JPH05307047A - 慣性センサ - Google Patents
慣性センサInfo
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- JPH05307047A JPH05307047A JP4277519A JP27751992A JPH05307047A JP H05307047 A JPH05307047 A JP H05307047A JP 4277519 A JP4277519 A JP 4277519A JP 27751992 A JP27751992 A JP 27751992A JP H05307047 A JPH05307047 A JP H05307047A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- flywheel
- holder
- inertial sensor
- sensor holder
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring 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
- G01P15/0888—Measuring 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 for indicating angular acceleration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的および計算電子回路上簡単で、摩耗の
少ない構造にもかかわらず、一時的な特に非常に短時間
のセンサホルダー４の回転状態の変化を正確に測定でき
る慣性センサ２を提供する。 【構成】 センサホルダーに対して回転運動面内で回転
運動可能なフライホィール６と、センサホルダーに対す
るフライホィールの回転状態を走査する測定値発生器１
２と、フライホィールと測定値発生器の間にトルク結合
器３４とを備え、トルク結合器がフライホィールと測定
値発生器の間の相対角速度に依存する直線状のトルク特
性曲線を有し、測定値発生器がセンサホルダーに対する
フライホィールの回転角を取り出せる回転表示器として
構成されている。
少ない構造にもかかわらず、一時的な特に非常に短時間
のセンサホルダー４の回転状態の変化を正確に測定でき
る慣性センサ２を提供する。 【構成】 センサホルダーに対して回転運動面内で回転
運動可能なフライホィール６と、センサホルダーに対す
るフライホィールの回転状態を走査する測定値発生器１
２と、フライホィールと測定値発生器の間にトルク結合
器３４とを備え、トルク結合器がフライホィールと測定
値発生器の間の相対角速度に依存する直線状のトルク特
性曲線を有し、測定値発生器がセンサホルダーに対する
フライホィールの回転角を取り出せる回転表示器として
構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、センサホルダーの回
転面内でこのホルダーに対して回転運動するフライホィ
ールと、センサホルダーに対する前記フライホィールの
回転状態を検出する測定値検出器とを備えたセンサホル
ダーの短時間の回転運動の変化を測定する慣性センサに
関する。
転面内でこのホルダーに対して回転運動するフライホィ
ールと、センサホルダーに対する前記フライホィールの
回転状態を検出する測定値検出器とを備えたセンサホル
ダーの短時間の回転運動の変化を測定する慣性センサに
関する。
【０００２】
【従来の技術】センサホルダーに対して運動する慣性質
量の相対運動からセンサホルダーの回転運動を測定する
回転加速度あるいは速度センサは、遠心力から水銀反応
物体を有する電子機械加速度測定器を介して電気的に駆
動される回転円装置までの多数の実施形態で知られてい
る。しかし、これ等の公知のセンサ系はしばしば機械的
および電子てきに非常に高価で、消耗し易すく、何より
