. The frequency band of the low pass filter 40 and the frequency band of the high pass filter 50 satisfy the measurement frequency band of the servo accelerometer, and the cutoff frequency of the low pass filter 40 and the cutoff frequency of the high pass filter 50 are the same frequency. Is desirable.

第１のフィードバック電流及び第２のフィードバック電流は、質量体１０を所定の中立位置に戻すための電流である。特に、第１のフィードバック電流は、重力加速度等の一定の加速度に対応する直流信号成分を含むため、重量加速度等の一定の加速度についての、質量体１０を所定の中立位置に戻すための電流と言うことができる。また、第２のフィードバック電流は、微小振動加速度に対応する交流信号成分を含むため、微小振動加速度についての、質量体１０を所定の中立位置に戻すための電流と言うことができる。   The first feedback current and the second feedback current are currents for returning the mass body 10 to a predetermined neutral position. In particular, since the first feedback current includes a DC signal component corresponding to a constant acceleration such as gravitational acceleration, a current for returning the mass body 10 to a predetermined neutral position with respect to a constant acceleration such as weight acceleration I can say that. In addition, since the second feedback current includes an AC signal component corresponding to the minute vibration acceleration, it can be said that the second feedback current is a current for returning the mass body 10 to a predetermined neutral position with respect to the minute vibration acceleration.

第一トルカコイル６０は、ローパスフィルタ４０で生成された第１のフィードバック電流が供給されることにより、永久磁石３の磁界との関係で生じる電磁気力により質量体１０を所定の中立位置に戻そうとする。
第二トルカコイル７０は、ハイパスフィルタ５０で生成された第２のフィードバック電流が供給されることにより、永久磁石３の磁界との関係で生じる電磁気力により質量体１０を所定の中立位置に戻そうとする。
このようにして、質量体１０は所定の中立位置に位置するようにフィードバック制御される。 The first torquer coil 60 is supplied with the first feedback current generated by the low-pass filter 40, thereby returning the mass body 10 to a predetermined neutral position by the electromagnetic force generated in relation to the magnetic field of the permanent magnet 3. To do.
The second torquer coil 70 is supplied with the second feedback current generated by the high-pass filter 50, thereby returning the mass body 10 to a predetermined neutral position by the electromagnetic force generated in relation to the magnetic field of the permanent magnet 3. To do.
In this way, the mass body 10 is feedback controlled so as to be positioned at a predetermined neutral position.

微小振動加速度に対応する交流信号成分を含む第２のフィードバック電流は、地球の重力加速度等の一定の加速度に対応する直流信号成分を含む第１のフィードバック電流に比べて電流値が小さいため、第二読取抵抗９０の抵抗値は、第一読取抵抗８０の抵抗値及び図４の読取抵抗１１０の抵抗値より大きくすることができるのである。したがって、微小振動加速度を従来よりも正確に計測することができる。   Since the second feedback current including the AC signal component corresponding to the minute vibration acceleration has a smaller current value than the first feedback current including the DC signal component corresponding to a constant acceleration such as the gravitational acceleration of the earth, The resistance value of the second reading resistor 90 can be made larger than the resistance value of the first reading resistor 80 and the resistance value of the reading resistor 110 of FIG. Therefore, the minute vibration acceleration can be measured more accurately than before.

［加速度計測装置］
この発明による加速度計測装置は、上述のサーボ型加速度計と、ローパスフィルタ４０と第一トルカコイル６０との間に直列に電気的に接続される第一読取抵抗８０と、ハイパスフィルタ５０と第二トルカコイル７０との間に直列に電気的に接続される第二読取抵抗９０と、第一読取抵抗８０の両端の電圧及び／又は第二読取抵抗９０の両端の電圧を測定して、その測定結果を用いてサーボ型加速度計にかかった加速度を計測する加速度計測部１２０とを含む。図２に、第一読取抵抗８０、第二読取抵抗９０及び加速度計測部１２０を破線で示す。 [Acceleration measuring device]
The acceleration measuring apparatus according to the present invention includes the servo accelerometer described above, a first reading resistor 80 electrically connected in series between the low-pass filter 40 and the first torquer coil 60, a high-pass filter 50, and a second torquer coil. 70, the voltage across the first reading resistor 80 and / or the voltage across the second reading resistor 90 is measured and the measurement result is obtained. And an acceleration measuring unit 120 that measures acceleration applied to the servo-type accelerometer. In FIG. 2, the first reading resistor 80, the second reading resistor 90, and the acceleration measuring unit 120 are indicated by broken lines.

例えば、加速度計測部１２０が、第二読取抵抗９０の両端の電圧を計測することにより、サーボ型加速度計にかかる微小振動加速度を計測することができる。
また、加速度計測部１２０が第一読取抵抗８０の両端の電圧を計測することにより、サーボ型加速度計にかかる地球の重力加速度を計測して、サーボ型加速度計の姿勢及びサーボ型加速度計が取り付けられた被測定対象物の姿勢を検出することができる。
さらに、加速度計測部１２０が第一読取抵抗８０の両端の電圧及び第二読取抵抗９０の両端の電圧をそれぞれ計測して、それらの電圧を用いて、サーボ型加速度計にかかる実際の入力加速度を計測することができる。 For example, the acceleration measuring unit 120 can measure the minute vibration acceleration applied to the servo accelerometer by measuring the voltage across the second reading resistor 90.
In addition, the acceleration measuring unit 120 measures the gravitational acceleration of the earth applied to the servo accelerometer by measuring the voltage across the first reading resistor 80, and the servo accelerometer posture and the servo accelerometer are attached. The posture of the measured object to be measured can be detected.
Further, the acceleration measuring unit 120 measures the voltage across the first reading resistor 80 and the voltage across the second reading resistor 90, and uses these voltages to calculate the actual input acceleration applied to the servo accelerometer. It can be measured.

