JPH01180459A - ガスレートセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 扱１九１ 本発明は、センサ本体に作用する角速度を検出するガス
レートセンサに関する。

災米韮亙 一般に、ガスレートセンサは、密閉したケーシング内で
ノズル孔から感温素子対に向かってガス流を噴出させて
おき、外部からそのセンサ本体に角速度運動が加わって
ガス流が偏向したときに感温素子対に生ずる感温出力の
差に応じたセンサ出力をとり出して、そのときセンサ本
体に作用する角速度の向きおよび大きさを検出するよう
にしている。

しかして、この種のガスレートセンサにあっては、それ
がガス流の偏向により感温素子対における放熱量の変化
の微差を感知して角速度を検出するようにしたものであ
るので、外部温度の変化がガスレートセンサの感度に大
きく影響してその検出精度を低下させてしまうことにな
り、そのため何らかの温度補償手段をとる必要があるも
のとなっている。

そのため従来では、外部温度の影響を受けることかない
ように、ガスレートセンサをヒータにより強制加熱して
内部のガス温度を温度センサにより検出しながらそれが
常に一定となるようなガス温度調整手段をとるようにし
ている。

しかしこのようなガス温度調整手段をとるのでは、ヒー
タ電源を投入してから内部のガス温度が所定に立ち上が
って安定するまでのあいだ、ガスレートセンサの感度お
よび予め設定されているオフセット値が変動して正確な
センサ出力を得ることができないものになってしまって
いる。また。

ガス温度調整をしているにもかかわらず、検出精度の高
いセンサ出力を生じさせるのに適切な温度調整とはいい
がたい部分が多分に存在している実状である。

一１璽 本発明は以上の点を考慮してなされたもので。

センサ内部におけるガス温度の変化を許容し、そのガス
温度の変化に応じた最適なセンサ出力の温度補正を行な
わせるようにしたガスレートセンサを提供するものであ
る。

１０又 本発明はその目的達成のため、ノズル孔から感温素子対
に向けて噴出されたガス流に対して角速度が作用したと
きに生ずるガス流の偏向にもとづいて前記感温素子対に
生じた感温出力の差に応じたセンサ出力を生ずるガスレ
ートセンサにおいて、前記感温素子対の抵抗値を検出す
る手段と、その検出された抵抗値からそのときの感温素
子対の雰囲気温度をわり出す手段と、そのわり出された
温度にしたがって予め設定されたセンサ出力の温度によ
る変化をあらわす関数を用いてセンサ出力の温度補正を
演算処理によって行なわせる手段とをとるようにしてい
る。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

第３図に１本発明に係るガスレートセンサ本体の一構成
例を示している。

同図の構成にあって、ケーシング１は一端が閉塞され、
他端が開放された筒状のものからなっており、その開方
端の周縁にはフランジ２が形成されている。また、その
ケーシングｌの横断面形状は円周上を等分した３箇所が
内方に向かって突出した隆起条となっており、それらの
隆起条と当接するセンサ本体４との間に軸方向の流路３
が形成されている。

また、ケーシングｌ内に収納されるセンサ本体４は、ホ
ルダ部５と首部６と筒体部７とから構成されており、そ
のホルダ部５によってケーシング１内に封じ込められた
ガスをシールドするようにしている。ホルダ部５内”に
はポンプ室′８が形成されており、そのポンプ室８内に
はピエゾプレート９からなるダイアフラム式のポンプが
設けられ、そのポンプ作用によってガスが吐出口ｌＯか
ら流路３内に送り出されるようになっている。　′流路
３内に送り出されたガスは、筒体部７の端面の中央部分
に形成されたノズル孔１１およびその周囲に複数形成さ
れた整流孔１２からその筒体部７の内部に形成されたセ
ンサ室１３内に層流として噴出され、そのセンサ室１３
の先方に設けられた感温素子対として設けられた一対の
ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂ部分を通過したのちにポン
プ室８に戻って再びポンプ作用によって流路３内に送り
出されるようになっている。

