JP6092325B2 - 振動質量型ジャイロスコープシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
Claims (16)
- 振動質量型ジャイロスコープシステムであって、
第1の表面と、前記第1の表面の反対側の第2の表面と、前記第1および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する複数の電極とを備える実質的に平面の振動質量を備えるセンサシステムであって、前記複数の電極は、駆動電極のアレイと、感知電極のアレイと、一組の駆動電極および感知電極の各々に対し45°の角度で配列された直角電極のアレイとを備え、駆動電極の前記アレイ、感知電極の前記アレイ、及び直角電極の前記アレイは、ハウジングにそれぞれ関連づけられた駆動電極の実質的にマッチするアレイ、感知電極の実質的にマッチするアレイ、及び直角電極の実質的にマッチするアレイに容量性結合され、前記第1および第2の表面のそれぞれのうちの少なくとも1つと離間され対向し、直角電極の前記実質的にマッチするアレイは、前記実質的にマッチする一組の駆動電極および感知電極の各々に対し45°の角度で配列される、前記センサシステムと、
前記実質的に平面の振動質量の平面内の周期的な発振運動を提供するために駆動電極の前記アレイと駆動電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに提供される駆動信号を生成し、入力軸を中心とした前記振動質量型ジャイロスコープシステムの回転を計算するために感知電極の前記アレイと感知電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに提供される力再平衡化信号を生成するように構成されたジャイロスコープコントローラと
を備える振動質量型ジャイロスコープシステム。 - 駆動電極の前記アレイと感知電極の前記アレイは各々、互いに対するそれぞれの直交軸において前記周期的なパターンで横断的に配列され、駆動電極の前記実質的にマッチするアレイと感知電極の前記実質的にマッチするアレイは各々、互いに対するそれぞれの直交軸において前記周期的なパターンで横断的に配列される、請求項1に記載のシステム。
- 前記ジャイロスコープコントローラはさらに、前記力再平衡化信号への直角結合を実質的に緩和するために、直角電極の前記アレイと、直角電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに提供される直角信号を生成するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記実質的に平面の振動質量は、前記第1の表面上の駆動電極の第1のアレイと感知電極の第1のアレイとを備えるとともに、前記第2の表面上の駆動電極の第2のアレイと感知電極の第2のアレイとを備え、前記ハウジングは、前記第1の表面と離間され対向する、駆動電極の第1の実質的にマッチするアレイと感知電極の第1の実質的にマッチするアレイを備えるとともに、前記第2の表面と離間され対向する、駆動電極の第2の実質的にマッチするアレイと感知電極の第2の実質的にマッチするアレイとを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記駆動信号は、駆動電極の前記アレイと駆動電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに提供されて、前記入力軸を中心とした前記振動質量型ジャイロスコープシステムの回転に応答した前記力再平衡化信号に応答して発生された力に対し直交する方向において前記実質的に平面の振動質量の前記平面内の周期的な発振運動を提供する、請求項1に記載のシステム。
- 前記センサシステムは、ペアで配列された複数の実質的に平面の振動質量を備え、前記複数の実質的に平面の振動質量の各々は、第1の表面と、前記第1の表面の反対側の第2の表面と、前記第1および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する複数の電極とを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記ジャイロスコープコントローラは、所与のペアに関し180°の位相外れであるように前記複数の実質的に平面の振動質量の各々の前記平面内の周期的な発振運動を提供するために前記駆動信号を生成するように構成され、前記ジャイロスコープコントローラは、所与のペアに関し前記複数の実質的に平面の振動質量の各々について交互で反対の方向の力を発生させるために前記力再平衡化信号を生成するように構成される、請求項6に記載のシステム。
- 前記ジャイロスコープコントローラは、前記力再平衡化信号への直角結合を実質的に緩和するために、直角電極の前記アレイと直角電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つにDC直角信号を提供するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記振動質量は、少なくとも1つのばね質量システムを介して前記ハウジングに結合され、前記ジャイロスコープコントローラは、前記少なくとも1つのばね質量システムの共振周波数よりも高い周波数を有するキャリア信号を生成するように構成され、前記駆動信号および前記力再平衡化信号は、前記キャリア信号の前記周波数で前記複数の電極に関連づけられたピックオフ信号を復調することに基づいて、前記少なくとも1つのばね質量システムの前記共振周波数とほぼ等しい周波数で生成される、請求項1に記載のシステム。
- 振動質量型ジャイロスコープシステムにおいて入力軸を中心とした回転を計算するための方法であって、
実質的に平面の振動質量の第1の表面および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する駆動電極のアレイと、ハウジングの第1の表面および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する駆動電極の実質的にマッチするアレイとのうちの1つに関連づけられた駆動ピックオフ信号を監視することであって、前記実質的に平面の振動質量の前記第1の表面は、前記ハウジングの前記第1の表面と対向し、前記実質的に平面の振動質量の前記第2の表面は、前記ハウジングの前記第2の表面と対向する、前記監視すること、
前記駆動ピックオフ信号に基づいて、前記実質的に平面の振動質量の駆動電極の前記アレイと、前記ハウジングの駆動電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの前記1つに駆動信号を提供して、前記実質的に平面の振動質量の平面内の周期的な発振運動を提供すること、