［変形例等］
上記の例では、第一トルカコイル６０及び第二トルカコイル７０は、二段重ねになって質量体１０の各面に固定されていたが、第一トルカコイル６０、第二トルカコイル７０の位置は問わない。例えば、第一トルカコイル６０の外側に第二トルカコイルが位置するようにして、第一トルカコイル６０と第二トルカコイルの両方を直接質量体１０に固定してもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。 [Modifications, etc.]
In the above example, the first torquer coil 60 and the second torquer coil 70 are stacked in two stages and fixed to each surface of the mass body 10, but the positions of the first torquer coil 60 and the second torquer coil 70 are not limited. For example, both the first torquer coil 60 and the second torquer coil may be directly fixed to the mass body 10 so that the second torquer coil is positioned outside the first torquer coil 60.
Needless to say, other modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

この発明によるサーボ型加速度計及び加速度計測装置の一実施例の機能ブロック図。The functional block diagram of one Example of the servo-type accelerometer and acceleration measuring apparatus by this invention. この発明によるサーボ型加速度計の模式図。The schematic diagram of the servo-type accelerometer by this invention. 従来技術によるサーボ型加速度計の機能ブロック図。The functional block diagram of the servo-type accelerometer by a prior art. 従来技術によるサーボ型加速度計の模式図。The schematic diagram of the servo-type accelerometer by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１ ハウジング
２ バネ
３ 永久磁石
４ 電極支持部
４ａ 基部
４ｂ，４ｃ 脚部
４ｄ，４ｅ 電極
５ ケース
１０ 質量体
１０ａ，１０ｂ 電極
２０ 変位検出部
３０ 増幅器
４０ ローパスフィルタ
５０ ハイパスフィルタ
６０ 第一トルカコイル
７０ 第二トルカコイル
８０ 第一読取抵抗
９０ 第二読取抵抗
１２０ 加速度計測部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Spring 3 Permanent magnet 4 Electrode support part 4a Base part 4b, 4c Leg part 4d, 4e Electrode 5 Case 10 Mass body 10a, 10b Electrode 20 Displacement detection part 30 Amplifier 40 Low pass filter 50 High pass filter 60 1st ToruCa coil 70 2nd ToruCa coil 80 First reading resistor 90 Second reading resistor 120 Acceleration measuring unit

Claims (1)

ハウジングにバネを介して支持された質量体の上記ハウジングに対する位置の変位を検出して、その変位に応じた電気信号を生成する変位検出部と、
上記電気信号を増幅する増幅器と、
上記増幅器の出力信号から、地球の重力加速度に対応する直流信号成分を取り出して、第１のフィードバック電流を生成するローパスフィルタと、
上記増幅器の出力信号から、所定の周波数以上の交流信号成分を取り出して、第２のフィードバック電流を生成するハイパスフィルタと、
上記第１のフィードバック電流が供給されることにより生じる電磁気力により上記質量体を上記中立位置に戻す第一トルカコイルと、
上記第２のフィードバック電流が供給されることにより生じる電磁気力により上記質量体を上記中立位置に戻す第二トルカコイルと、
上記第一トルカコイルに直列に接続された第一読取抵抗と、
上記第二トルカコイルに直列に接続された第二読取抵抗と、
上記第一読取抵抗の両端の電圧及び／又は上記第二読取抵抗の両端の電圧を計測することにより、上記サーボ型加速度計にかかった加速度を計測する加速度計測部と、
を含み、
上記第二読取抵抗の抵抗値は、上記第一読取抵抗の抵抗値よりも大きい、
ことを特徴とする加速度計測装置。 A displacement detector that detects a displacement of a position of the mass body supported by the housing via a spring with respect to the housing, and generates an electrical signal corresponding to the displacement;
An amplifier for amplifying the electrical signal;
A low-pass filter that extracts a DC signal component corresponding to the gravitational acceleration of the earth from the output signal of the amplifier and generates a first feedback current;
A high-pass filter that extracts an AC signal component of a predetermined frequency or more from the output signal of the amplifier and generates a second feedback current;
A first torquer coil for returning the mass body to the neutral position by an electromagnetic force generated by supplying the first feedback current;
A second torquer coil for returning the mass body to the neutral position by an electromagnetic force generated by supplying the second feedback current ;
A first reading resistor connected in series to the first torquer coil;
A second reading resistor connected in series to the second torquer coil;
An acceleration measuring unit that measures acceleration applied to the servo-type accelerometer by measuring the voltage across the first reading resistor and / or the voltage across the second reading resistor;
Including
The resistance value of the second reading resistor is larger than the resistance value of the first reading resistor,
An acceleration measuring device characterized by that.
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