JP5365770B2

JP5365770B2 - 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び角速度検出装置の故障診断方法

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Publication number: JP5365770B2
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Inventors: 健二佐藤
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Description

本発明は、角速度検出回路、角速度検出装置及び角速度検出装置の故障診断方法に関する。

振動子に働くコリオリの力を利用して角速度を検出する角速度検出装置、すなわち、振動ジャイロが広く使用されている。近年、このような角度検出装置において、振動子とその周辺回路の異常を自己診断することのできる振動ジャイロが提案されている。特許文献１に記載された振動ジャイロは、角速度に応じて出力される信号に同期した疑似信号を発生させて振動子の複数の検出電極の少なくとも一方に当該疑似信号を印加することにより、同期検波された信号に基づいて振動子の検出電極の異常や検出電極に接続された角速度検出手段の異常を自己診断することができる。
特開２００２−２１３９６１号公報

しかし、特許文献１に記載された振動ジャイロでは、疑似信号が振動子の検出電極に印加されるため、振動子の駆動電極の異常や駆動電極に接続された振動子駆動手段の異常を十分に自己診断することができない。また、角速度の検出精度を低下させないためには各検出電極のインピーダンスがアンバランスにならないようにする必要があるが、特許文献１に記載された振動ジャイロでは、疑似信号発生回路の出力がスイッチを介して検出電極に配線接続されているため、各検出電極のインピーダンスを等しくするための調整が難しかった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、角速度の検出精度に影響を与えることなく故障診断精度を高めることができる角速度検出回路、角速度検出装置及び角速度検出装置の故障診断方法を提供することを目的とする。

（１）本発明は、
駆動信号に基づいて振動する振動子に接続され、角速度を検出する角速度検出回路であって、
前記振動子の駆動電極に前記駆動信号を供給する振動子駆動部と、
前記振動子の検出電極に発生する信号に基づいて、角速度に応じた角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含み、
前記振動子駆動部は、
故障診断モード時は、角速度疑似信号を生成し、生成した前記角速度疑似信号を前記駆動信号に重畳して前記振動子の前記駆動電極に供給し、
前記角速度検出部は、
前記故障診断モード時は、前記振動子の前記駆動電極と前記検出電極の間の静電結合容量を介して前記角速度疑似信号が前記検出電極に伝搬した信号に基づいて、前記角速度検出信号を生成することを特徴とする。
また、振動子の駆動電極に駆動信号を供給する振動子駆動部と、前記振動子の検出電極に発生する信号に基づいて、角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含み、前記振動子駆動部は、故障診断モード時に、前記駆動信号と異なる周波数の角速度疑似信号を生成し、生成した前記角速度疑似信号を前記駆動信号に重畳して前記振動子の前記駆動電極に供給するものであり、前記角速度検出部は、前記故障診断モード時に、前記振動子の前記駆動電極と前記検出電極との間の静電結合容量を介して前記角速度疑似信号が前記検出電極に伝搬した信号に基づいて、疑似的角速度検出信号を生成するものであることを特徴としていてもよい。

角速度疑似信号は、振動子に角速度を加えずに、所定の角速度が加わった場合に生成される角速度検出信号と同様の角速度検出信号を角速度検出部に生成させることができる信号であればよい。すなわち、角速度検出回路が静止した（回転していない）状態であっても、振動子の駆動電極に角速度疑似信号を印加することにより、角速度検出回路にあたかも所定の角速度が加わったかのような角速度検出信号が生成される。

振動子駆動部は、例えば、駆動信号に同期した角速度疑似信号を生成することができる。

角速度検出部は、例えば、駆動信号に基づいて同期検波により角速度検出信号を生成することができる。

角速度検出回路は、外部からの制御により任意のタイミングで故障診断モードに設定可能に構成することができる。

本発明によれば、振動子の駆動電極に印加された角速度疑似信号が振動子の検出電極に伝搬した信号に基づいて角速度検出信号が生成されるので、振動子の検出電極の故障や検出電極に接続された角速度検出部の故障を検出できるだけでなく、振動子の駆動電極の故障や駆動電極に接続された振動子駆動部の故障も検出することができる。

また、本発明によれば、角速度疑似信号が振動子の駆動電極と検出電極の間の静電結合容量を介して検出電極に伝搬するので、振動子の検出電極に疑似信号を直接的に印加する必要がない。従って、振動子の検出電極に故障検出のための配線接続を付加する必要がないため振動子の各検出電極のインピーダンスを等しくすることが容易であり、角速度の検出精度を低下させることなく故障検出を行うことができる。

（２）本発明の角速度検出回路は、
前記故障診断モード時の前記疑似的角速度検出信号に基づいて、前記振動子、前記振動子駆動部及び前記角速度検出部の少なくとも一部が故障しているか否かを診断する故障診断部を含むことを特徴としていてもよい。

本発明によれば、角速度検出回路は自己の故障を自己診断することができるので、外部装置は角速度検出信号に基づいて角速度検出回路の故障診断を行う必要がない。従って、本発明に係る角速度検出回路に接続された外部装置による故障診断の負荷を低減することができる。

（３）本発明の角速度検出回路において、
前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の２ｎ＋１倍の周波数の信号であることを特徴としていてもよい。

本発明によれば、振動子の駆動電極には駆動信号と角速度疑似信号が供給され、角速度疑似信号の周波数は駆動信号の周波数の２ｎ＋１倍（奇数倍）であるので、駆動振動に悪影響を与えることなく、角速度疑似信号を駆動信号で同期検波することにより所定の直流成分を検出することができる。従って、本発明によれば、角速度の検出精度に影響を与えることなく故障診断の精度を高めることができる。

（４）本発明の角速度検出回路において、
前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の１／（２ｎ＋１）倍の周波数の信号であることを特徴としていてもよい。

本発明によれば、振動子の駆動電極には駆動信号と角速度疑似信号が供給され、角速度疑似信号の周波数は駆動信号の周波数の１／（２ｎ＋１）（１／奇数）であるので、駆動振動に悪影響を与えることなく、角速度疑似信号を駆動信号で同期検波することにより所定の直流成分を検出することができる。従って、本発明によれば、角速度の検出精度に影響を与えることなく故障診断の精度を高めることができる。