もセンサホルダーの角速度を短時間高い先端値を達成す
る過渡的な回転状態を充分な精度で検出することができ
ない。これに対する典型的な応用例は自動車事故の測定
データの検出にある。そこでは、短時間の回転加速度が
10,000 °/sec2 の程度で、回転速度が1000°/secまで
になり、その場合に行われる回転角は衝突解析のために
高い精度で求める必要がある、このことは測定範囲が低
すぎ、乱れた測定信号の過制御が乗じるので不可能であ
る。
量の相対運動からセンサホルダーの回転運動を測定する
回転加速度あるいは速度センサは、遠心力から水銀反応
物体を有する電子機械加速度測定器を介して電気的に駆
動される回転円装置までの多数の実施形態で知られてい
る。しかし、これ等の公知のセンサ系はしばしば機械的
および電子てきに非常に高価で、消耗し易すく、何より
もセンサホルダーの角速度を短時間高い先端値を達成す
る過渡的な回転状態を充分な精度で検出することができ
ない。これに対する典型的な応用例は自動車事故の測定
データの検出にある。そこでは、短時間の回転加速度が
10,000 °/sec2 の程度で、回転速度が1000°/secまで
になり、その場合に行われる回転角は衝突解析のために
高い精度で求める必要がある、このことは測定範囲が低
すぎ、乱れた測定信号の過制御が乗じるので不可能であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、機
械的で電子計算器的に簡単で消耗の少ない構成にもかか
わらず、一時的で特に極度に短時間なセンサホルダーの
回転状態の変化を正確に求めることを保証する冒頭に述
べた種類の慣性センサを提供することにある。
械的で電子計算器的に簡単で消耗の少ない構成にもかか
わらず、一時的で特に極度に短時間なセンサホルダーの
回転状態の変化を正確に求めることを保証する冒頭に述
べた種類の慣性センサを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、センサホルダーの回転面内でこのホルダーに対
して回転運動するフライホィールと、センサホルダーに
対する前記フライホィールの回転状態を検出する測定値
検出器とを備えたセンサホルダーの短時間の回転運動の
変化を測定する慣性センサの場合、フライホィールとセ
ンサホルダーの間の相対角速度β′に応じて直線状に延
びるトルク特性曲線を有するトルク結合器３４がセンサ
ホルダー４とフライホィール６の間に設けてあり、測定
値検出器がセンサホルダーに対するフライホィールの回
転角βを取り出せる回転表示器１２として形成されてい
ることによって解決されている。
により、センサホルダーの回転面内でこのホルダーに対
して回転運動するフライホィールと、センサホルダーに
対する前記フライホィールの回転状態を検出する測定値
検出器とを備えたセンサホルダーの短時間の回転運動の
変化を測定する慣性センサの場合、フライホィールとセ
ンサホルダーの間の相対角速度β′に応じて直線状に延
びるトルク特性曲線を有するトルク結合器３４がセンサ
ホルダー４とフライホィール６の間に設けてあり、測定
値検出器がセンサホルダーに対するフライホィールの回
転角βを取り出せる回転表示器１２として形成されてい
ることによって解決されている。
【０００５】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００６】
【作用】この発明による慣性センサは非線型性でない簡
単な伝達関数の基本位置で動作し、製造および組立上好
ましい構造部材で構成されていて、特に負荷の加わった
トルク結合によって生じる線型の減衰特性によって、セ
ンサホルダーの非常に大きな短時間角加速度でも、回転
速度による擾乱の影響および過制御効果に対する測定結
果の有効な安定性が得られ、フライホィールとセンサホ
ルダーの間の相対角度偏位から非常に僅かな計算経費で
慣性空間にあるセンサホルダーによって行われる回転運