一対のヒートワイヤ１４ａ、１４ｂは、第４図に示すよ
うに、ノズル孔１１の中心線０−ｏに対して左右対象と
なるように配設されており、ガスレートセンサ本体に何
ら横方向の角速度が作用しないときにはノズル孔１１か
ら噴出されたガスがその中心線Ｏ−ｏに沿ってまっすぐ
流れて各ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂに均等に当たり、
その各ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂに対する放熱量を等
しくしている。

また、ガスレートセンサ本体に横方向の角速度ωが作用
すると、その大きさに応じてノズル孔１１から噴出され
たガス流が図中点線で示すように偏向して各ヒートワイ
ヤ１４ａ、１４ｂのところにおいて中心線Ｏ−０からの
ずれεを生じ、その九めガス流が一方のヒートワイヤ１
４ａに多く当たって各ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂに対
する放熱量に差異をきたすことになる。その放熱量の差
異にもとづく各ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂにおける各
感温出力の差に応じたセンサ出力が増幅回路１５により
増幅されて外部に取り出され、そのセンサ出力の極性お
よび大きさによってガスレートセンサ本体に作用する角
速度ωの向きおよび大きさが検出されるようになってい
る。

なお、増幅回路１５の回路基板１６がケーシングｌのフ
ランジ２部分に取り付けられている０図中、１７はガス
レートセンサ本体を支持する支持筒である。

このように構成されたガスレートセンサ本体にあっては
、そのセンサ出力が温度に依存するものとなっており、
各ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂの温度Ｔに対する抵抗値
をあらわす関数をそれぞれＲ＋　（Ｔ）　、　Ｒ２（Ｔ
）とすると、センサ出力Ｘは次式によって与えられる。

ｘ”　（Ｒ２（Ｔ）　／Ｒ１（Ｔ）　）　−１−（１）
理想的には、Ｒ＋（Ｔ）　＝Ｒ２（Ｔ）となるように。

各ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂに温度−抵抗特性が同一
のものを使用すれば、ガスレートセンサ本体に角速度が
何ら作用しないときには前記（１）式からセンサ出力Ｘ
が零となって、その出力補正を行なわせる必要がない。

しかし実際は、製造上の問題などからして特性が同一の
ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂを一対に設けることが困難
で、第５図に示すように、各ヒートワイヤ１４ａ、１４
ｂの温度−抵抗特性がばらついてしまう。

そのため、ガスレートセンサ本体に角速度が作用しない
ときにもセンサ出力Ｘが零にならなくなってしまい、ま
た各ヒートワイヤ１４ａ、１４ｂにおける温度の変化に
対する抵抗の変化率がそれぞれ異なって角速度の検出誤
差を生じてしまうことになる。

しかして本発明では、特に、一対に設けられる各ヒート
ワイヤ１４ａ、１４ｈにおける温度−抵抗特性がばらつ
いている場合、その特性のばらｐ□い きに応じて、センサ出力Ｘの温度補正を以下のようにし
て最適に行なわせるようにしている。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、ガスレートセ
ンサ本体１８と、そのガスレートセンサ本体１８におけ
る前記一対のヒートワイヤ１４ａ。

１４ｂの各抵抗値Ｒ１＊　ＲＺを検出する抵抗検出回路
１９と、その検出された各抵抗値Ｒ＋　、　Ｒ２を読み
込んで一対のヒートワイヤ１４　ａ、　　１４　ｂ部分
における雰囲気温度をわり出すとともに、ガスレートセ
ンサ本体１８のセンサ出力ｘｔｉ−読み込んで、予め設
定されたセンサ出力Ｘの温度Ｔによる変化をあらわす関
数ｆ（Ｔ、ｘ）を−用いて、前記わり出された雰囲気温
度をＴとしてそのときのセンサ出力Ｘの温度補正を所定
の演算処理によって行なわせて、補正されたセンサ出力
Ｘ′を生じさせる温度補正回路２０とを設けるようにし
ている。