前記実質的に平面の振動質量の前記第1および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する感知電極のアレイと、前記ハウジングの前記第1および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する感知電極の実質的にマッチするアレイとのうちの1つに関連づけられた力再平衡化ピックオフ信号を監視すること、
前記力再平衡化ピックオフ信号に基づいて、前記実質的に平面の振動質量の感知電極の前記アレイと、前記ハウジングの感知電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに力再平衡化信号を提供して、入力軸を中心とした前記振動質量型ジャイロスコープシステムの回転を計算すること
DC直角信号を生成すること、
前記力再平衡化信号への直角結合を実質的に緩和するために、前記実質的に平面の振動質量の前記第1および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する直角電極のアレイと、前記ハウジングの前記第1および第2の表面のうちの少なくとも1つの上に周期的なパターンで横断的に伸張する感知電極の実質的にマッチするアレイとのうちの1つに前記DC直角信号を提供すること
を含み、直角電極の前記アレイは、一組の駆動電極および感知電極のうちの少なくとも1つに対し45°の角度で配列される、方法。 - 駆動電極の前記アレイと感知電極の前記アレイは各々、前記実質的に平面の振動質量と前記ハウジングのそれぞれの前記第1および第2の表面の前記少なくとも1つの上に、互いに対するそれぞれの直交軸において前記周期的なパターンで横断的に配列され、駆動電極の前記実質的にマッチするアレイと感知電極の前記実質的にマッチするアレイは各々、前記実質的に平面の振動質量と前記ハウジングのそれぞれの前記第1および第2の表面の前記少なくとも1つの上に、互いに対するそれぞれの直交軸において前記周期的なパターンで横断的に配列される、請求項10に記載の方法。
- 前記駆動信号を提供することは、第1の方向の前記実質的に平面の振動質量の前記平面内の周期的な発振運動を提供するために、駆動電極の前記アレイと駆動電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの前記1つに前記駆動信号を提供することを含み、前記力再平衡化信号を提供することは、前記入力軸を中心とした前記振動質量型ジャイロスコープシステムの回転に基づいて、前記第1の方向に直交する第2の方向の前記力再平衡化信号に応答して発生した力を提供するために、感知電極の前記アレイと感知電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに前記力再平衡化信号を提供することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記駆動信号を提供することは、ペアで配列された複数の実質的に平面の振動質量に関連づけられた駆動電極の前記アレイと駆動電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに前記駆動信号を提供して、所与のペアに関し180°の位相外れの前記複数の実質的に平面の振動質量の各々の前記平面内の周期的な発振運動を提供することを含み、前記力再平衡化信号を提供することは、前記複数の実質的に平面の振動質量に関連づけられた感知電極の前記アレイと感知電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに前記力再平衡化信号を提供して、所与のペアに関し交互で反対の方向の力を提供することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記センサシステムは、第1の表面と、前記第1の表面の反対側の第2の表面と、前記第1および第2の表面の各々の上に周期的なパターンで横断的に伸張する複数の電極とを各々が備える複数の実質的に平面の振動質量を備え、前記複数の電極は、駆動電極のアレイと、感知電極のアレイと、一組の駆動電極および感知電極の各々に対し45°の角度で配列された直角電極のアレイとを備え、駆動電極の前記アレイ、感知電極の前記アレイ、及び直角電極の前記アレイは、前記ハウジングにそれぞれ関連づけられた駆動電極の実質的にマッチするアレイ、感知電極の実質的にマッチするアレイ、及び直角電極の実質的にマッチするアレイに容量性結合され、前記複数の振動質量の各々の前記第1および第2の表面のそれぞれのうちの少なくとも1つと離間され対向し、前記直角電極の実質的にマッチするアレイは、前記実質的にマッチする一組の駆動電極および感知電極の各々に対し45°の角度で配列され、
前記ジャイロスコープコントローラは、前記複数の実質的に平面の振動質量の各々の平面内の周期的な発振運動を提供するために、前記複数の振動質量の各々に関連づけられた駆動電極の前記アレイと駆動電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに提供される駆動信号を生成し、入力軸を中心とした前記振動質量型ジャイロスコープシステムの回転を計算するために、前記複数の振動質量の各々に関連づけられた感知電極の前記アレイと感知電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに提供される力再平衡化信号を生成し、前記力再平衡化信号への直角結合を実質的に緩和するために、前記複数の実質的に平面の振動質量の各々に関連づけられた直角電極の前記アレイと直角電極の前記実質的にマッチするアレイとのうちの1つに提供される直角信号を生成するように構成されている、請求項1に記載の振動質量型ジャイロスコープシステム。 - 前記複数の振動質量の各々に関連づけられた駆動電極の前記アレイと感知電極の前記アレイは各々、複数の振動質量の各々の前記第1および第2の表面の各々の上で互いに対するそれぞれの直交軸において前記周期的なパターンで横断的に配列され、前記ハウジング上の、前記複数の実質的に平面の振動質量の各々の前記第1および第2の表面の各々にそれぞれ関連づけられた、駆動電極の前記実質的にマッチするアレイと感知電極の前記実質的にマッチするアレイは各々、互いに対するそれぞれの直交軸において前記周期的なパターンで横断的に配列される、請求項14に記載のシステム。
- 前記複数の実質的に平面の振動質量は、ペアで配列され、前記ジャイロスコープコントローラは、所与のペアに関し180°の位相外れであるように前記複数の実質的に平面の振動質量の各々の前記平面内の周期的な発振運動を提供するために前記駆動信号を生成するように構成され、前記ジャイロスコープコントローラは、所与のペアに関し前記複数の実質的に平面の振動質量の各々について交互で反対の方向の力を発生させるために前記力再平衡化信号を生成するように構成される、請求項14に記載のシステム。
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