動の変化、特に戻る回転角の大きさが一義的に求まる。
従って、信号の処理や評価に必要な周辺電子回路も非常
に簡単になる。
単な伝達関数の基本位置で動作し、製造および組立上好
ましい構造部材で構成されていて、特に負荷の加わった
トルク結合によって生じる線型の減衰特性によって、セ
ンサホルダーの非常に大きな短時間角加速度でも、回転
速度による擾乱の影響および過制御効果に対する測定結
果の有効な安定性が得られ、フライホィールとセンサホ
ルダーの間の相対角度偏位から非常に僅かな計算経費で
慣性空間にあるセンサホルダーによって行われる回転運
動の変化、特に戻る回転角の大きさが一義的に求まる。
従って、信号の処理や評価に必要な周辺電子回路も非常
に簡単になる。
【０００７】他の構造上の単純化に関して言えば、フラ
イホィールとセンサホルダーの間のトルク結合は特許請
求の範囲第２項により角速度に線型依存するトルク特性
を有する電磁誘導性ブレーキとして構成されていると有
利である。そして、特許請求の範囲第３項によれば、フ
ライホィールに固定された永久磁石と、磁気導体層とし
てのリングスリーブを備えたセンサホルダーに固定され
た磁気ヨークとを有する渦流ブレーキとして構成すると
特に有利である。
イホィールとセンサホルダーの間のトルク結合は特許請
求の範囲第２項により角速度に線型依存するトルク特性
を有する電磁誘導性ブレーキとして構成されていると有
利である。そして、特許請求の範囲第３項によれば、フ
ライホィールに固定された永久磁石と、磁気導体層とし
てのリングスリーブを備えたセンサホルダーに固定され
た磁気ヨークとを有する渦流ブレーキとして構成すると
特に有利である。
【０００８】線型減衰特性によって得られるセンサホル
ダーの回転運動の変化に対するフライホィールの追従
は、特許請求の範囲第４項によれば、測定の安定性と精
度を改善するため、フライホィールの大きさと線型トル
ク特性曲線によって生じる時定数がセンサホルダーの回
転運動の変化の期間より倍数だけ大きい。
ダーの回転運動の変化に対するフライホィールの追従
は、特許請求の範囲第４項によれば、測定の安定性と精
度を改善するため、フライホィールの大きさと線型トル
ク特性曲線によって生じる時定数がセンサホルダーの回
転運動の変化の期間より倍数だけ大きい。
【０００９】既に述べたように、この発明による慣性セ
ンサでは、回転運動の変化の間にセンサホルダーによっ
て行われる回転角は非常に簡単に、しかも経費の掛かる
積分を使用することなく、回転表示部の測定信号から慣
性センサの線型伝達関数の基礎に基づき求めることがで
きる。従って、この目的に対して特許請求の範囲第５項
による有利な評価回路を単純に構成される。
ンサでは、回転運動の変化の間にセンサホルダーによっ
て行われる回転角は非常に簡単に、しかも経費の掛かる
積分を使用することなく、回転表示部の測定信号から慣
性センサの線型伝達関数の基礎に基づき求めることがで
きる。従って、この目的に対して特許請求の範囲第５項
による有利な評価回路を単純に構成される。
【００１０】他の構成上の単純化とコストの低減に関し
て、特許請求の範囲第６項によるこの発明の他の重要な
構成による評価回路は残りのセンサ部品から分離した構
成要素を形成し、回転表示部の測定信号が後の信号評価
のために中間記憶器に保管される。従って、特に冒頭に
述べた自動車の衝突解析の応用例に対して特に場所と経
費上望ましいセンサ構造体が得られる。
て、特許請求の範囲第６項によるこの発明の他の重要な
構成による評価回路は残りのセンサ部品から分離した構
成要素を形成し、回転表示部の測定信号が後の信号評価
のために中間記憶器に保管される。従って、特に冒頭に
述べた自動車の衝突解析の応用例に対して特に場所と経
費上望ましいセンサ構造体が得られる。
【００１１】同様に、経費上の理由、なかんずく超小型
化の理由からも、回転表示部が特に有利に請求項７〜 1
0 に規定する構成によって、ドイツ特許第 4 113 880号
