JP5486097B2 - 加速度の微小機械式計測方法および微小機械式加速度センサー - Google Patents
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Description
本発明は、加速度の計測に使用される計測デバイスに関し、より詳細には、微小機械式(マイクロメカニカル、micromechanical)加速度センサーに関する。本発明は、微小機械
式加速度センサーに加えて、改良された、加速度の微小機械的な測定方法を提示しようとするものであり、これは小型微小機械式加速度センサーソリューションでの使用に適しており、数本の軸線に関して計測を行なう小型化された微小機械式加速度センサーソリューションでの使用に特に適している。
微小機械式加速度センサーに基づく計測は、原則として、加速度を計測するための簡潔かつ信頼性の高い方式であることが判明している。微小機械式加速度センサーの場合、計測は、例えば、キャパシタンス計測における、加速度によって生じるセンサー電極対の2表面間の隙間の変化に基づくものである。表面間のキャパシタンス、すなわち電荷の蓄積容量は、両表面の面積および両表面間の距離に依存する。キャパシタンス計測などの微小機械式加速度センサーに基づく計測は、特に微小な加速度計測領域についても使用され得る。
る。
法では、使用される回路構成に高電圧部分を具備することが欠点になっており、これが加速度センサーに関する回路技術の設計および実現における多くの欠点を生み出している。
本発明の目的は、改良された微小機械式加速度センサーに加えて、微小機械式加速度センサーの連続的な自己試験を実行するための改良された方法である。この発明を用いれば、微小機械式加速度センサーの機能的な信頼性がコンスタントな使用においてモニターされ得、数本の軸線に関して計測を行なう小形の(small-sized)微小機械式加速度センサー
ソリューションでの使用に特に適している。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクトルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、当該方法では、始動中および/または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
− センサーが完全に機能している場合に式
の値が
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられ、
− センサー計測デバイスにより与えられる加速度
が所与の間隔で計測され、
− 式
の絶対値が計算され、
− 上記式の絶対値が所定のしきい値と比較され、かつ
− 上記式の絶対値が、上記所定のしきい値を超えて
の絶対値から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して、k1=k3=1かつk2=k4=−1となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、異なる方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクトルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、当該方法では、始動中および/または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
− センサーが完全に機能している場合に、式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
の対応するスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対して、乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられ、
− センサー計測デバイスにより与えられる加速度
のスカラー値a1,a2,a3,・・・anが所与の間隔で計測され、
− 式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値が計算され、
− 上記式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
− 上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクト
ルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、当該方法では、始動中および/または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が、次のように線形計測または線形化された計測で実施され、
− センサーが完全に機能している場合に加算式
の値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,s3,・・・snに対して乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられ、
− センサー計測デバイスにより与えられる信号レベルs1,s2,s3,・・・snが所与の間隔で計測され、
− 加算式
の値が計算され、
− 上記加算式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
− 上記加算式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも3つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する3つのベクトルのうちのどの2つのベクトルも(逆)平行にはなっておらず、
当該方法では、始動中および/または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
− センサーが完全に機能している場合に式
の値が
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,・・・knが与えられ、
− センサー計測デバイスにより与えられる加速度
が所与の間隔で計測され、
− 式
の絶対値が計算され、
− 上記式の絶対値が所定のしきい値と比較され、かつ
− 上記式の絶対値が、上記所定のしきい値を超えて
の絶対値から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
計測方向は、地球の重力が、上記3つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように選択される。
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して、k1=k2=k3=k4=1となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、異なる方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも3つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する3つのベクトルのうちのどの2つのベクトルも(逆)平行にはなっておらず、
当該方法では、始動中および/または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
− センサーが完全に機能している場合に、式k1a1+k2a2+・・・+knanの
値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,・・・anに対して、乗数k1,k2,・・・knが与えられ、
− センサー計測デバイスにより与えられる加速度
のスカラー値a1,a2,・・・anが所与の間隔で計測され、
− 式k1a1+k2a2+・・・+knanの値が計算され、
− 上記式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
− 上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも3つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する3つのベクトルのうちのどの2つのベクトルも(逆)平行にはなっておらず、
当該方法では、始動中および/または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が、次のように線形計測または線形化された計測で実施され、
− センサーが完全に機能している場合に加算式
の値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値a1,a2,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,・・・snに対して乗数k1,k2,・・・knが与えられ、
− センサー計測デバイスにより与えられる信号レベルs1,s2,・・・snが所与の間隔で計測され、
− 加算式
の値が計算され、
− 上記加算式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
− 上記加算方程式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
合に、エラーメッセージが出される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクトルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
該加速度センサーは、始動中および/または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
− センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
の値をセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式
の値が
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,k3,・・・knを与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
に対して式
の絶対値を計算するための手段、および、上記式の絶対値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
− センサー比較ブロックは、上記式
