JPH0341366A - 加速度計 - Google Patents

加速度計

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JPH0341366A
JPH0341366A JP2049167A JP4916790A JPH0341366A JP H0341366 A JPH0341366 A JP H0341366A JP 2049167 A JP2049167 A JP 2049167A JP 4916790 A JP4916790 A JP 4916790A JP H0341366 A JPH0341366 A JP H0341366A
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JP
Japan
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diaphragm
potential difference
capacitor plates
generating
control signal
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Application number
JP2049167A
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English (en)
Inventor
Winthrop H Mcclure Iii
ウィンスロップ エイチ.マックール,ザ サード
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RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
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Publication date
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Publication of JPH0341366A publication Critical patent/JPH0341366A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/13Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
    • G01P15/131Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electrostatic counterbalancing means

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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、加速度計、特に静電力を利用した加速度計に
関する。
[従来の技術] 二枚のコンデンサ間に、ダイヤフラムとして、非常に薄
く塗布されたシリカプレートを弾性的に延伸挿入した構
成を有する種々の加速度計が知られている。ダイヤフラ
ムは、無負荷位置あるいは零位置から加速度力がかかっ
たときに、この加速度力と、これに伴って生じる静電容
量の変化や、ダイヤフラム及び異なった電位が荷電され
たコンデンサの間に生しる静電界により変位する。
また、ダイヤフラムの無負荷位置からの変位量及び変位
方向は、ダイヤフラムが上述の種々の変化によりその無
負荷位置から変位する際にダイヤフラム内に生しる電位
変化の結果としてダイヤフラムに流出入する電流を測定
することによって検出できることも周知である。
[発明か解決しようとする課題] しかしながら、このタイプの加速度計は、その使用時の
測定結果の信頼性があまりなく、特に、上述の電流値の
変動が複雑で、ダイヤフラム内での電位変化は変位の非
線形関数となり、また、コンデンサ間の電位差を常時あ
るいは長時間にわたって一定に保持することは非常に困
難または不可能であるため、全般的に予測不能な因子が
関与する一 という問題がある。また、それだけでなく、ダイヤフラ
ムの変位がこれに作用する加速度力の非線形関数である
ために、一定の変化量が得られず、フレキシブルヒンジ
等、コンデンサプレート間のダイヤフラム上に設置され
た弾性手段の反応が非線形的になり、ヒンジの機械性能
や温度変化が関与する機械性能等のエイジング効果の反
応も非線形的になるため測定精度が下がるという問題も
ある。
従って、本発明の目的は、上述のような従来の加速度計
がかかえる課題を回避できるような加速度計を提供する
ことにある。
本発明のもう一つの目的は、高範囲にわたり、加速度力
を線形関数的に測定できる、信頼性の高い測定結果を得
られるような加速度計を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、上述のようなタイプの加速度
計に用いる、信頼性が高く、かつダイヤフラム上に負荷
された加速度力に線形依存性のある電子駆動回路を提供
することにある。
また、本発明の目的は、比較的簡単な構成で、製造が安
価で使用しやすく、かつ、動作の信頼性の高い、上述の
駆動回路及び加速度計を提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、上述の加速度計を駆動す
る方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明による加速度計を 互いに平行に対向して検出ギャップを隔成する主表面を