明細書および第 4 125 482号明細書に記載されているよ
うに、全て引き合いに出される。
化の理由からも、回転表示部が特に有利に請求項７〜 1
0 に規定する構成によって、ドイツ特許第 4 113 880号
明細書および第 4 125 482号明細書に記載されているよ
うに、全て引き合いに出される。
【００１２】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に示し、よ
り詳しく説明する。図１に示す慣性センサ２はセンサ軸
Ａ−Ａに垂直な平面内でのセサンホルダー４の急激な回
転運動を測定するために使用され、フライホィール６を
有する。このフライホィールは、センサホルダー４の外
に対して閉じたケース８内で摩擦の少ない軸受部分１０
を介してセンサ軸Ａの周りに完全に回転可能に配設され
ている。
り詳しく説明する。図１に示す慣性センサ２はセンサ軸
Ａ−Ａに垂直な平面内でのセサンホルダー４の急激な回
転運動を測定するために使用され、フライホィール６を
有する。このフライホィールは、センサホルダー４の外
に対して閉じたケース８内で摩擦の少ない軸受部分１０
を介してセンサ軸Ａの周りに完全に回転可能に配設され
ている。
【００１３】フライホィール６のセンサホルダー４に対
する回転角βは全体に符号１２を付けた表示部によって
取り出せる。この表示部は、磁気のＮＳ軸がセサン軸Ａ
−Ａに垂直に延びるフライホィールに固定された永久磁
石部材１４および二つの磁界センサ部材１６，１８によ
って構成されている。前記センサ部材はケースに固定さ
れたホルダーウェブ２２の平坦な組立面２０に固定され
ている。例えばこのウェブに接着されている。センサ部
材１６，１８の測定軸Ｂ，Ｃは互いに平行に伸び、それ
ぞれセンサ軸Ａに対して偏心して間隔ｅ（図２参照）で
延びている。
する回転角βは全体に符号１２を付けた表示部によって
取り出せる。この表示部は、磁気のＮＳ軸がセサン軸Ａ
−Ａに垂直に延びるフライホィールに固定された永久磁
石部材１４および二つの磁界センサ部材１６，１８によ
って構成されている。前記センサ部材はケースに固定さ
れたホルダーウェブ２２の平坦な組立面２０に固定され
ている。例えばこのウェブに接着されている。センサ部
材１６，１８の測定軸Ｂ，Ｃは互いに平行に伸び、それ
ぞれセンサ軸Ａに対して偏心して間隔ｅ（図２参照）で
延びている。
【００１４】磁石部材１４の回転位置は、回転角βに応
じて正弦波状に変わり、 90 °の位相角度ほどずれてい
るがその他の点では同じセンサ素子１６，１７の二つの
測定信号から高精度で求まる。製造および組立公差のた
めに生じる所要信号波形のずれが、位相角度のばらつき
を除いて、抵抗回路網２４によって相殺される。これに
反して、製造による所要の位相角度のずれは磁石部材１
４をセンサ軸Ａの方向に高さ調節して補正され、最も簡
単には、種々の厚さの間隔片２６によって補正される。
じて正弦波状に変わり、 90 °の位相角度ほどずれてい
るがその他の点では同じセンサ素子１６，１７の二つの
測定信号から高精度で求まる。製造および組立公差のた
めに生じる所要信号波形のずれが、位相角度のばらつき
を除いて、抵抗回路網２４によって相殺される。これに
反して、製造による所要の位相角度のずれは磁石部材１
４をセンサ軸Ａの方向に高さ調節して補正され、最も簡
単には、種々の厚さの間隔片２６によって補正される。
【００１５】慣性センサ２の小型化の程度が大幅な場合
には、回転表示部１２の調節感度、つまり磁石部材１４
の移動距離に対する得られた位相間隔の変化の比が余り
大きくないように、組立面２０は図１に示すようにセン
サ軸Ａに対して傾ける。つまり、測定軸Ｂ，Ｃがそれぞ
れセンサ軸Ａに対して傾いた面内にあり、センサ軸Ａと
のその交点が磁石部材１４の中間面の下にある。
には、回転表示部１２の調節感度、つまり磁石部材１４
の移動距離に対する得られた位相間隔の変化の比が余り
大きくないように、組立面２０は図１に示すようにセン
