JPH0615974B2 - 角速度センサ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は角速度センサ（angular rate sensor）に関
し、より特定的には振動エレメントセンサに関する。

〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕

今日の角速度検出用の理論的な基礎は、フランスの物理
学者であるジャンベルナールフーコー（Jean Bernard F
oucault）が運動量の保存の原理の詳細な研究を行っ
た、少くとも1850年に開発された。１つの実験において
は、彼は地球の回転を立証するためのジャイロスコープ
を用いた。他の実験において、彼は、旋盤のチャックに
拘束された細い振動ロッドの横振動の平面がチャックの
回転とは独立して空間内で固定された状態を維持するこ
とを発見した。これらの実験は角速度センサに対する理
論的な可能性を明瞭に立証したが、実用的な角度センサ
の開発の必要性が認識されるのは、20世紀の初期であっ
て飛行機の計器の開始時までは行われなかった。

理論的な見地からは、運動量の保存の原理がジャイロス
コープ又は振動要素を用いる角速度センサを製造するた
めに用いられることは可能であるが、ジャイロスコープ
が、実施するにはより簡単であることが判明した。した
がって、レートジャイロスコープは角速度センサのうち
で最初に商業的な利用可能な形式のものとなったことは
自然なことである。しかし、その後数10年にわたり絶え
ず改良さえてきたにせよ、レートジャイロスコープは、
完全には克服することができない幾つかの固有の制限を
有する。これらの制限には、ジャイロスコープ装置に必
須のベアリングにおける摩耗によりもたらされる検出誤
差、および比較的に大なるパワー消費が含まれる。

レートジャイロスコープの不利な点を克服するために、
多くの相異なる形式の振動エレメントセンサであって振
動ワイヤ、振動ビームおよび振動ロッドセンサを包含す
るものが開発された。振動ワイヤと振動ビームセンサは
両端で支持されねばならず、したがって特に熱膨張や熱
収縮によって生起させられる検知誤差を発生しやすく、
そのような誤差は調停したまたは補償することが極めて
困難であることが見出された。振動ロッドセンサは、そ
の横断面が円形又は長四角形の少くとも１つの細長い振
動エレメントを有し、該振動エレメントは一端が取付基
台に固定され、他端が自由状態にされる。該ロッドは、
代表的にはその共振周波数において、「振動」又は「案
内」の平面内で振動するよう駆動されるが、その状態
は、零の角度回転条件下において、ロッドが理想的には
駆動平面に垂直または横断方向の運動成分を有しない態
様である。代表的には、該エレメントは、零の角速度条
件下において、電磁力による駆動平面内での運動、機械
的な形状、振動エレメントの機械的な形態および材料特
性、又はそれらの組合せにより制約される。したがっ
て、ロッドが長手方向又は「センス」の軸の周りに回転
させられると、転向の角速度は、駆動平面からのロッド
の偏向、換言すれば、コリオリの力によって生起させら
れるように、駆動平面に対し横断的に誘起されるロッド
の運動の成分を検知することにより検出される可能性が
ある。この横断的な、または「センス」の運動は、代表
的には、振動ロッドに接続され、取付けられ、又は一体
化されたピエゾ電気的な屈曲のエレエントを用いること
により、又は磁気力およびコイルのような電磁的エレメ
ントを用いることにより、測定される。