（５）本発明の角速度検出回路は、
設定値を記憶する不揮発性の記憶部を含み、
前記振動子駆動部は、
前記記憶部に記憶された前記設定値に応じた振幅を有する前記角速度疑似信号を生成するようにしてもよい。

本発明によれば、設定値に応じて角速度疑似信号の振幅を変更することができるので、複数の角速度検出回路の間で特性のばらつきがあっても、個々の角速度検出回路毎に設定値を調整することにより、角速度検出回路間の角速度検出信号の電圧レベルの差を小さくすることができる。

また、本発明によれば、設定値を変更することにより様々な角速度を擬似的に検出することができるので、ユーザの要求に応じてより柔軟な故障診断を行うことができる。

また、本発明によれば、角速度疑似信号の振幅の設定値は不揮発性の記憶部に記憶される。従って、複数の角速度検出装置の間の特性ばらつきに応じて個々に調整された設定値を不揮発性の記憶部に記憶させておけば、ユーザは各角速度検出装置の特性を意識することなく、簡単に故障診断を行うことができる。

（６）本発明は、
振動子と、前記振動子に接続されている角速度検出装置用回路と、を有する角速度検出装置であって、
前記振動子は、
第１の検出電極と、第２の検出電極を含み、駆動電極と前記第１の検出電極との間の第１の静電結合容量の大きさと、前記駆動電極と前記第２の検出電極との間の第２の静電結合容量の大きさと、が異なっており、
前記角速度検出装置用回路は、
前記振動子の前記駆動電極に駆動信号を供給する振動子駆動部と、前記振動子の前記第１の検出電極及び前記第２の検出電極に発生する信号に基づいて、角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含み、
前記振動子駆動部は、故障診断モード時に、前記駆動信号と異なる周波数の角速度疑似信号を生成し、生成した前記角速度疑似信号を前記駆動信号に重畳して前記振動子の前記駆動電極に供給するものであり、
前記角速度検出部は、前記故障診断モード時に、前記角速度疑似信号が前記第１の静電結合容量を介して前記第１の検出電極に伝搬した信号と、前記角速度疑似信号が前記第２の静電結合容量を介して前記第２の検出電極に伝搬した信号と、の振幅差に基づいて疑似的角速度検出信号を生成するものであることを特徴とする。
また、前記故障診断モード時の前記疑似的角速度検出信号に基づいて、前記振動子、前記振動子駆動部及び前記角速度検出部の少なくとも一部が故障しているか否かを診断する故障診断部を含むことを特徴としていてもよい。
また、前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の２ｎ＋１倍の周波数の信号であることを特徴としていてもよい。
また、前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の１／（２ｎ＋１）倍の周波数の信号であることを特徴としていてもよい。
また、設定値を記憶する不揮発性の記憶部を含み、前記振動子駆動部は、前記記憶部に記憶された前記設定値に応じた振幅を有する前記角速度疑似信号を生成することを特徴としていてもよい。

（７）本発明は、
駆動信号に基づいて振動する振動子と、前記振動子の駆動電極に前記駆動信号を供給する振動子駆動部と、前記振動子の検出電極に発生する信号に基づいて角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含む角速度検出装置の故障診断方法であって、
前記駆動信号と異なる周波数の角速度疑似信号を生成し、生成した前記角速度疑似信号を前記駆動信号に重畳して前記振動子の前記駆動電極に供給するステップと、
前記振動子の前記駆動電極と前記検出電極との間の静電結合容量を介して前記角速度疑似信号が前記検出電極に伝搬した信号に基づいて、前記角速度検出部が疑似的角速度検出信号を生成するステップと、
前記疑似的角速度検出信号に基づいて、前記振動子、前記振動子駆動部及び前記角速度検出部の少なくとも一部が故障しているか否かを診断するステップと、を含むことを特徴とする。

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。

１．角速度検出装置
図１は、本実施形態の角速度検出装置の機能ブロック図の一例である。角速度検出装置１は、駆動回路２０と検出回路３０を含む角速度検出回路８０と、振動子１０とを含んで構成される。

２．振動子
振動子１０は、水晶などの圧電材料の薄板から形成される圧電振動子であり、駆動振動部１０５と検出振動部１１５を含んで構成されている。また、振動子１０は、駆動電極１０２、１０４から入力される駆動信号に基づいて励振振動し、励振振動した状態において、角速度が働くと、コリオリの力を得る。そして、振動子１０は、コリオリの力に基づく角速度成分と、励振振動に基づく駆動振動成分を含む検出信号を出力する。ここで、角速度成分と駆動振動成分とは９０°位相がずれている。

振動子１０は、例えば、図２及び図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すような構造の圧電振動子として実現することができる。

図２及び図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、振動子１０の中央に位置する基部１２０から２つの支持部１３０が突出しており、２つの駆動用振動片１００が各支持部１３０と接続されている。ここで、駆動用振動片１００は、その長手方向が支持部１３０の長手方向と直交するように形成されている。また、２つの検出用振動片１１０が基部１２０から突出するように形成されている。ここで、検出用振動片１１０は、その長手方向が駆動用振動片１００の長手方向と平行になるように形成されている。

２つの駆動用振動片１００の駆動振動部１０５には駆動電極１０２及び１０４が設けられており、駆動電極１０２及び１０４は駆動回路２０に接続されている（図１参照）。また、２つの検出用振動片１１０の検出振動部１１５にはそれぞれ検出電極１１２、１１４と共通電極１１６が設けられており、検出電極１１２及び１１４は検出回路３０に接続され、共通電極１１６は接地されている（図１参照）。

駆動電極１０２に交流の駆動信号を供給すると、２つの駆動用振動片１００は逆圧電効果によりＡ方向及びＡ’方向に繰り返し屈曲する。ここで、発振回路を駆動回路２０と振動子１０とからなる帰還回路で構成すると、駆動信号の周波数は、駆動用振動片１００の共振周波数で安定する。なぜなら、駆動用振動片１００のＱ値が高いからである。なお、独立した発振回路の出力で振動子１０を駆動した場合は、その発振回路の発振周波数で振動子１０が強制励振する。振動子１０（角速度検出装置１）が回転していない時は、振動子１０の２つの駆動用振動片１００は検出用振動片１１０に対して線対称に振動するので検出用振動片１１０はほとんど振動しない。そのため、駆動振動に起因して検出電極１１２及び１１４に生じる圧電効果による電荷を抑制できる。