サ軸Ａに対して傾ける。つまり、測定軸Ｂ，Ｃがそれぞ
れセンサ軸Ａに対して傾いた面内にあり、センサ軸Ａと
のその交点が磁石部材１４の中間面の下にある。
【００１６】図２によれば、二つのセンサ素子１６，１
８は以下によりタンデム構造にしてホール素子で構成さ
れている。即ち、先ず関連するただ一枚の半導体被膜を
基板２８の上に被覆し、この被膜が交差して延びる導体
層３０の真ん中を通してホール素子１６と１８を形成す
る同じ大きさの二つの分割領域に分割される。その場
合、両方のホール素子１６，１８は電源に関して両接続
端子ｓの間に直列に接続されているが、接続電極ａとｂ
の間の測定電圧を取り出し、後続する抵抗と増幅器の回
路網２４で修正され、次いで sinβおよび cosβ値とし
て中間記憶器３２に収納される。その他、回転表示器は
冒頭に述べたドイツ特許第 4 113 880号および第 4 125
4821 号明細書に詳しく開示されている。
８は以下によりタンデム構造にしてホール素子で構成さ
れている。即ち、先ず関連するただ一枚の半導体被膜を
基板２８の上に被覆し、この被膜が交差して延びる導体
層３０の真ん中を通してホール素子１６と１８を形成す
る同じ大きさの二つの分割領域に分割される。その場
合、両方のホール素子１６，１８は電源に関して両接続
端子ｓの間に直列に接続されているが、接続電極ａとｂ
の間の測定電圧を取り出し、後続する抵抗と増幅器の回
路網２４で修正され、次いで sinβおよび cosβ値とし
て中間記憶器３２に収納される。その他、回転表示器は
冒頭に述べたドイツ特許第 4 113 880号および第 4 125
4821 号明細書に詳しく開示されている。
【００１７】慣性スペースのセンサホルダー４の回転運
動の変化、つまり図１のφ角度変化は、トルク結合器３
４を介してフライホィール６に伝達される。この結合器
は渦流制動器として構成され、フライホィール６に互い
に間隔を保って連結し、これと一緒にセンサ軸Ａの周り
を回転し、半径方向に磁化された二つの平坦な円筒状永
久磁石ディスク３６.1と３６.2と、内部リング面が磁石
ディスク３６を同心状に取り囲む銅のスリーブ４０の形
にした導体層を有する、ホルダーに固定されたリング状
の磁気ヨーク３８とから成る。渦流制動器３４として機
能上重要なことは、この制動器が直線状のトルク特性曲
線を有すること、つまり磁石ディスク３６と磁気ヨーク
３８の間の磁石空隙が永久磁石３６の保磁力を計算に入
れて、伝達された制動モーメントが動作領域でセンサホ
ルダー４に対してフライホィール６の角速度β′に比例
して変化するように選択される。これは、図３に示すト
ルク特性曲線で表してある。半径方向に磁化した二つの
磁石ディスクの代わりに、セクター状に横に磁化したた
だ一つの磁石ディスクも設けてもよい。
動の変化、つまり図１のφ角度変化は、トルク結合器３
４を介してフライホィール６に伝達される。この結合器
は渦流制動器として構成され、フライホィール６に互い
に間隔を保って連結し、これと一緒にセンサ軸Ａの周り
を回転し、半径方向に磁化された二つの平坦な円筒状永
久磁石ディスク３６.1と３６.2と、内部リング面が磁石
ディスク３６を同心状に取り囲む銅のスリーブ４０の形
にした導体層を有する、ホルダーに固定されたリング状
の磁気ヨーク３８とから成る。渦流制動器３４として機
能上重要なことは、この制動器が直線状のトルク特性曲
線を有すること、つまり磁石ディスク３６と磁気ヨーク
３８の間の磁石空隙が永久磁石３６の保磁力を計算に入
れて、伝達された制動モーメントが動作領域でセンサホ
ルダー４に対してフライホィール６の角速度β′に比例
して変化するように選択される。これは、図３に示すト
ルク特性曲線で表してある。半径方向に磁化した二つの
磁石ディスクの代わりに、セクター状に横に磁化したた
だ一つの磁石ディスクも設けてもよい。
【００１８】説明した慣性センサ２は、下記の式による
直線伝達関数を保有する。つまり、
直線伝達関数を保有する。つまり、
【００１９】