各々有する二枚のコンデンサ板と、板状の電気伝導性ダ
イヤフラムと、 該ダイヤフラムを前記ギャップ内で前記主表面に平行に
配設して、前記ダイヤフラムが該ダイヤフラムに作用す
る加速度力によって、前記主表面の十分に中央に位置す
る無負荷位置から前記主表面のいずれか一面の方へ、前
記加速度力の方向に応じて変位するように該ダイヤフラ
ムを弾性的に配設する手段とを有する一以上の加速度セ
ンサと、前記ダイヤフラムの無負荷位置からの変位量及
び変位方向に応じた大きさと方向を有するダイヤフラム
電位を発生させる静電界を、前記コンデンサ板と前記ダ
イヤフラム間に各々形成するために、前記コンデンサ板
間に電位差を発生させる手段と、前記発生させた電位差
を評価し、 前記電位差に比例し、 前記ダイヤフラムへ、前記ダイヤフラムに作用する加速
度力に抗して前記ダイヤフラムを前記無負荷位置に、前
記ダイヤフラム及び前記コンデンサ板間に前記電位差に
より生じた静電力によって、復位させるのに十分な電圧
を有する電気的制御信号を発生し、供給する手段から構
成する。
ここで、前記電位差発生手段は、前記コンデンサ板に各
々十分に一定で異なった大きさの直流電圧をかけ、同様
に、各々同じ所定頻度で逆位相の交流電圧をかける手段
と、 前記ダイヤフラムに前記電位変化に応じて流出入する交
流電流を前記制御信号に変換する手段から構成する。
さらに、前記変換手段は、前記交流電流をレシ−ブし、
交流電圧を発生する増幅器を有する手段と、 前記交流電圧を前記制御信号を得るために交流電圧の一
つに復調する手段とから構成する。
また、上記加速度計の駆動方法を、前記ダイヤフラムの
無負荷位置からの変位量と変位方向に応した大きさと方
向を有するダイヤフラム電位を発生させる静電界を前記
コンデンサ板と前記ダイヤフラム間に各々形成するため
に、前記コンデンサ板間に電位差を発生させる工程と、 前記発生した電位差を評価し、前記ダイヤフラムへ、前
記電位差に比例し、前記ダイヤフラムに作用する加速度
力に抗して前記ダイヤフラムを前記無負荷位置に、前記
ダイヤフラム及び前記コンデンサ板間に前記電位差によ
り生じた静電力によって、復位させるのに十分な電圧を
有する電気的制御信号を発生し、供給する工程から構成
する。
[作用コ 上記のように構成された加速度計によれば、ダイヤフラ
ムに、無負荷位置でダイヤフラムに作用1 する総静電力に等しく、かつ、ダイヤフラムにかかる総
加速度力の反対方向の電圧をかけることにより、加速度
がこの電圧の線形関数となる。
[実施例] 以下に、上記した本発明の特徴の詳細を、添付する図面
を参照しながら、好適な実施例において具体的に説明す
る。
第1図において、加速度センサ10は、各々互いに平行
した主表面13及び14を有するコンデンサ部材11及
び12から構成され、この二枚のコンデンサ部材が、互
いの間に所定のコンデンサギャップをとるように離間し
て対向している。第を図に図示するコンデンサ部材1工
及び工2が十分に板状の形態をるため、以下、本部材を
コンデンサ板と称するが、これらコンデンサ板は、コン
デンサギャップを形成する主表面上3及び14が平行に
配設される限りは、どのような形態をとっても良い。主
表面13及び14は、それぞれ同一空間に延びている。
ダイヤフラム部材15は、コンデンサ板1↑及2 び12の間に配設され、半径方向に完全接合部あるいは
分離接合部16、必須ではないが通常は分離フレキシブ
ルヒンジ17、及びヒンジ部エフにより一つあるいは複
数の接合部16と接合された中央ダイヤフラム↓8から
構成される。コンデンサ板11及び12並びにダイヤフ
ラム部材15は、少なくとも部分的には電気伝導性を有
するようにシリカを塗布して形成する。ダイヤフラム部
材上5は、それぞれダイヤフラム部材15の接続部16
とこれに相当するコンデンサ板11及びt2との間に挿
入された接続及び離隔体19.20により二枚のコンデ
ンサ板と接続されている。この時、ダイヤフラム部材1
5は、この接続及び離隔体19.20から電気的に絶縁
されることが望ましい。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互いに平行に対向して検出ギャップを隔成する主
    表面を各々有する二枚のコンデンサ板と、板状の電気伝
    導性ダイヤフラムと、 該ダイヤフラムを前記ギャップ内で前記主表面に平行に
    配設して、前記ダイヤフラムが該ダイヤフラムに作用す
    る加速度力によって、前記主表面の十分に中央に位置す
    る無負荷位置から前記主表面のいずれか一面の方へ、前
    記加速度力の方向に応じて変位するように該ダイヤフラ
    ムを弾性的に配設する手段とを有する一以上の加速度セ
    ンサと、前記ダイヤフラムの無負荷位置からの変位量及
    び変位方向に応じた大きさと方向を有するダイヤフラム
    電位を発生させる静電界を、前記コンデンサ板と前記ダ
    イヤフラム間に各々形成するために、前記コンデンサ板
    間に電位差を発生させる手段と、前記発生させた電位差
    を評価し、前記電位差に比例し、 前記ダイヤフラムへ、前記ダイヤフラムに作用する加速
    度力に抗して前記ダイヤフラムを前記無負荷位置に、前
    記ダイヤフラム及び前記コンデンサ板間に前記電位差に
    より生じた静電力によって、復位させるのに十分な電圧
    を有する電気的制御信号を発生し、供給する手段から構
    成される加速度計。
  2. (2)前記電位差発生手段が、前記コンデンサ板に各々
    十分に一定で異なった大きさの直流電圧をかけ、同様に
    、各々同じ所定頻度で逆位相の交流電圧をかける手段と
    、 前記ダイヤフラムに前記電位変化に応じて流出入する交