一方、２つの駆動用振動片１００がＡ方向及びＡ’方向に繰り返し屈曲振動している状態で振動子１０（角速度検出装置１）をＺ軸を中心として回転させた時は、２つの駆動用振動片１００にＢ方向及びＢ’方向のコリオリの力が交互に働くため２つの駆動用振動片１００はＢ方向及びＢ’方向に屈曲振動する。この時、２つの検出用振動片１１０はバランスを保とうとするためＣ方向及びＣ’方向に屈曲振動する。その結果、圧電効果により検出電極１１２及び１１４には角速度に比例した大きさの互いに逆位相の交流電流が発生する。

なお、駆動電極１０２と検出電極１１２及び１１４の間の静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２を介して、検出電極１１２及び１１４には駆動電極１０２に供給される信号と同じ周波数の交流電流が発生する。従って、駆動振動片１００が振動している時は、検出電極１１２及び１１４には駆動振動片１００と同じ駆動信号の周波数の交流電流が発生するが、後述するように、この交流電流が角速度として誤検出されることはない。

３．角速度検出回路
図１に示す角速度検出回路８０は、駆動回路２０を含む。駆動回路２０は振動子駆動部として機能し、振動子１０の駆動電極１０２に駆動信号を供給する。駆動回路２０は、例えば、電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）２００、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０、加算回路２２０及び疑似信号発生回路２３０を含んで構成することができる。

電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）２００は、その入力端子が振動子１０の駆動電極１０４に接続されており、駆動用振動片１００が振動することにより圧電効果に基づいて振動子１０の駆動電極１０４に発生する交流電流を基準電圧Ｖ_ｒｅｆを中心とする交流電圧信号に変換する。

ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０は、その入力端子が電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）２００の出力端子に接続されており、電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）２００が出力する交流電圧信号を増幅し、増幅した交流電圧信号と基準電圧Ｖ_ｒｅｆとの比較結果に応じて出力レベルを切り替えて基準電圧Ｖ_ｒｅｆを中心とする方形波電圧信号を出力する。

加算回路２２０は、その２つの入力端子がＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力端子及び疑似信号発生回路２３０の出力端子にそれぞれ接続されており、その出力端子が振動子１０の駆動電極１０２に接続されている。加算回路２２０は、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（駆動信号）と疑似信号発生回路２３０の出力信号（角速度疑似信号）とを加算し、加算された信号を振動子１０の駆動電極１０２に供給する。

疑似信号発生回路２３０は、その入力端子がＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力端子、記憶回路５０の出力端子及び故障診断制御回路６０の出力端子にそれぞれ接続されている。

故障診断制御回路６０は、外部入力端子７０を介して外部から入力された信号に基づいて、角速度検出回路８０の動作モードを故障診断モードに設定する。

角速度検出回路８０の動作モードが角速度検出モード（コリオリの力に基づく角速度を検出するモード）の場合、疑似信号発生回路２３０の出力は基準電圧Ｖ_ｒｅｆになるように制御される。従って、加算回路２２０の出力端子にはＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号がそのまま出力される。すなわち、角速度検出モード時において、駆動回路２０は、振動子１０（駆動用振動片１００）を駆動する駆動信号として振動子１０の駆動電極１０２にＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号を供給し、振動子１０を励振させる。

一方、角速度検出回路８０の動作モードが故障診断モードに設定されると、疑似信号発生回路２３０は、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号に基づいて角速度疑似信号を生成する。従って、加算回路２２０の出力端子にはＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号に疑似信号発生回路２３０が生成した角速度疑似信号が重畳された信号が出力される。従って、故障診断モードにおいて、駆動回路２０は、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（駆動信号）に角速度疑似信号が重畳された信号を振動子１０の駆動電極１０２に供給する。

ここで、疑似信号発生回路２３０は、例えば、駆動信号の周波数の３倍、５倍、７倍、・・・のいずれかの周波数の角速度疑似信号を生成する２ｎ＋１逓倍回路（ｎは１以上の整数）として構成することができる。２ｎ＋１逓倍回路は、例えば、既知のＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を用いて実現することができる。また、疑似信号発生回路２３０は、例えば、駆動信号の周波数の１／３倍、１／５倍、１／７倍、・・・のいずれかの周波数の角速度疑似信号を生成する２ｎ＋１分周回路（ｎは１以上の整数）として構成することができる。

疑似信号発生回路２３０は、故障診断制御回路６０が出力する制御信号（設定値）に応じた振幅を有する角速度疑似信号を生成するようにすることができる。また、角速度検出回路８０が不揮発性の記憶部として機能するＥＥＰＲＯＭ等の記憶回路５０を含む場合、疑似信号発生回路２３０は、記憶回路５０に記憶された設定値に応じた振幅を有する角速度疑似信号を生成するようにすることもできる。

角速度検出回路８０は、検出回路３０を含む。検出回路３０は角速度検出部として機能し、コリオリの力により振動子１０の検出電極１１２及び１１４に発生する信号に基づいて、角速度に応じた角速度検出信号３２を生成する。検出回路３０は、例えば、チャージアンプ３００、３１０、差動増幅器３２０、ＡＣ増幅器３３０、同期検波回路３４０、ＤＣ増幅器３５０及び積分回路（ＬＰＦ）３６０を含んで構成されている。

チャージアンプ３００及び３１０は、その入力端子がそれぞれ振動子１０の検出電極１１２及び１１４に接続されており、互いに逆位相の交流電流が入力される。チャージアンプ３００及び３１０は、それぞれ振動子１０の検出電極１１２及び１１４に発生する交流電流を基準電圧Ｖ_ｒｅｆを中心とする交流電圧信号に変換する。ここで、振動子１０の検出電極１１２及び１１４に発生する交流電流に対してチャージアンプ３００及び３１０の出力信号（交流電圧信号）の位相が９０度進む。

差動増幅器３２０は、その入力端子がチャージアンプ３００及び３１０の出力端子に接続されており、チャージアンプ３００の出力信号とチャージアンプ３１０の出力信号を差動増幅する。