の絶対値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
− センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて
の絶対値から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して、k1=k3=1かつk2=k4=−1となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクトルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
該加速度センサーは、始動中および/または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
− センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,a3,・・・anをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値が0となるよう、センサー計測デバイスの計
測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対して乗数k1,k2,k3,・・・knを与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
に対して式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
− センサー比較ブロックは、上記式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
− センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクトルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
該加速度センサーは、始動中および/または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
− センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度のスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,s3,・・・snをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、加算式
の値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,s3,・・・snに対して乗数k1,k2,k3,・・・knを与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度のスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,s3,・・・snに対して加算式
の値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
− センサー比較ブロックは、上記加算式
の値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
− センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも3つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する3つのベクトルのうちのどの2つのベクトルも(逆)平行にはなっておらず、
該加速度センサーは、始動中および/または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
− センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
の値をセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式
の絶対値が
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,・・・knを与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
に対して式
の絶対値を計算するための手段、および、上記式の絶対値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
− センサー比較ブロックは、上記式
の絶対値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
− センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて
の絶対値から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して、k1=k2=k3=k4=1となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも3つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する3つのベクトルのうちのどの2つのベクトルも(逆)平行にはなっておらず、
該加速度センサーは、始動中および/または動作中の連続的な自己試験を実施するため
の手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
− センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,・・・anをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式k1a1+k2a2+・・・+knanの値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,・・・anに対して乗数k1,k2,・・・knを与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
に対して式k1a1+k2a2+・・・+knanの値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
− センサー比較ブロックは、上記式k1a1+k2a2+・・・+knanの値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
− センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも3つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する3つのベクトルのうちのどの2つのベクトルも(逆)平行にはなっておらず、
該加速度センサーは、始動中および/または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
− センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度のスカラー値a1,a2,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,・・・snをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、加算式
の値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値a1,a2,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,・・・snに対して乗数k1,k2,・・・knを与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度のスカラー値a1,a2,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,・・・snに対して加算式
の値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
− センサー比較ブロックは、上記加算式
の値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
− センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
以下に、本発明による微小機械式加速度センサーソリューションを示す添付の図1を一例として参照し、本発明およびその好適な態様を詳細に説明する。
本発明による微小機械式加速度センサーソリューションは、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスを使用して実施される。3次元の方向を持つ加速度の計測のためには、いくつかの異なる方向における計測を行なうこれらのセンサー計測デバイスのユニットが少なくとも4個なければならない。さらにこの場合、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向を記述するベクトルの中で4つのベクトルが、これら4つのベクトルのうちどの3つのベクトルも同じ平面に属さないように選択され得るよう、センサー計測デバイスの計測方向を選択しなければならない。
与えるので、これにより微小機械式加速度センサーのエラー検出能力が高められる。
である。センサー計測デバイスの選択された方向において得られる加速度
は、x、yおよびz方向における成分
に分解され得るか、あるいはx、yおよびz方向の単位ベクトル
を使用して
として記述され得る。選択された計測方向とx、yおよびz方向との間の角度として、
αi、βiおよびχiが選択され得、ここでαiは
と
との間の角度を記述するものであり、これに対応してβiは
と
との間の角度を記述するものであり、さらにχiは
と
との間の角度を記述するものである。これに対応して、aiは計測方向における加速度ベクトル
の加速度のスカラー読取値を記述するものである。
として記述され得る。
が成り立つ。
は、
の形でも表現され得、ここでaiはベクトル
のスカラー値であり、これに対応して、
は、方向余弦を使用して
として表される計測方向の単位ベクトルである。
がセンサーに影響を与える場合、計測結果のベクトル
のスカラー値aiは、センサーに影響を与える加速度ベクトル
と計測方向における単位ベクトル
との内積:
として計算され得る。
は、センサーに影響を与える加速度ベクトル
の計測方向における射影:
として計算され得る。
の値が
