JP6466140B2 - 加速度計、加速度計出力フィルタ回路 - Google Patents
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Description
図1を参照して、第一実施形態の二出力型加速度計100を説明する。二出力型加速度計100はサーボ機構を持つ加速度計である。そこで、まず、図2を参照して、サーボ機構に係る構成を概説する。
二出力型加速度計100に外部から入力加速度がかかると、質量体10は慣性によって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。これによって、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、フレクシャ部2が弾性変形することによって質量体10が傾動する。
一方、積分器50の出力は、フィードバック制御系の定数で決まる全周波数帯域の電流信号であるから、読取抵抗80を介した第二出力は全周波数帯域の加速度電圧信号となる。入力加速度に対する第二出力の伝達関数の周波数特性を図4(b)に示す。
図5に、二出力型加速度計100における、積分器50と読取抵抗80とトルカコイル60からなる回路部分の具体例を示す。なお、図1と図5を比較すると、読取抵抗80とトルカコイル60の位置関係が異なるが、読取抵抗80、トルカコイル60の順に積分器50の出力電流が流れる構成と、トルカコイル60、読取抵抗80の順に積分器50の出力電流が流れる構成の、いずれも採用できる。
このように、二出力型加速度計100によると、第一出力は直流成分が除去された加速度信号出力となり、第二出力は周波数0[Hz]からの全周波数帯域での加速度信号出力となる。
図6を参照して、第二実施形態の二出力型加速度計200を説明する。二出力型加速度計200は第一実施形態と同様にサーボ機構を持つ加速度計である。よって、第一実施形態と異なる技術事項について説明し、その他については同一の構成要素には同一の符号を当てて第一実施形態の説明を援用する。
なお、図8または図9と図6を比較すると、第二読取抵抗82とトルカコイル60の位置関係が異なるが、第二読取抵抗82、トルカコイル60の順に加算器70の出力電流が流れる構成と、トルカコイル60、第二読取抵抗82の順に加算器70の出力電流が流れる構成の、いずれも採用できる。
また、積分器の出力側からは直流成分を含む第二出力が得られるので、周波数0[Hz]からの全周波数帯域の測定ができ、加速度計の傾斜を測定することができる。
このように、本発明では、サーボループ内に積分器を配置することによって、積分器の入力側では直流成分を含まない振動成分が得られ、積分器の出力側では直流成分を含む振動成分が得られるようになっている。
特に、第一実施形態では、カットオフ周波数を低くしたい場合(つまり、積分器の時定数を大きくしたい場合)であっても、次のような利点がある。積分器の直流成分に対するゲインが大きいので、第一出力の残留直流出力はキャパシタのリーク電流の影響が小さくなるように制御され、抵抗の値を大きくすることなく静電容量を大きくすることができる。このため、抵抗の熱雑音が大きくならないので、高精度に微小振動を測定できる。
図10を参照して、第三実施形態の二出力型加速度計300を説明する。二出力型加速度計300は従来の加速度計900、特に、直流成分をその出力に含む加速度計900、に当該加速度計900の出力をフィルタする加速度計出力フィルタ回路310を付加した構成を持つ。加速度計出力フィルタ回路310は、加算器71と積分器52で構成される。加速度計900の構成に制限はない。例えば、加速度計900は質量体10と変位検出部30と読取抵抗83とトルカコイル60を含む構成を持つ。変位検出部30は、質量体10のハウジング1に対する相対的な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。変位検出部30の出力はトルカコイル60に供給される。変位検出部30とトルカコイル60との間に直列に読取抵抗83を接続して、その読取抵抗83の両端電圧を検出することによって、加速度計900による電圧出力が得られる。
図12を参照して、第四実施形態の二出力型加速度計400を説明する。二出力型加速度計400は第三実施形態と同様に従来の加速度計900に当該加速度計900の出力をフィルタする加速度計出力フィルタ回路410を付加した構成を持つ。第四実施形態における加速度計出力フィルタ回路410は、加算器71と積分器52と減衰器90で構成される。よって、第三実施形態と異なる技術事項について説明し、その他については同一の構成要素には同一の符号を当てて第三実施形態の説明を援用する。
第三実施形態と第四実施形態ではそれぞれ、読取抵抗83が従来の加速度計900の構成要素であったが、読取抵抗83を加速度計900の構成要素でなく加速度計出力フィルタ回路としてもよい。
2 フレクシャ部
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
30 変位検出部
31 発振回路
32 検出部
33 復調器
40 差動増幅回路
50,51,52 積分器
60 トルカコイル
70,71 加算器
80 読取抵抗
81 第一読取抵抗
82 第二読取抵抗
83 読取抵抗
90 減衰器
100 第一実施形態の二出力型加速度計
200 第二実施形態の二出力型加速度計
300 第三実施形態の二出力型加速度計
310 加速度計出力フィルタ回路
400 第四実施形態の二出力型加速度計
410 加速度計出力フィルタ回路
900 従来の加速度計
Claims (6)
- ハウジングに揺動可能に支持されている質量体と、
上記質量体の上記ハウジングに対する相対的な位置の変位を検出して、当該変位に応じた出力を生成する変位検出部と、
上記質量体に固定されており、入力加速度による上記質量体の上記変位に応じたトルカ電流が流れるトルカコイルと
を含み、
磁界中に配置されている上記トルカコイルに上記トルカ電流が流れることによって上記質量体を中立位置に保とうとするサーボ機構が構成されている加速度計であって、
上記変位検出部からの出力を入力とする積分器を含み、
上記積分器の出力が上記トルカコイルに供給され、
上記積分器の入力が上記加速度計の第一出力である
ことを特徴とする加速度計。 - 請求項1に記載の加速度計であって、
上記積分器の出力から加速度計の第二出力が得られる
ことを特徴とする加速度計。 - ハウジングに揺動可能に支持されている質量体と、
上記質量体の上記ハウジングに対する相対的な位置の変位を検出して、当該変位に応じた出力を生成する変位検出部と、
上記質量体に固定されており、入力加速度による上記質量体の上記変位に応じたトルカ電流が流れるトルカコイルと
を含み、
磁界中に配置されている上記トルカコイルに上記トルカ電流が流れることによって上記質量体を中立位置に保とうとするサーボ機構が構成されている加速度計であって、
上記変位検出部からの出力を入力とする積分器と、
上記変位検出部からの出力と上記積分器の出力を加算する加算器と
を含み、
上記加算器の出力が上記トルカコイルに供給され、
上記積分器の入力が上記加速度計の第一出力である
ことを特徴とする加速度計。 - 請求項3に記載の加速度計であって、
上記加算器の出力から加速度計の第二出力が得られる
ことを特徴とする加速度計。 - 加速度計の出力を入力とする加速度計出力フィルタ回路であって、
上記加速度計の出力が入力される加算器と、
上記加算器の出力を入力とする積分器とを含み、
上記加算器は、上記加速度計の出力と上記積分器の出力を加算し、
上記積分器の入力を上記加速度計出力フィルタ回路の出力とする
加速度計出力フィルタ回路。 - 加速度計の出力を入力とする加速度計出力フィルタ回路であって、
上記加速度計の出力が入力される加算器と、
上記加算器の出力を入力とする減衰器と、
上記減衰器の出力を入力とする積分器とを含み、
上記加算器は、上記加速度計の出力と上記積分器の出力を加算し、
上記加算器の出力を上記加速度計出力フィルタ回路の出力とする
加速度計出力フィルタ回路。
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