すなわち本発明では、センサ出力Ｘが温度Ｔの関数とな
ることに着目し、前述したガスレートセンサ本体１８に
おける一対のヒートワイヤ１４ａ。

１４ｂのばらつき特性に応じてそのセンサ出力Ｘの温度
Ｔによる変化をあらわす関数　ｆ（Ｔ、ｘ）を温度補正
回路２０に予め設定しておき、＝の温度補正回路２０に
おいて、ヒートワイヤ１４ａ。

１４ｂの部分における前記わり出された＃囲気温度Ｔに
したがってそのときのセンサ出力Ｘの変化分ΔＸを関数
ｆ（Ｔ、ｘ）から求め、その求められた変化分ΔＸをそ
のときのオフセット値としてセンサ出力Ｘから差し引く
ことによって補正出力Ｘ′を得るようにしている。

なお、ガスレートセンサ本体１８における一対のヒート
ワイヤ１４ａ、１４ｂのばらつき特性に応じて設定され
るセンサ出力Ｘの温度Ｔによる変化をあらわす関数ｆ（
Ｔ、ｘ）としては、それがガスレートセンサごとに実験
的に、または予測的に求められるものであり、Ｔ、ｘを
変数とする関数ｆ（Ｔ、ｘ）にしたがう所定の演算式を
登録しておいて演算によってΔＸの値を求めるようにし
ても。

また種々の温度Ｔに対する各ΔＸの値を予め表として登
録しておいて、前記わり出された雰囲気温度Ｔに対応す
るΔＸの値を読み出すようにしてもよい。

また、抵抗検出回路１９としては、第２図に示すように
、一対のヒートワイヤ１４ａ、１４ｂ５と値が既知の抵
抗Ｒａ、Ｒｈ、Ｒｃとを用いて図示の抵抗回路を形成し
、その抵抗回路に定電圧電源２１を接続して定電圧Ｅを
印加したときの電圧検出用の抵抗Ｒｃにおける電圧降下
Ｅ１を検出し。

その検出値Ｅｌおよびガスレートセンサ本体１８からの
センサ出力Ｘにもとづき、演算処理部２２において以下
に示す所定の演算処理をなすことによって各ヒートワイ
ヤ１４ａ、１４ｂの抵抗値Ｒ１゜Ｒｚを求めるようにな
っている。

すなわち、第２＠に示す抵抗回路においては。

次式が成立する。

Ｅ−Ｅ＋＝（Ｒ＋　＋Ｒｚ）Ｉ＋＝（Ｒａ＋Ｒｈ）Ｉｚ
−（２）Ｉ＋＋Ｉス　＝　１　　　・・・　（３）Ｅ＋
＝Ｉ−Ｒｃ　　−（４） したがって、（２）、（３）、（４）式からに１ヤＲ２
＝　１　　　ａ　　−−；＋　−５、−−−（５）が成
立する。

ここで、 ＲＩ＋Ｒλミｙ　・・・（６） とおく。

また、センサ出力Ｘは前記（１）式からｘ＝　（Ｒ２／
Ｒ１）　　　１　　　＝　（７）とあられされる。

したがって、（５）、（６）、（７）式からＲ＋＝ｙ／
　（Ｘ＋２）　　・・・（８）Ｒ２＝ｙ　・　（ｘ＋１
）／　（ｘ＋２）−（９）がそれぞれ求められる。

しかして、抵抗回路における電圧降下Ｅ１を検出するこ
とにより、前記（８）、（９）式にしたがって各ヒート
ワイヤ１４ａ、１４ｂの抵抗Ｒ１５Ｒコをリアルタイム
で求めることができる。