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられるように、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施される。
が所与の間隔で計測され、その後、式
の値が計算される。式の値は上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
の代わりに、方程式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knan=0と書かれ得る。これに各計測方向における主加速度ベクトル
の射影が挿入されると、得られる方程式は:
である。
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数kiを解くための方程式の組
が得られる。
で信号レベルから計算され得る。
k1s1+k2s2+k3s3+・・・+knsn−k0=0
、および各計測方向における主加速度ベクトル
の計測結果のベクトル
のスカラー値aiがこれに挿入されれば、得られる方程式は:
である。
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数kiを解くための方程式の組
が得られる。
の値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られるスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,s3,・・・snに対して乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられるよう、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が、線形計測または線形化された計測として実施される。
の値が計算される。加算式の値は、上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値0から所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値0からの上記所定のしきい値を超えた上記加算式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
である。センサー計測デバイスの選択された方向において得られる加速度
は、xおよびy方向における成分
に分解され得るか、あるいはxおよびy方向の単位ベクトル
を使用して
として記述され得る。選択された計測方向とxおよびy方向との間の角度として、αiおよびβiが選択され得、ここでαiは
と
との間の角度を記述するものであり、これに対応してβiは
と
との間の角度を記述するものである。これに対応して、aiは計測方向における加速度ベクトル
の加速度のスカラー読取値を記述するものである。
として記述され得る。
が成り立つ。
は、
の形でも表現され得、ここでaiはベクトル
のスカラー値であり、これに対応して、
は、方向余弦を使用して
として表される計測方向の単位ベクトルである。
がセンサーに影響を与える場合、計測結果のベクトル
のスカラー値aiは、センサーに影響を与える加速度ベクトル
と計測方向における単位ベクトル
との内積:
として計算され得る。
は、センサーに影響を与える加速度ベクトル
の計測方向における射影:
として計算され得る。
の値が
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられるように、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施される。
が所与の間隔で計測され、その後、式
の値が計算される。式の値は上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
の代わりに、方程式k1a1+k2a2+・・・+knan=0と書かれ得る。各計測方向における主加速度ベクトル
の射影がこれに挿入されれば、得られる方程式は:
である。
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数kiを解くための方程式の組
が得られる。
で信号レベルから計算され得る。
、ならびに各計測方向における主加速度ベクトル
の計測結果のベクトル
のスカラー値aiがこれに挿入されれば、得られる方程式は:
である。
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数kiを解くための方程式の組
が得られる。
の値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られるスカラー値a1,
a2,・・・anに対応する信号レベルs1,s2,・・・snに対して乗数k1,k2,・・・knが与えられるように、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が、線形計測または線形化された計測として実施される。
の値が計算される。加算式の値は上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値0から所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値0からの上記所定のしきい値を超えた上記加算式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
が得られるように、始動中および/または動作中における連続的自己試験を実施するための手段1〜4を含む。次に、センサー自己試験ブロック2において、センサーが完全に機能している場合に式
の値が
となるように、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられる。
がセンサー計測ブロック1において所与の間隔で計測され、その後、式
の値がセンサー自己試験ブロック2において計算される。さらに、センサー比較ブロック3において、式の値が上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が値
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージがセンサー警報ブロック4に与えられる。
が得られるように、始動中および/または動作中における連続的自己試験を実施するための手段1〜4を含む。次に、センサー自己試験ブロック2において、センサーが完全に機能している場合に式
の値が
となるように、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
に対して乗数k1,k2,・・・knが与えられる。
が、センサー計測ブロック1において所与の間隔で計測され、その後、式
の値がセンサー自己試験ブロック2において計算される。さらに、センサー比較ブロック3において、式の値が上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が値
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが警報ブロック4に与えられる。
として表現され得るように、対称的に選択され得る。
に対して、k1=−k3=k3=−k4となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
とも書かれ得る。
に対して、k1=k3=1かつk2=k4=−1となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
とも書かれ得る。
として表現され得るように、対称的に選択され得る。
に対して、k1=k3かつk2=k4となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
とも書かれ得る。
に対して、k1=k2=k3=k4となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
とも書かれ得る。
に対して、k1=k2=k3=k4=1となるように乗数k1,k2,k3およびk4が与えられるよう、始動中および/または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
とも書かれ得る。
Claims (9)
- 微小機械式加速度センサーを用いる、3次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法であって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクトルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
その特徴は、
当該方法において、始動中および/または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施されることであって、
− センサーが完全に機能している場合に、式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対して、乗数k1,k2,k3,・・・knが与えられ、
− センサー計測デバイスにより与えられる加速度
のスカラー値a1,a2,a3,・・・anが所与の間隔で計測され、
− 式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値が計算され、
− 上記式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
− 上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施されるものである、前記加速度の計測方法。 - 上記4つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記4つの計測方向が、地球の重力が上記4つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 値0からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出されることを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 微小機械式加速度センサーであって、3次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のための該加速度センサーであり、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも4つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する4つのベクトルのうちのどの3つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