ＡＣ増幅器３３０は、その入力端子が差動増幅器３２０の出力端子に接続されており、差動増幅器３２０の出力信号を増幅する。

同期検波回路３４０は、その２つの入力端子がＡＣ増幅器３３０の出力端子及びＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力端子にそれぞれ接続されており、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（方形波電圧信号）を基に、ＡＣ増幅器３３０の出力信号を同期検波することにより角速度成分を抽出する。同期検波回路３４０は、例えば、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号の電圧レベルが基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い時はＡＣ増幅器３３０の出力信号をそのまま出力し、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号の電圧レベルが基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い時はＡＣ増幅器３３０の出力信号を基準電圧Ｖ_ｒｅｆに対して反転して出力するスイッチ回路として構成することができる。

ＤＣ増幅器３５０は、その入力端子が同期検波回路３４０の出力端子に接続されており、同期検波回路３４０の出力信号を増幅する。

積分回路（ＬＰＦ）３６０は、その入力端子がＤＣ増幅器３５０の出力端子に接続されており、ＤＣ増幅器３５０の出力信号の高周波成分を減衰させて直流成分を抽出し、角速度検出信号３２を生成する。角速度検出信号３２は、外部出力端子７４を介して外部に出力される。

角速度検出回路８０は、故障診断部として機能する故障診断回路４０を含むことができる。故障診断回路４０は、その入力端子が積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力端子に接続されており、故障診断モード時の積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力信号（角速度検出信号３２）に基づいて、振動子１０、駆動回路２０及び検出回路３０の少なくとも一部が故障しているか否かを診断し、外部出力端子７２を介して診断結果を外部に出力する。

故障診断回路４０は、例えば、故障診断モード時に角速度検出信号３２が上限基準値を上回った場合や下限基準値を下回った場合に、角速度検出装置１に故障があるものと診断することができる。また、外部出力端子７４に接続された外部装置（故障診断装置）は、長期間に渡って角速度検出信号３２のログを取得する等により、故障診断回路４０よりも精度の高い故障診断を行うことができる。

なお、駆動回路２０、検出回路３０、故障診断回路４０、記憶回路５０及び故障診断制御回路６０は、同一基板上に構成することが可能である。

図４は、本実施形態の角速度検出回路８０の角速度検出モードにおける動作の一例について説明するための図である。図４に示す信号波形は、角速度検出装置１が静止している時（回転していない時）の図１のＡ点〜Ｈ点における信号波形の一例である。図４において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

角速度検出モードにおいて振動子１０の駆動用振動片１００は駆動信号の周波数で振動する。従って、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力（Ａ点）には駆動信号と同じ周波数の方形波電圧信号（駆動信号）が発生する。また、前述の通り、角速度検出モードでは疑似信号発生回路２３０の出力（Ｂ点）の電圧は基準電圧Ｖ_ｒｅｆに等しい。従って、加算回路２２０の出力（Ｃ点）にはＡ点と同じ波形の方形波電圧信号（駆動信号）が発生し、駆動用振動片１００の駆動電極１０２に供給される。

ここで、振動子１０（角速度検出装置１）は回転していないので、前述の通り、検出電極１１２及び１１４には圧電効果による電荷は発生しないが、駆動電極１０２と検出電極１１２及び１１４の間の静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２を介して、駆動電極１０２に供給される駆動信号と同位相で同じ周波数の交流電流が発生する。

そしてこの交流電流はチャージアンプ３００及び３１０により交流電圧信号に変換される。その結果、チャージアンプ３００の出力（Ｄ点）及びチャージアンプ３１０の出力（Ｅ点）には、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）及び加算回路２２０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して９０度位相が進んだ方形波電圧信号が発生する。

ここで、チャージアンプ３００及び３１０のゲインが同じであったとしても、静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２の大きさが異なる場合、チャージアンプ３００の出力（Ｄ点）及びチャージアンプ３１０の出力（Ｅ点）に発生する方形波電圧信号の振幅も異なる。例えば、静電結合容量Ｃ_１が静電結合容量Ｃ_２よりも大きい場合、図７に示すように、チャージアンプ３００の出力（Ｄ点）に発生する方形波電圧信号の振幅はチャージアンプ３１０の出力（Ｅ点）に発生する方形波電圧信号の振幅よりも大きくなる。

チャージアンプ３００の出力信号（Ｄ点の信号）及びチャージアンプ３１０の出力信号（Ｅ点の信号）は差動増幅され、ＡＣ増幅器３３０の出力（Ｆ点）にはＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）及び加算回路２２０の出力信号（Ｃ点の信号）に対して９０度位相が進んだ方形波電圧信号が発生する。

ＡＣ増幅器３３０の出力信号（Ｆ点の信号）は、同期検波回路３４０によりＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）に基づいて同期検波される。その結果、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、高電圧の期間と低電圧の期間が１：１の割合となる方形波電圧信号が発生する。

同期検波回路３４０の出力信号（Ｇ点の信号）は、ＤＣ増幅器３５０で増幅された後、積分回路（ＬＰＦ）３６０により高周波成分が減衰されて直流成分が抽出される。その結果、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力（Ｈ点）には、基準電圧Ｖ_ｒｅｆにほぼ等しい一定電圧の角速度検出信号３２が発生する。従って、静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２を介して検出電極１１２及び１１４に発生する交流電流が角速度として誤検出されることはない。

図５及び図６は、本実施形態の角速度検出回路８０の角速度検出モードにおける動作の他の一例について説明するための図である。図５及び図６に示す信号波形は、角速度検出装置１が回転している時の図１のＡ点〜Ｈ点における信号波形の一例である。ここで、図６は、角速度検出装置１が図５の場合と反対方向に回転している時の信号波形を示す。図５及び図６において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

図４で説明したように、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力（Ａ点）には駆動信号と同じ周波数の方形波電圧信号（駆動信号）が発生し、疑似信号発生回路２３０の出力（Ｂ点）の電圧は基準電圧Ｖ_ｒｅｆに等しい。また、加算回路２２０の出力（Ｃ点）にはＡ点と同じ波形の方形波電圧信号（駆動信号）が発生し、駆動用振動片１００の駆動電極１０２に供給される。

角速度検出装置１がＺ軸を中心として回転すると、検出用振動片１１０の屈曲振動に伴う圧電効果により、検出電極１１２及び１１４には駆動電極１０２に供給される駆動信号と同じ周波数の交流電流が発生する。