温度補正回路２０は、抵抗検出回路１９において検出さ
れた一対のヒートワイヤ１４ａ、１４ｂにおける各抵抗
値Ｒ，，Ｒ，にしたがって１例えばその平均値（Ｒ＋　
＋　Ｒｚ）　／　２を求めて、予めそれに応じて登録さ
れている温度−抵抗特性にしたがってヒートワイヤ１４
ａ、１４ｂ部分の雰囲気温度Ｔをわり出すようになって
いる。

したがってこの方法によれば、ガスレートセンサ本体１
８内に温度センサを設けてその内部のガス温度を検出す
るような必要がなくなる。またその際、ガスレートセン
サ本体１８内に温度センサを設けてセンサ出力Ｘに直接
影響を与える一対のヒートセンサ１４ａ、１４ｂ部分に
おける雰囲気温度Ｔを検出することは、温度センサを設
置するスペース上の問題からして困難であるが、本発明
によれば一対のヒートセンサ１４ｍ、１４ｂ部分におけ
る雰囲気温度Ｔを間接的に容易にわり出すことができ、
そのわり出された雰囲気温度Ｔにしたがってセンサ出力
Ｘの温度補正を精度良く行なわせることができるよう番
；なる。

なお本発明は、ガスレートセンサ本体をヒータにより強
制加熱してその内部のガス温度を温度センサにより検出
しながらそのガス温度を一定に保持させるような温度調
整手段を何らとらない場合に適用されるのはもちろんの
こと、そのような温度調整手段をとる場合にあってもヒ
ータ電源を投入してからガス温度が所定に立ち上がって
安定するまでのあいだ適用され、電源投入時から直ちに
精度の高いセンサ出力を得ることができるようになる。

また、ガス温度の一定制御中に外気温の急変により一時
的に温度調整が脱調したようなときにも１本発明の適用
が有効である。

豊果 以上１本発明によるガスレートセンサにあっては、ガス
レートセンサ本体内における感温素子対の部分の雰囲気
温度を間接的にわり出し、そのわり出された雰囲気温度
にしたがって予め設定されたセンサ出力の温度による変
化をあらわす関数からそのときの温度補正値を求めて、
実際のセンサ出力からその温度補正値をオフセットさせ
るようにしているため、その雰囲気温度の変化に応じた
センサ出力の温度補正を最適に、かつ精度良く行なわせ
ることができるという優れた利点を有している。

また本発明によれば、ガスレートセンサを自動車などの
移動体に搭載してその移動にともなう進行方向の変化を
検出するようにする際、何ら移動体を°停止させること
なく移動状態のままで、ガスレートセンサに角速度が作
用している最中でもオフセット値を求めてセンサ出力の
温度補正を行なわせることができるという利点を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は同実施例における抵抗検出回路の具体的な回路構成
例を示す図、第３図はガスレートセンサ本体の構成例を
示す平断面図、第４図はガスレートセンサ本体に角速度
が加わったときのガス流の偏向状態を示す図、第５図は
ガスレートセンサ本体における一対のヒートワイヤにお
ける各温度−抵抗特性を示す特性図である。 ３・・・ガス流路　８・・・ポンプ室　１１・・・ノズ
ル孔１４ａ、１４ｂ・・・ヒートワイヤ　１８・・・ガ
スレートセンサ本体　１９・・・抵抗検出回路　２０・
・・温度補正回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノズル孔から感温素子対に向けて噴出されたガス流に対
   して角速度が作用したときに生ずるガス流の偏向にもと
   づいて前記感温素子対に生じた感温出力の差に応じたセ
   ンサ出力を生ずるガスレートセンサにおいて、前記感温
   素子対の抵抗値を検出する手段と、その検出された抵抗
   値からそのときの感温素子対の雰囲気温度をわり出す手
   段と、そのわり出された温度にしたがい、予め設定され
   たセンサ出力の温度による変化をあらわす関数を用いて
   センサ出力の温度補正を演算処理によって行なわせる手
   段とをとるようにしたことを特徴とするガスレートセン
   サ。