    流電流を前記制御信号に変換する手段を有することを特
    徴とする請求項第1項に記載の加速度計。
  3. (3)前記変換手段が、前記交流電流をレシーブし、交
    流電圧を発生する増幅器を有する手段と、前記交流電圧
    を前記制御信号を得るために交流電圧の一つに復調する
    手段とを有することを特徴とする請求項第2項に記載の
    加速度計。
  4. (4)互いに平行に対向して検出ギャップを隔成する主
    表面を各々有する二枚のコンデンサ板と、前記主表面に
    平行に配設して、加速度力の作用によって、前記主表面
    の十分に中央に位置する無負荷位置から前記主表面のい
    ずれか一面の方へ、前記加速度力の方向に応じて変位す
    るように弾性的に前記ギャップ内に配設された板状の電
    気伝導性ダイヤフラムとを有する一以上の加速度センサ
    の駆動装置において、 該駆動装置が、前記ダイヤフラムの無負荷位置からの変
    位量と変位方向に応じた大きさと方向を有するダイヤフ
    ラム電位を発生させる静電界を、前記コンデンサ板と前
    記ダイヤフラム間に各々形成するために、前記コンデン
    サ板間に電位差を発生させる手段と、 前記発生させた電位差を評価し、前記ダイヤフラムに、
    前記電位差に比例し、前記ダイヤフラムに作用する加速
    度力に抗して前記ダイヤフラムを前記無負荷位置に、前
    記ダイヤフラム及び前記コンデンサ板間に前記電位差に
    より生じた静電力によって、復位させるのに十分な電圧
    を有する電気的制御信号を発生し、供給する手段 とを有することを特徴とする駆動装置。
  5. (5)前記電位差発生手段が、前記コンデンサ板に各々
    十分に一定で異なった大きさの直流電圧をかけ、同様に
    、各々同じ所定頻度で逆位相の交流電圧をかける手段と
    、 前記ダイヤフラムに前記電位変化に応じて流出入する交
    流電流を前記制御信号に変換する手段を有することを特
    徴とする請求項第4項に記載の駆動装置。
  6. (6)前記変換手段が、前記交流電流をレシーブし、交
    流電圧を発生する増幅器を有する手段と、前記交流電圧
    を前記制御信号を得るために交流電圧の一つに復調する
    手段とを有することを特徴とする請求項第5項に記載の
    駆動装置。
  7. (7)互いに平行に対向して検出ギャップを隔成する主
    表面を各々有する二枚のコンデンサ板と、前記主表面に
    平行に配設して、加速度力の作用によって、前記主表面
    の十分に中央に位置する無負荷位置から前記主表面のい
    ずれか一面の方へ、前記加速度力の方向に応じて変位す
    るように弾性的に前記ギャップ内に配設された板状の電
    気伝導性ダイヤフラムとを有する一以上の加速度センサ
    の駆動方法であって、 該駆動方法が、前記ダイヤフラムの無負荷位置からの変
    位量と変位方向に応じた大きさと方向を有するダイヤフ
    ラム電位を発生させる静電界を前記コンデンサ板と前記
    ダイヤフラム間に各々形成するために、前記コンデンサ
    板間に電位差を発生させる工程と、 前記発生した電位差を評価し、前記ダイヤフラムへ、前
    記電位差に比例し、前記ダイヤフラムに作用する加速度
    力に抗して前記ダイヤフラムを前記無負荷位置に、前記
    ダイヤフラム及び前記コンデンサ板間に前記電位差によ
    り生じた静電力によって、復位させるのに十分な電圧を
    有する電気的制御信号を発生し、供給する工程 とを有することを特徴とする駆動方法。
  8. (8)前記電位差発生手段が、前記コンデンサ板に各々
    十分に一定で異なった大きさの直流電圧をかけ、同様に
    、各々同じ所定頻度で逆位相の交流電圧をかける手段と
    、 前記ダイヤフラムに前記電位変化に応じて流出入する交
    流電流を前記制御信号に変換する手段を有することを特
    徴とする請求項第7項に記載の方法。
  9. (9)前記変換手段が、前記交流電流をレシーブし、交
    流電圧を発生する増幅器を有する手段と、前記交流電圧
    を前記制御信号を得るために交流電圧の一つに復調する
    手段とを有することを特徴とする請求項第8項に記載の
    方法。
JP2049167A 1989-02-28 1990-02-28 加速度計 Pending JPH0341366A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US31723789A 1989-02-28 1989-02-28
US317,237 1989-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0341366A true JPH0341366A (ja) 1991-02-21

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ID=23232742

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JP2049167A Pending JPH0341366A (ja) 1989-02-28 1990-02-28 加速度計

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CA (1) CA2010437A1 (ja)
IL (1) IL93543A0 (ja)

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