ここで、検出電極１１２に発生する交流電流は、駆動電極１０２に供給される駆動信号に対して９０度位相が遅れる。検出電極１１２に発生した交流電流はチャージアンプ３００及び３１０により位相が９０度進んだ交流電圧信号に変換されるので、チャージアンプ３００の出力（Ｄ点）には、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）及び加算回路２２０の出力信号（Ｃ点の信号）と同じ位相の正弦波電圧信号が発生する。

一方、検出電極１１４に発生する交流電流は検出電極１１２に発生する交流電流に対して逆位相であるので、チャージアンプ３１０の出力（Ｅ点）にはチャージアンプ３００の出力信号（Ｄ点の信号）に対して逆位相の正弦波電圧信号が発生する。

なお、検出電極１１２及び１１４には、静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２を介して、駆動電極１０２に供給される駆動信号と同位相で同じ周波数の交流電流が発生するが、図４で説明したようにこの交流電流は角速度の検出に影響を与えないので、図５及び図６では、コリオリの力に基づいて検出電極１１２及び１１４に発生する交流電流のみに着目した場合のＤ点〜Ｈ点の信号波形を示している。

チャージアンプ３００の出力信号（Ｄ点の信号）及びチャージアンプ３１０の出力信号（Ｅ点の信号）は差動増幅され、ＡＣ増幅器３３０の出力（Ｆ点）には、チャージアンプ３００の出力（Ｄ点）に発生する正弦波電圧信号と同位相の正弦波電圧信号が発生する。

ＡＣ増幅器３３０の出力信号（Ｆ点の信号）は、同期検波回路３４０によりＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）に基づいて同期検波される。その結果、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、ＡＣ増幅器３３０の出力信号（Ｆ点の信号）が全波整流された信号が発生する。

同期検波回路３４０の出力信号（Ｇ点の信号）は、ＤＣ増幅器３５０で増幅された後、積分回路（ＬＰＦ）３６０により高周波成分が減衰されて直流成分が抽出される。その結果、図７の場合には、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力（Ｈ点）には、基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧の角速度検出信号３２が発生する。一方、図８の場合には、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力（Ｈ点）には、基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧の角速度検出信号３２が発生する。

このようにして角速度検出回路８０は角速度を検出することができる。角速度検出信号３２は、その電圧レベルがコリオリの力の大きさ（角速度の大きさ）に比例し、その極性が回転方向により決まるので、外部出力端子７４に接続された外部装置は、角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１に加えられた角速度を計算することができる。

図７及び図８は、本実施形態の角速度検出回路８０の故障診断モードにおける動作の一例について説明するための図である。図７及び図８に示す信号波形は、角速度検出装置１が静止している時（回転していない時）に駆動信号の周波数の３倍の周波数の角速度疑似信号が生成される場合の図１のＡ点〜Ｈ点における信号波形の一例である。ここで、図８は、図７の場合に生成される角速度疑似信号に対して１８０度位相がずれた角速度疑似信号が生成される場合の信号波形を示す。図７及び図８において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

故障診断モード時も角速度検出モード時と同様に、振動子１０の駆動用振動片１００は駆動信号の周波数で振動する。従って、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力（Ａ点）には駆動信号と同じ周波数の方形波電圧信号（駆動信号）が発生する。また、前述の通り、故障検出モードでは疑似信号発生回路２３０の出力（Ｂ点）には角速度疑似信号が発生する。

ここで、疑似信号発生回路２３０が３逓倍回路として構成されているとすると、図７及び図８に示すように、故障検出モードでは疑似信号発生回路２３０の出力（Ｂ点）にはＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）の周波数の３倍の周波数の方形波電圧信号が角速度疑似信号として発生する。従って、加算回路２２０の出力（Ｃ点）にはＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力（Ａ点）に発生する方形波電圧信号とその３倍の周波数の方形波電圧信号を加算した信号が発生する。

検出電極１１２及び１１４には、静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２を介して、駆動電極１０２に供給される駆動信号及び角速度疑似信号と同位相の交流電流が発生し、この交流電流はチャージアンプ３００及び３１０により交流電圧信号に変換される。

ここで、図４で説明したように、検出電極１１２及び１１４に、駆動電極１０２に供給される駆動信号と同位相で同じ周波数の交流電流が発生しても角速度検出に影響を与えないので、図７では、角速度疑似信号によって検出電極１１２及び１１４に発生する交流電流のみに着目した場合のＤ点〜Ｈ点の信号波形を示している。

すなわち、チャージアンプ３００の出力（Ｄ点）及びチャージアンプ３１０の出力（Ｅ点）には、角速度疑似信号（疑似信号発生回路２３０の出力信号（Ｂ点の信号））に対して９０度位相が進んだ方形波電圧信号が発生する。

ここで、例えば、静電結合容量Ｃ_１が静電結合容量Ｃ_２よりも大きい場合、図７および図８に示すように、チャージアンプ３００の出力信号（Ｄ点の信号）の振幅はチャージアンプ３１０の出力信号（Ｅ点の信号）の振幅よりも大きくなる。

チャージアンプ３００の出力信号（Ｄ点の信号）及びチャージアンプ３１０の出力信号（Ｅ点の信号）は差動増幅され、ＡＣ増幅器３３０の出力（Ｆ点）には角速度疑似信号に対して９０度位相が進んだ方形波電圧信号が発生する。

ＡＣ増幅器３３０の出力信号（Ｆ点の信号）は、同期検波回路３４０によりＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）に基づいて同期検波される。その結果、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、高電圧の期間と低電圧の期間が１：１の割合とならない方形波電圧信号が発生する。

図７の場合には、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、高電圧の期間と低電圧の期間が２：１の割合となる方形波電圧信号が発生する。一方、図８の場合には、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、高電圧の期間と低電圧の期間が１：２の割合となる方形波電圧信号が発生する。

同期検波回路３４０の出力信号（Ｇ点の信号）は、ＤＣ増幅器３５０で増幅された後、積分回路（ＬＰＦ）３６０により高周波成分が減衰されて直流成分が抽出される。その結果、図７の場合には、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力（Ｈ点）には、図５と同様に基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧の角速度検出信号３２が発生する。一方、図８の場合には、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力（Ｈ点）には、図６と同様に基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧の角速度検出信号３２が発生する。