振動ロッドセンサの１つの重要な観点は、ロッドの振動
特性に関与する。ロッドの自然共振周波数は、駆動平面
内における振動周波数の制御の目的と、測定可能な、測
定可能な検出の応答の提供の両方について考慮されねば
ならぬ。問題の２つの共振周波数は、駆動平面の共振周
波数と検出動作の共振周波数である。検出応答のピーク
は、センス動作の共振周波数に存在する。センサの角度
回転により検出動作に変換される駆動平面からのエネル
ギーは、駆動共振周波数において転送されるから、最良
の信号利得は、エレメントの駆動および検知共振周波数
特性を整合させることにより実現されることが可能であ
る。したがって、前記したような設計が多くの先行技術
の装置に採用された。例えば、ライマン（Lyman）に付
与された米国特許 2,513,340号、バーナビイ（Barnab
y）ほかに付与された米国特許 2,544,646号、およびジ
ャウエン(Jaouen)に付与された米国特許第2,974,530号
は、すべて、駆動と検出の共振周波数が等しいことが好
適であることを教示している。しかしながら以下の明細
書記述において立証されるように、このアプローチを採
用するシステムには固有の困難性と制限が存在する。

共振周波数特性に関する考慮に加えて、このようなセン
サの実用的有用性に関し決定的な影響を及ぼす、振動ロ
ッドセンサの設計についての、その他の観点がある。例
えば、センサは、外部からの衝撃による振動等が不当な
外部的な、誤りの角度速度信号が発生させられないよう
に設計されねばならぬ。同様に、振動ロッドセンサは、
駆動平面からの振動が音響的エネルギの伝播によって検
出動作に移り、それによってまた誤った角速度信号を発
生させる結果をまねかぬよう設計されねばならぬ。更
に、全体的に電磁的な装置、すなわちエレメントを駆動
するにも転向の速度を検出するにも電磁気学を用いる装
置、の場合には、駆動コイルと検出コイルの間のクロス
カップリングが調停され又は補償されなければならな
い。更に、電磁的な装置は、例えば他磁気のような外部
で発生する磁界の効果をも調停しなければならぬ。

広い温度範囲にわたりまたは大なる衝撃力を受ける環境
において用いられる振動ロッドセンサを提供するには、
克服されねばならぬその他の重要な設計上の障壁が存在
するのであり、前者に関しては、材料と設計が、部品の
物理的膨張および収縮についても、材料の電磁的又は電
気的な特性についても、温度変動に対して低い感度を有
するものでなければならぬ。更に、後者に関しては、該
材料は、軍事的な応用にも、また或る商業的応用にもし
ばしば見られるような、大なるＧの力の印加の後まで存
続するよう選択されねばならぬ。さらに、軍事的な応用
についてしばしば必要であるように、センサは、ウォー
ムアップの過渡現象が、初期において、転向速度の誤り
の測定値を発生させないよう、短いウォームアップ時間
を有するものでなければならぬ可能性がある。

以下の明細書記述においてみられるように、本発明は、
前記のような設計上の問題点のいずれをも処理し、厳重
な軍事的な規格に至るまでも、又は要求のより少い商業
的環境においても、良好に動作する実用的な形式の振動
ロッドセンサを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、角速度センサ装置であって、 （ａ）ベース端部および該ベース端部から自由端部へと
延びている一対の長形の枝部を有する振動要素であっ
て、該ベース端部が該枝部のための振動エネルギのノー
ド軸を形成し、該振動要素が該枝部の駆動共振周波数に
おける駆動面内における振動を許容しかつ該枝部の検出
共振周波数における該駆動面に垂直な面内における振動
を許容するように製作されており、該板部の各個は、Ｎ
極およびＳ極を包含する２つの個別の磁気システムを有
するよう磁化され、それにより対抗的な比較的大なる強
度の外部磁界の２つの領域が生成され、該領域の第１の
ものは各板部の自由端の近傍に位置し、該領域の第２の
ものは該第１の領域と該ベース端部の間に位置し、該板
部の該対応的に位置する領域は対抗的な磁界であるも
の； （ｂ）該領域の対応的に位置する１つの対と相互作用す
る電磁的駆動手段であって、該板部を、該駆動共振周波
数において、駆動面内において、相互に対抗的に振動さ
せるもの；および （ｃ）該駆動平面に垂直に生起する該板部の反対方向の
運動に応答して出力信号を発生させる検出手段であっ
て、該出力信号が該振動要素の長手方向中心軸のまわり
の転向の速度をあらわすようになっているもの； を具備することを特徴とする角速度センサ装置、が提供
される。