その特徴は、
当該加速度センサーが、始動中および/または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段(1〜4)を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック(1)、センサー自己試験ブロック(2)、センサー比較ブロック(3)、および、警報ブロック(4)を有し、ここで、
− センサー計測ブロック(1)は、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,a3,・・・anをセンサー自己試験ブロック(2)に与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロック(2)は、センサーが完全に機能している場合に、式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値が0となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
のスカラー値a1,a2,a3,・・・anに対して乗数k1,k2,k3,・・・knを与えるための手段を有し、
− センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
に対して式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロック(3)に与えるための手段をさらに有し、− センサー比較ブロック(3)は、上記式k1a1+k2a2+k3a3+・・・+knanの値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
− センサー比較ブロック(3)は、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値0から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロック(4)に与えるための手段をさらに有するものである
前記微小機械式加速度センサー。 - 上記4つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記4つの計測方向が、地球の重力が上記4つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択され
ることを特徴とする、請求項4記載の微小機械式加速度センサー。 - 値0からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がm回生じた場合に、エラーメッセージが出されることを特徴とする、請求項4または5記載の微小機械式加速度センサー。
- センサー比較ブロック(3)が、センサー自己試験ブロック(2)に連結されることを特徴とする、請求項4〜6のいずれか1項に記載の微小機械式加速度センサー。
- センサー計測ブロック(1)が、センサー自己試験ブロック(2)に連結されることを特徴とする、請求項4〜7のいずれか1項に記載の微小機械式加速度センサー。
- センサー警報ブロック(4)が、センサー比較ブロック(3)に連結されることを特徴とする、請求項4〜8のいずれか1項に記載の微小機械式加速度センサー。
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Families Citing this family (10)
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---|---|---|---|---|
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FR2920870B1 (fr) * | 2007-09-07 | 2009-11-27 | Snecma | Dispositif de validation de mesures d'une grandeur cinematique. |
US20100122565A1 (en) * | 2008-11-15 | 2010-05-20 | Freescale Semiconductor, Inc. | Continuous selftest for inertial sensors at 0 hz |
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US9297826B2 (en) * | 2013-03-08 | 2016-03-29 | Freescale Semiconductor Inc. | System and method for monitoring an accelerometer |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH04315058A (ja) | 1991-04-12 | 1992-11-06 | Toyota Motor Corp | 移動物体の加速度検出装置の検出異常判定装置 |
JP2867103B2 (ja) * | 1992-11-13 | 1999-03-08 | リオン株式会社 | 振動計 |
JPH08285952A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 地震計 |
DE19541388A1 (de) | 1995-11-07 | 1997-05-15 | Telefunken Microelectron | Mikromechanischer Beschleunigungssensor |
JPH1010145A (ja) * | 1996-06-26 | 1998-01-16 | Wako:Kk | 加速度検出システム |
JP3343878B2 (ja) * | 1996-07-31 | 2002-11-11 | 日野自動車株式会社 | 車両用加速度検出回路の故障検出装置 |
US6023664A (en) | 1996-10-16 | 2000-02-08 | Automotive Systems Laboratory, Inc. | Vehicle crash sensing system |
DE19852468A1 (de) | 1998-11-13 | 2000-05-25 | Siemens Ag | Steueranordnung für ein Insassenschutzmittel eines Fahrzeugs |
DE50005983D1 (de) * | 1999-01-12 | 2004-05-13 | Siemens Ag | Verfahren zur funktionsüberprüfung einer steueranordnung für insassenschutzmittel in einem kraftfahrzeug |
JP3571272B2 (ja) * | 2000-03-14 | 2004-09-29 | エスペック株式会社 | 運動カロリー測定方法及び装置 |
US6535800B2 (en) * | 2001-05-29 | 2003-03-18 | Delphi Technologies, Inc. | Vehicle rollover sensing using angular rate sensors |
DE10148858A1 (de) | 2001-10-04 | 2003-04-10 | Bosch Gmbh Robert | Mikromechanischer Sensor mit Selbsttestfunktion und Optimierungsverfahren |
US6925413B2 (en) | 2001-12-14 | 2005-08-02 | Robert Bosch Gmbh | Method and system for detecting a spatial movement state of moving objects |
FR2838828B1 (fr) * | 2002-04-18 | 2004-07-02 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede pour evaluer des accelerations subies par une piece mobile, notamment un organe d'un vehicule, a mesures intrinsequement redondantes |
US6829937B2 (en) * | 2002-06-17 | 2004-12-14 | Vti Holding Oy | Monolithic silicon acceleration sensor |
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DE10308881B3 (de) * | 2003-02-28 | 2004-09-02 | Siemens Ag | Steueranordnung und Verfahren zur Funktionsüberprüfung einer derartigen Steueranordnung für Insassenschutzmittel in einem Kraftfahrzeug |
US6918282B2 (en) | 2003-03-27 | 2005-07-19 | Delphi Technologies, Inc. | Self-test circuit and method for testing a microsensor |
JP3808480B2 (ja) * | 2004-06-25 | 2006-08-09 | 株式会社高見沢サイバネティックス | 感震器及び地震計システム |
CN100363851C (zh) * | 2004-11-26 | 2008-01-23 | 清华大学 | 航天器大角度机动控制的单框架力矩陀螺群的最优控制法 |
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-
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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