【外１】ここで、 Δφ＝慣性スペース中のセンサホルダー４の回転角度の
変化 Td ＝減衰時定数 s ＝ラプラス微分演算子および Δβ＝センサホルダー４に対するフライホィール６の角
度変化 である。
変化 Td ＝減衰時定数 s ＝ラプラス微分演算子および Δβ＝センサホルダー４に対するフライホィール６の角
度変化 である。
【００２０】減衰時定数, Td はフライホィール６の大
きさと渦流制動器３４の直線トルク特性曲線の傾斜とで
決まり、フライホィール６がセンサホルダー４の短時間
の回転運動の変化に対して充分大きな追従性を有するよ
うに選択される。
きさと渦流制動器３４の直線トルク特性曲線の傾斜とで
決まり、フライホィール６がセンサホルダー４の短時間
の回転運動の変化に対して充分大きな追従性を有するよ
うに選択される。
【００２１】図４には、慣性センサ２の信号波形が示し
てある。角速度が短時間に高い先端値に達するセンサホ
ルダーの回転角の遷移変化は、上に説明した伝達関数に
応じてセンサホルダー４に対するフライホィール６の相
対回転角度の変化になる。対応する sinと cosの値は回
転表示部１２から取り出せて、中間記憶器３２に収納さ
れる。この記憶器からこれ等の値は評価装置４２で更に
信号処理するために呼び出される。この評価装置では、
先ず呼び出した sinと cosの値から相対角度βが算出さ
れ、次いでこの角度から平滑特性 Tg を有するフィルタ
ー４４と後続する補正回路４６中でセンサホルダー４の
測定すべき回転角φが求まる。
てある。角速度が短時間に高い先端値に達するセンサホ
ルダーの回転角の遷移変化は、上に説明した伝達関数に
応じてセンサホルダー４に対するフライホィール６の相
対回転角度の変化になる。対応する sinと cosの値は回
転表示部１２から取り出せて、中間記憶器３２に収納さ
れる。この記憶器からこれ等の値は評価装置４２で更に
信号処理するために呼び出される。この評価装置では、
先ず呼び出した sinと cosの値から相対角度βが算出さ
れ、次いでこの角度から平滑特性 Tg を有するフィルタ
ー４４と後続する補正回路４６中でセンサホルダー４の
測定すべき回転角φが求まる。
【００２２】当然、後の信号処理は慣性センサから分離
した評価回路４２で必ずしも必要でんなく、その代わり
に、中間記憶器３２を省いて回転表示部１２の出力信号
を直接後続する評価回路４２に導入することもできる。
した評価回路４２で必ずしも必要でんなく、その代わり
に、中間記憶器３２を省いて回転表示部１２の出力信号
を直接後続する評価回路４２に導入することもできる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による慣
性センサにより、機械的で電子計算器的に簡単で消耗の
少ない構成にもかかわらず、一時的で特に極度に短時間
なセンサホルダーの回転状態の変化を正確に求めること
ができる。
性センサにより、機械的で電子計算器的に簡単で消耗の
少ない構成にもかかわらず、一時的で特に極度に短時間
なセンサホルダーの回転状態の変化を正確に求めること
ができる。
【図１】この発明による慣性センサの部分的に断面図に
した側面図である。
した側面図である。
【図２】磁場センサ素子のところでの回転表示器の部分
平面図である。
平面図である。
【図３】フライホィールとセンサホルダーの相対角速度
に応じた渦流制動器のトルク特性曲線の形状を示すブラ
フである。
に応じた渦流制動器のトルク特性曲線の形状を示すブラ
フである。
【図４】慣性センサと付属評価回路中の信号波形を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