本発明の１つの実施例によれば、駆動手段はくし状体の
自由端部の近くに設けられ、電磁的検出手段ほ、磁化の
第１および第２領域の接合部の近くに設けられ、これに
よって運動の駆動平面内でのくし状体の振動の周波数を
検出し、駆動平面を横切って生ずるくし状体の運動を検
出し、共振検出信号および角度回転検出信号をそれぞれ
生ずる。共振検出信号は電磁的駆動手段を制御するため
に用いられ、それによって運動の駆動平面内での第１の
共振周波数においてくし状体の振動を確実に維持する。
角度回転検出信号は縦方向の軸の回りにおける振動エレ
メントの回転速度に比例した直流電圧を与えるようにさ
れる。

本発明の他の実施例によれば、電磁的駆動手段はくし状
体の磁化の第１領域と第２領域の接合部の近くに設けら
れ、容量的検出手段がくし状体の周りにその自由端部の
近くに設けられる。容量的検出エレメントは同様にして
共振および角度信号を生じ、これらの信号は電磁的検出
手段に関して述べたのと同様の態様で用いられる。

本発明の他の実施例によれば振動エレメントは、エレメ
ントの振動ノードをベース部材から隔離するためにその
反対側に位置するストレス解放ノッチをそなえている。

本発明の更に他の実施例によれば、電磁的駆動および検
出手段は、その周りにコイル部材が配置された少くとも
一対の内方突起柱状体を有する非強磁性体のコア部材を
そなえる。コア部材の外周はシェル内部に適合するよう
に形成され、一組のワッシャスペーサを用いてその中に
取付けられる。

本発明の更に他の実施例によれば、容量的検出手段は３
対のキャパシタプレートをそなえ、第１の対は駆動平面
内でのくし状体の運動を検出するためにエレメントの自
由端部の反対側に位置し、第２の対はエレメントの反対
側に位置してそれぞれ異なるくし状体の１つに隣接して
おり、第３の対はエレメントの反対側に位置してそれぞ
れ異なるくし状体の１つに隣接しており、それによって
各くし状体は駆動平面と同一平面上にある各側に隣接す
る少くとも１つの容量性プレートを有する。プレートの
各対は高抵抗を通して正電位に電気的に接続され、振動
エレメントのくし状体は接地される。プレートの第１の
対は接地に基準をとった第１の差動増巾器に容量を通し
て電気的に接続され、それによって駆動平面内でのくし
状体の運動は第１の増巾器に共振信号を生じさせる。プ
レートの第２および第３の対は、第２の差動増巾器の異
なる入力側に付加的に接続され、それによって駆動平面
を横切るくし状体の差動的運動は第２の増巾器に検出信
号を生じさせ、更に駆動平面を横切る共通モードの運動
は第２の増巾器に検出信号を生じさせない。

したがって、本明細書および図面において証明されるよ
うに、本発明のこれらのおよびその他の形態は組合わさ
れて、改良された感度とバンド幅を有し、改良された精
度と信頼性を有する角速度センサが提供される。また本
発明によれば、感度とバンド幅の良好なバランスが提供
される。

〔実施例〕

まず、電磁的検出の具体例について記述される。

以下に本発明による振動するロッドを備えた角速度セン
サ装置の基本的な２つの実施例、すなわち「容量式」お
よび「電磁式」、が開示される。まず、第１、第２およ
び第３図を参照すると、本発明による角速度センサ装置
の電磁式による実施例が示される。長手の金属製シリン
ダがすなわち筒状体10が設けられており、該シリンダ内
で振動エレメント20は支持基板12により支持されてお
り、該支持基板は付加的な機能としてシリンダ10の一端
に対してキャップの役目を果たす。振動エレメント20は
その中心軸がシリンダ10の中心軸と実質的に一致するよ
うに支持基板12に取り付けられている。好適には、エレ
メント20および基板12は実質上互いに不動な関係を維持
するように嵌合結合により堅固に組み合わされている。