すなわち、角速度検出回路８０（検出回路３０）は、静止状態のまま角速度が加えられなくても、図７及び図８に示す波形の角速度疑似信号に基づいて図５及び図６の場合とそれぞれ同じ回転方向の角速度を疑似的に検出することができる。

ここで、角速度検出信号３２の電圧レベルは角速度疑似信号の周波数や振幅、静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２、各回路の特性等により決まるので、角速度検出装置１の回路の一部に断線や故障があった場合には角速度検出信号３２の電圧レベルが期待値と異なることになる。従って、故障診断回路４０又は外部出力端子７４に接続された外部装置（故障診断装置）は、角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１の故障を診断することができる。

このように、角速度疑似信号の周波数は駆動信号の周波数の３倍（奇数倍）であるので、駆動振動に悪影響を与えることなく、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力信号（Ｈ点の信号）において基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧または低い電圧の直流成分を検出することができる。従って、駆動信号の周波数の３倍（奇数倍）の周波数の角速度疑似信号を生成することにより、角速度検出装置１の角速度の検出精度に影響を与えることなく故障診断の精度を高めることができる。

なお、静電結合容量Ｃ_１と静電結合容量Ｃ_２の差が大きいほど、同期検波回路３４０の入力信号（ＡＣ増幅器３３０の出力信号）の振幅が大きくなるため、角速度検出信号３２の電圧レベルの絶対値も大きくなり、故障診断の精度を高めることができる。そのため、静電結合容量Ｃ_１と静電結合容量Ｃ_２の差がより大きくなるように、振動子１０の駆動電極１０２及び１０４と検出電極１１２及び１１４を形成するようにしてもよい。また、チャージアンプ３００のゲイン量とチャージアンプ３１０のゲイン量に差を設けることにより角速度検出信号３２の電圧レベルの絶対値がより大きくなるようにして、故障診断の精度を高めることもできる。

図９及び図１０は、本実施形態の角速度検出回路８０の故障診断モードにおける動作の他の一例について説明するための図である。図９及び図１０に示す信号波形は、角速度検出装置１が静止している時（回転していない時）に駆動信号の周波数の１／３の周波数の角速度疑似信号が生成される場合の図１のＡ点〜Ｈ点における信号波形の一例である。ここで、図１０は、図９の場合に生成される角速度疑似信号に対して１８０度位相がずれた角速度疑似信号が生成される場合の信号波形を示す。図９及び図１０において横軸は時間、縦軸は電圧を表す。

図７及び図８で説明したように、ＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力（Ａ点）には駆動信号と同じ周波数の方形波電圧信号（駆動信号）が発生し、疑似信号発生回路２３０の出力（Ｂ点）には角速度疑似信号が発生する。

ここで、疑似信号発生回路２３０が３分周回路として構成されているとすると、図９及び図１０に示すように、故障検出モードでは疑似信号発生回路２３０の出力（Ｂ点）にはＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）の周波数の１／３の周波数の方形波電圧信号が角速度疑似信号として発生する。従って、加算回路２２０の出力（Ｃ点）にはＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力（Ａ点）に発生する方形波電圧信号とその１／３の周波数の方形波電圧信号を加算した信号が発生する。

図７及び図８と同様に、チャージアンプ３００の出力（Ｄ点）及びチャージアンプ３１０の出力（Ｅ点）には、静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２を介して検出電極１１２及び１１４にそれぞれ発生する交流電流が変換された交流電圧信号が発生する。ここで、図９及び図１０では、角速度疑似信号によって検出電極１１２及び１１４に発生する交流電流のみに着目した場合のＤ点〜Ｈ点の信号波形を示している。

また図７及び図８と同様に、チャージアンプ３００の出力信号（Ｄ点の信号）及びチャージアンプ３１０の出力信号（Ｅ点の信号）は差動増幅され、ＡＣ増幅器３３０の出力（Ｆ点）には角速度疑似信号に対して９０度位相が進んだ方形波電圧信号が発生し、ＡＣ増幅器３３０の出力信号（Ｆ点の信号）は、同期検波回路３４０によりＡＣ増幅器／コンパレータ２１０の出力信号（Ａ点の信号）に基づいて同期検波される。その結果、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、高電圧の期間と低電圧の期間が１：１の割合とならない方形波電圧信号が発生する。

図９の場合には、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、高電圧の期間と低電圧の期間が２：１の割合となる方形波電圧信号が発生する。一方、図１０の場合には、同期検波回路３４０の出力（Ｇ点）には、高電圧の期間と低電圧の期間が１：２の割合となる方形波電圧信号が発生する。

同期検波回路３４０の出力信号（Ｇ点の信号）は、ＤＣ増幅器３５０で増幅された後、積分回路（ＬＰＦ）３６０により高周波成分が減衰されて直流成分が抽出され、図９の場合には、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力（Ｈ点）には、図５と同様に基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧の角速度検出信号３２が発生する。一方、図１０の場合には、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力（Ｈ点）には、図６と同様に基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも低い電圧の角速度検出信号３２が発生する。

すなわち、角速度検出回路８０（検出回路３０）は、静止状態のまま角速度が加えられなくても、図９及び図１０に示す波形の角速度疑似信号に基づいて図５及び図６の場合とそれぞれ同じ回転方向の角速度を疑似的に検出することができる。

従って、図７及び図８で説明したのと同様に、故障診断回路４０又は外部出力端子７４に接続された外部装置（故障診断装置）は、角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１の故障を診断することができる。

このように、角速度疑似信号の周波数は駆動信号の周波数の１／３（１／奇数）であるので、駆動振動に悪影響を与えることなく、積分回路（ＬＰＦ）３６０の出力信号（Ｈ点の信号）において基準電圧Ｖ_ｒｅｆよりも高い電圧または低い電圧の直流成分を検出することができる。従って、駆動信号の周波数の１／３（１／奇数）の周波数の角速度疑似信号を生成することにより、角速度検出装置１の角速度の検出精度に影響を与えることなく故障診断の精度を高めることができる。

以上、図１〜図１０で説明した通り、本実施形態の角速度検出回路によれば、振動子１０の駆動電極１０２に印加された角速度疑似信号が振動子１０の検出電極１１２及び１１４に伝搬した信号に基づいて角速度検出信号３２が生成されるので、振動子１０の検出電極１１２及び１１４の故障や検出電極１１２及び１１４に接続された検出回路３０の故障を検出できるだけでなく、振動子１０の駆動電極１０２及び１０４の故障や駆動電極１０２及び１０４に接続された駆動回路２０の故障も検出することができる。