２ 慣性センサ ４ センサホルダー ６ フライホィール ８ ケース １０ 軸受部 １２ 回転表示部 １４ 磁石部材 １６，１８ センサ部材 ２０ 組立面 ２２ ホルダーウェブ ２４ 抵抗回路網 ２６ 間隔片 ２８ 基板 ３０ 導体層 ３２ 中間記憶器 ３４ トルク結合器 ３６.1, ３６.2 永久磁石ディスク ３８ 磁気ヨーク ４０ 銅スリーブ ４２ 評価回路 ４４ フイルター回路 ４６ 補正回路 φ 測定すべきセンサホルダーの回転角 Δφ センサホルダーの回転角の変化 β センサホルダーに対するフライホィールの
回転角 Δβ フライホィールの回転角の変化 β′ フライホィールの角速度 Ａ センサ軸 Ｂ，Ｃ 測定軸
回転角 Δβ フライホィールの回転角の変化 β′ フライホィールの角速度 Ａ センサ軸 Ｂ，Ｃ 測定軸
Claims (10)
- 【請求項１】 センサホルダーの回転面内でこのホルダ
ーに対して回転運動するフライホィールと、センサホル
ダーに対する前記フライホィールの回転状態を検出する
測定値検出器とを備えたセンサホルダーの短時間の回転
運動の変化を測定する慣性センサにおいて、 フライホィールとセンサホルダーの間の相対角速度β′
に応じて直線状に延びるトルク特性曲線を有するトルク
結合器３４がセンサホルダー４とフライホィール６の間
に設けてあり、測定値検出器がセンサホルダーに対する
フライホィールの回転角βを取り出せる回転表示器１２
として形成されていることを特徴とする慣性センサ。 - 【請求項２】 トルク結合器３４は角速度に直線状に依
存するトルク特性を有する電磁誘導制動器として構成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の慣性セン
サ。 - 【請求項３】 電磁誘導制動器としては、フライホィー
ルに固定された永久磁石３６と、ホルダーに固定し、永
久磁石に対向する内面にリング状に閉じた導体層４０と
を備え、ホルダーに固定された磁気ヨーク３８とを備え
た渦電流制動器が設けてあることを特徴とする請求項２
に記載の慣性センサ。 - 【請求項４】 フライホィール６の大きさと直線状のト
ルク特性曲線から生じる慣性センサの回転角伝達関数の
時定数はセンサホルダー４の回転運動の変化期間より充
分長く選定されていることを特徴とする請求項１〜３の
何れか１項に記載の慣性センサ。 - 【請求項５】 慣性センサの伝達関数に応じて回転表示
部１２の測定値信号から、回転運動の変化の間にセンサ
ホルダー４によって行われる回転角φを求める評価回路
４２が設けてあることを特徴とする請求項１〜４の何れ
か１項に記載の慣性センサ。 - 【請求項６】 評価回路４２はセンサ２から分離した構
造部材として形成され、回転表示部１２には、評価回路
に後で呼び出す測定信号を記録する中間記憶器３２が付
属していることを特徴とする請求項５に記載の慣性セン
サ。 - 【請求項７】 回転表示部１２はフライホィール６と一
緒に完全に回転運動可能で、回転軸Ａに垂直に向いて磁
界を有する永久磁石部材１４と、測定軸Ｂ，Ｃが互いに
平行で、それぞれ回転軸に対して偏心間隔ｅで延び、回
転軸の周回方向に互いにずらして配設された磁界センサ
素子１６，１８とで構成されていることを特徴とする請
求項１〜６の何れか１項に記載の慣性センサ。 - 【請求項８】 磁界センサ素子１６，１８はセンサホル
ダー４の共通の平坦な組立面２０に固定されていて、回
転表示部出力信号の位相角度間隔をセンサ素子に対して
回転方向Ａの方向に調節する磁石部材１４は高さ調節可
能に配設されていることを特徴とする請求項７に記載の
慣性センサ。 - 【請求項９】 組立面２０はフライホィール６の回転軸
Ａに対して傾けて配設されていることを特徴とする請求
項８に記載の慣性センサ。 - 【請求項１０】 両方のセンサ素子１６，１８はタンデ
ム式にただ一枚の半導体被膜から作製されていて、この
被膜は導体層３０によってそれぞれ１つのセンサ素子を
形成する互いに隣接した分割区分に分割されていること
を特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の慣性セ
ンサ。
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