図示されるように、エレメント20の長手方向の軸はＺ軸
として表わされており、このＺ軸は第１図においては紙
面と平行し、第２および第３図においてはＸ軸およびＹ
軸の交点において紙面と直交している。第１図におい
て、Ｘ軸は紙面に対しては平行しており、Ｚ軸に対して
は直交している。またＹ軸はXY面と直交している。第２
および第３図において、Ｘ軸およびＹ軸は紙面と平行し
ている。

振動エレメント20は概して「フォーク状」であって、２
つのロッドすなわち分枝21および22を含み、各分枝は方
形の断面を有している。以下詳細に記述されるであろう
プロセスにより、分枝21および22はそれぞれ磁化され
て、２つの強磁場領域を有する。分枝21については、第
１の磁化領域は、中間部の点25における第１のＮ極から
自由端23におけるＳ極に向かって延びるように設けられ
る。第２の磁化領域は、点25における第１のＮ極に隣接
する第２のＮ極から該素子の取り付け端の近くの第２の
Ｓ極に向かって延びている。同時に、分枝22もまた中間
部の点26において隣接する２つの磁化領域を含んでお
り、ただ分枝22の場合にはその極性が分枝21の場合と逆
極性になるだけである。従って、特に端部23および24に
おいて、一般には点25および26の近傍において、高密度
の内部あるいは表面磁束をもつ２つの領域が形成され
る。

コイルアセンブリ30，31および32は、シリンダ10の内部
で支持され、エレメント20の近傍に配置されている。第
２および第３により明瞭に示されるように、各コイルア
センブリはａおよびｂで表わされる１対のコイルを含ん
でおり、該１対のコイルは互いにエレメント20の反対側
に配設され、各コイルは、それぞれのアセンブリ30，31
および32に対応して33，34，35で表わされるそれぞれの
コアエレメントの対向する磁極に巻回されている。

コイルアセンブリ30は「駆動用コイル」として機能し、
その磁極の向きは分枝21および22を含む面（すなわちXZ
面）と平行している。コイルアセンブリ31は「検出用コ
イル」として機能し、その磁極の向きは分枝の断面と平
行している。コイルアセンブリ31は、正確な角速度の検
出を保証するために電磁的結合が調節されかつ補償され
なければならないという制限がコイルアセンブリ30と31
との間で設けられるならば、実際上エレメントの自由端
23および24に近接して配設される。コイルアセンブリ32
は「共振用コイル」として機能し、その磁極の向きは駆
動用コイルと同じ向きであり、それによって該共振用コ
イルと駆動用コイルとの間にある程度のレベルの結合が
生じる、第１図に示されるように、共振用コイル32のコ
ア35はわずかに傾斜しており、それによってコイル32は
物理的に可能な限り、磁束密度の高い点25および26に近
接するようになっている。

第６図を参照すると、好適には検出用コイル、駆動用コ
イルおよび共振用コイルに接続された電気的駆動制御お
よび検出回路がブロック的に示されており、該回路は、
分枝の共振振動を維持し、検出用コイルにより生成され
た検出信号の復調および調整を行い、角速度信号を生成
する。交流増幅器４６は検出用オイル31の出力信号を増
幅して、それを振幅復調器47に印加する。比較器48から
位相基準信号が復調器47に供給され、該比較器は増幅器
49からの増幅された共振用コイルの信号を受信し、該増
幅器49は共振用コイル32から入力信号を受信する。復調
器47の出力は、所定の周波数以上の成分を除去する低域
濾波器50を通り、直流増幅器51において増幅され、角速
度検出信号になる。