また、本実施形態の角速度検出回路によれば、角速度疑似信号が、振動子１０の駆動電極１０２と検出電極１１２及び１１４の間の静電結合容量Ｃ_１及びＣ_２を介して検出電極１１２及び１１４に伝搬するので、振動子１０の検出電極１１２及び１１４に疑似信号を直接的に印加する必要がない。従って、振動子１０の検出電極１１２及び１１４に故障検出のための配線接続を付加する必要がないため振動子１０の検出電極１１２及び１１４のインピーダンスを等しくすることが容易であり、角速度検出モードにおける角速度の検出精度を低下させることなく故障検出を行うことができる。

また、本実施形態の角速度検出回路によれば、角速度検出装置１の故障を故障診断回路４０が自己診断することができるので、外部装置が角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１の故障診断を行う必要がない。従って、角速度検出装置１に接続された外部装置の故障診断の負荷を低減することができる。

また、本実施形態の角速度検出回路によれば、疑似信号発生回路２３０は故障診断制御回路６０が出力する設定値に応じて角速度疑似信号の振幅を変更することができるので、複数の角速度検出装置の間で特性ばらつきがあっても、個々の角速度検出装置毎に設定値を調整することにより、角速度検出装置間の角速度検出信号３２の電圧レベルの差を小さくすることができる。

また、本実施形態の角速度検出回路によれば、角速度疑似信号の振幅の設定値を変更することにより様々な角速度を擬似的に検出することができるので、ユーザの要求に応じてより柔軟な故障診断を行うことができる。

また、本実施形態の角速度検出装置によれば、角速度疑似信号の振幅の設定値を不揮発性の記憶回路５０に記憶することができる。従って、複数の角速度検出装置の間の特性ばらつきに応じて個々に調整された設定値を記憶回路５０に記憶させておけば、ユーザは各角速度検出装置の特性を意識することなく、簡単に故障診断を行うことができる。

４．角速度検出装置の故障診断システム
図１１は、本実施の形態の角速度検出装置の故障診断システムの一例を示す図である。

本実施の形態の故障診断システム４００は、角速度検出装置１及び故障診断装置２を含む。なお、角速度検出装置１の構成及び動作は図１〜図１０を用いて説明した通りであるため、その詳細な説明を省略する。

故障診断装置２は、角速度検出装置の外部入力端子７０を介して角速度検出装置１の動作モードを故障診断モードに設定する。故障診断装置２は、任意のタイミングで角速度検出装置１の動作モードを故障診断モードに設定することができる。故障診断装置２は、例えば、故障診断システム４００に外部から初期化信号が供給される度に角速度検出装置１の動作モードを故障診断モードに設定するようにしてもよい。

また、故障診断装置２は、角速度検出装置１の駆動回路２０（疑似信号発生回路２３０）が故障診断モードにおいて発生する角速度疑似信号の振幅を制御するための設定値を外部入力端子７０を介して角速度検出装置１に供給する。

角速度検出装置１は、故障診断モードに設定されると設定値に応じた振幅の角速度疑似信号を発生し、外部出力端子７４を介して角速度検出信号３２を出力し、故障診断装置２は、角速度検出信号３２に基づいて角速度検出装置１が故障しているか否かを診断する。

故障診断装置２は、例えば、故障診断モード時に角速度検出信号３２が上限基準値を上回った場合や下限基準値を下回った場合に、角速度検出装置１に故障があるものと診断することができる。また、故障診断装置２は、長期間に渡って角速度検出信号３２のログを取得する等により、より精度の高い故障診断を行うこともできる。

なお、故障診断装置２は、例えば、汎用のマイクロコンピュータや専用のハードウェアで実現することができる。

５．角速度検出装置の故障診断方法
図１２は、本実施の形態の角速度検出装置の故障診断方法について説明するためのフローチャート図である。

本実施形態において故障診断の対象となる角速度検出装置は駆動信号に基づいて振動する振動子と、振動子の駆動電極に駆動信号を供給する振動子駆動部と、振動子の検出電極に発生する信号に基づいて角速度に応じた角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含む。例えば、故障診断の対象となる角速度検出装置は、図１に示す角速度検出装置１であってもよい。ただし、本実施形態において故障診断の対象となる角速度検出装置は、故障診断回路４０、記憶回路５０及び故障診断制御回路６０を含まなくてもよい。さらに、本実施形態において故障診断の対象となる角速度検出装置は、加算回路２２０及び疑似信号発生回路２３０を含まなくてもよい。

本実施の形態の角速度検出装置の故障診断方法では、まず、角速度疑似信号を生成し、角速度検出装置の振動子の駆動電極に当該角速度疑似信号を供給する（ステップＳ１０）。

次に、振動子の駆動電極と検出電極の間の静電結合容量を介して、ステップＳ１０で振動子の駆動電極に供給された角速度疑似信号が検出電極に伝搬した信号に基づいて、角速度検出装置の角速度検出部が角速度検出信号を生成する（ステップＳ２０）。

最後に、ステップＳ２０で生成した角速度検出信号に基づいて、角速度検出装置の振動子、振動子駆動部及び角速度検出部の少なくとも一部が故障しているか否かを診断する（ステップＳ３０）。

本実施形態の角速度検出装置の故障診断方法によれば、振動子の駆動電極に印加された角速度疑似信号が振動子の検出電極に伝搬した信号に基づいて角速度検出信号が生成されるので、振動子の検出電極の故障や検出電極に接続された検出回路の故障を検出できるだけでなく、振動子の駆動電極の故障や駆動電極に接続された駆動回路の故障も検出することができる。

また、本実施形態の角速度検出装置の故障診断方法によれば、角速度疑似信号が振動子の駆動電極と検出電極の間の静電結合容量を介して検出電極に伝搬するので、振動子の検出電極に疑似信号を直接的に印加する必要がない。従って、振動子の検出電極に故障検出のための配線接続を付加する必要がないため振動子の検出電極のインピーダンスを等しくすることが容易であり、角速度検出装置の角速度の検出精度を低下させることなく故障検出を行うことができる。

なお、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、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。

本実施形態の角速度検出装置の機能ブロック図の一例。本実施形態の角速度検出装置に含まれる振動子について説明するための図。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、それぞれ、図２に示す振動子のVIIA−VIIA線断面図、VIIB−VIIB線断面図、VIIC−VIIC線断面図である。本実施形態の角速度検出回路の角速度検出モードにおける動作の一例について説明するための図。本実施形態の角速度検出回路の角速度検出モードにおける動作の他の一例について説明するための図。本実施形態の角速度検出回路の角速度検出モードにおける動作の他の一例について説明するための図。本実施形態の角速度検出回路の故障診断モードにおける動作の一例について説明するための図。本実施形態の角速度検出回路の故障診断モードにおける動作の一例について説明するための図。本実施形態の角速度検出回路の故障診断モードにおける動作の他の一例について説明するための図。本実施形態の角速度検出回路の故障診断モードにおける動作の他の一例について説明するための図。本実施の形態の角速度検出装置の故障診断システムの一例を示す図。本実施の形態の角速度検出装置の故障診断方法について説明するためのフローチャート図。

符号の説明

１角速度検出装置、１０振動子、２０駆動回路、３０検出回路、３２角速度検出信号、４０故障診断回路、５０記憶回路、６０故障診断制御回路、７０外部入力端子、７２外部出力端子、７４外部出力端子、８０角速度検出回路、１００駆動用振動片、１０２駆動電極、１０４駆動電極、１０５駆動振動部、１１０検出用振動片、１１２検出電極、１１４検出電極、１１５検出振動部、１１６共通電極、１２０基部、１３０支持部、２００電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）、２１０ＡＣ増幅器／コンパレータ、２２０加算回路、２３０疑似信号発生回路、３００チャージアンプ、３１０チャージアンプ、３２０差動増幅器、３３０ＡＣ増幅器、３４０同期検波回路、３５０ＤＣ増幅器、３６０積分回路（ＬＰＦ）、４００故障診断システム

Claims

振動子の駆動電極に駆動信号を供給する振動子駆動部と、
前記振動子の検出電極に発生する信号に基づいて、角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含み、
前記振動子駆動部は、
故障診断モード時に、前記駆動信号と異なる周波数の角速度疑似信号を生成し、生成した前記角速度疑似信号と前記駆動信号とを加算して前記振動子の前記駆動電極に供給するものであり、
前記角速度検出部は、
前記故障診断モード時に、前記振動子の前記駆動電極と前記検出電極との間の静電結合容量を介して前記角速度疑似信号が前記検出電極に伝搬した信号に基づいて、疑似的角速度検出信号を生成するものであることを特徴とする角速度検出装置用回路。
請求項１において、
前記故障診断モード時の前記疑似的角速度検出信号に基づいて、前記振動子、前記振動子駆動部及び前記角速度検出部の少なくとも一部が故障しているか否かを診断する故障診断部を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路。
請求項１又は２において、
前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の２ｎ＋１倍の周波数の信号であることを特徴とする角速度検出装置用回路。
請求項１又は２において、
前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の１／（２ｎ＋１）倍の周波数の信号であることを特徴とする角速度検出装置用回路。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
設定値を記憶する不揮発性の記憶部を含み、
前記振動子駆動部は、
前記記憶部に記憶された前記設定値に応じた振幅を有する前記角速度疑似信号を生成することを特徴とする角速度検出装置用回路。
振動子と、前記振動子に接続されている角速度検出装置用回路と、を有する角速度検出装置であって、
前記振動子は、
第１の検出電極と、第２の検出電極を含み、駆動電極と前記第１の検出電極との間の第１の静電結合容量の大きさと、前記駆動電極と前記第２の検出電極との間の第２の静電結合容量の大きさと、が異なっており、
前記角速度検出装置用回路は、
前記振動子の前記駆動電極に駆動信号を供給する振動子駆動部と、前記振動子の前記第１の検出電極及び前記第２の検出電極に発生する信号に基づいて、角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含み、
前記振動子駆動部は、故障診断モード時に、前記駆動信号と異なる周波数の角速度疑似信号を生成し、生成した前記角速度疑似信号と前記駆動信号とを加算して前記振動子の前記駆動電極に供給するものであり、
前記角速度検出部は、前記故障診断モード時に、前記角速度疑似信号が前記第１の静電結合容量を介して前記第１の検出電極に伝搬した信号と、前記角速度疑似信号が前記第２の静電結合容量を介して前記第２の検出電極に伝搬した信号と、の振幅差に基づいて疑似的角速度検出信号を生成するものであることを特徴とする角速度検出装置。
請求項６において、
前記故障診断モード時の前記疑似的角速度検出信号に基づいて、前記振動子、前記振動子駆動部及び前記角速度検出部の少なくとも一部が故障しているか否かを診断する故障診断部を含むことを特徴とする角速度検出装置。
請求項６又は７において、
前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の２ｎ＋１倍の周波数の信号であることを特徴とする角速度検出装置。
請求項６又は７において、
前記角速度疑似信号は、ｎを１以上の整数とした場合、前記駆動信号の周波数の１／（２ｎ＋１）倍の周波数の信号であることを特徴とする角速度検出装置。
請求項６乃至９のいずれかにおいて、
設定値を記憶する不揮発性の記憶部を含み、
前記振動子駆動部は、
前記記憶部に記憶された前記設定値に応じた振幅を有する前記角速度疑似信号を生成することを特徴とする角速度検出装置。
駆動信号に基づいて振動する振動子と、前記振動子の駆動電極に前記駆動信号を供給する振動子駆動部と、前記振動子の検出電極に発生する信号に基づいて角速度検出信号を生成する角速度検出部と、を含む角速度検出装置の故障診断方法であって、
前記駆動信号と異なる周波数の角速度疑似信号を生成し、生成した前記角速度疑似信号と前記駆動信号とを加算して前記振動子の前記駆動電極に供給するステップと、
前記振動子の前記駆動電極と前記検出電極との間の静電結合容量を介して前記角速度疑似信号が前記検出電極に伝搬した信号に基づいて、前記角速度検出部が疑似的角速度検出信号を生成するステップと、
前記疑似的角速度検出信号に基づいて、前記振動子、前記振動子駆動部及び前記角速度検出部の少なくとも一部が故障しているか否かを診断するステップと、を含むことを特徴
とする角速度検出装置の故障診断方法。