整流器57、直流バイアス52、加算接続点53、積分器44お
よび乗算器55により本システムの自動利得制御回路が形
成される。駆動電流調整器56と自動利得制御回路により
共振駆動回路が形成され、この共振駆動回路は、増幅さ
れた共振用コイルの信号を受信し、駆動用コイル30への
駆動電流を調整して振動中の振動エレメントの周波数を
実質上その共振周波数に維持する。もちろん当業者にも
明らかなように、これらの機能を果たすために他のアナ
ログ回路またはディジタル回路を使用することが可能で
ある。例えば、第１図に開示される装置に関連してエレ
メント20の共振度を制御するために用いられる他の共振
駆動回路が、本発明者による1981年７月６日出願の同時
係属の米国特許出願第280500号「共振時のアクチュエー
タ／質量の駆動状態を追跡および維持するための回路」 （Circuit for Tracking and Maintaining Drive of Ac
tuator/Mass at Resonance）に開示されている。

作動において、分枝21および22は駆動電流調整器56から
駆動用コイル30ａ，30ｂに交流駆動電流を供給すること
により、その共振周波数において相補的に振動し、すな
わち、分枝は同時に相互に接近しおよび離反し、該駆動
用コイル30ａ，30ｂは互いに逆方向に、すなわち差動的
に巻回されており、それにより同時に逆方向の磁界が駆
動電流に応答して発生する。駆動用コイル30ａ，30ｂに
より生成される磁界は入力電流に直接比例するから、大
なるピーク電流はたいかに短時間のものであっても回避
されるべきであり、さもないと分枝21および22の減磁が
生起する可能性がありそれによりセンサ装置の動作特性
の劣化がもたらされる可能性がある。この目的のため
に、駆動コイルの対抗的インダクタンスが与えられてい
る場合にはできるだけ大規模の方形波の駆動電流を用い
ることが好適であることが見出されている。またこの目
的のために、駆動用コイル30ａ，30ｂは分枝21および22
を駆動する際に最大の機械的利点が得られるように該分
枝の自由端23および24に近接して配置され、このこと
は、要求される駆動電流の低減を実現させる。

分枝21および22を駆動面XZにおいてその固有共振振動周
波数に維持するために、コイル30ａ，30ｂに供給される
駆動電流は第６図に示される共振駆動回路により周波数
調整あるいは変調されなければならない。コイル32は駆
動面XZにおける振動の周波数および振幅を検出する。し
かしながら、必要に応じて共振用コイル32ａ，32ｂは省
略することができ、この場合には駆動共振は駆動用コイ
ル30ａ，30ｂの逆起電力を用いて検出される。あるい
は、共振用コイル32ａ，32ｂは低い磁束レベルを検出
し、検出用コイルに対してそれほど影響のある干渉を発
生することはないので、共振用コイルを検出用コイルア
センブリ31に組み込むことも可能である。

作動時、共振用コイル32ａ，32ｂにおいて分枝21および
22の振動の振幅に比例した振幅を有し、かつ分枝21およ
び22の振動の周波数と同期した周波数を有する電流が誘
導される。コイル30の場合と同様に差動的に巻回されて
いる共振用コイル32ａ，32ｂに誘導された電流は、第６
図に示されるように駆動用コイル30ａ，30ｂへの入力電
流を制御するのに利用され、それにより分枝21および22
はその振動が共振周波数に維持され、その結果所定の振
動の振幅が得られる。

分枝21および22がそれぞれ共振周波数で振動している場
合には、エレメント20の対称性により支持基板と特に該
支持基板12の対称軸Ｚはシステム振動のノードとなり、
それにより、影響力のある振動エネルギーがセンサ装置
から導出されて該センサ装置の他の部分あるいは外部に
伝播されるようなことはない。さらに、分枝21および22
は、好適には、共振周波数において発生した音波の波長
の10分の１より短い距離だけ隔てられている。このよう
にして、分枝により展開された音響エネルギーは効果的
に打ち消される。従って、素子20の配置に際しては、シ
ステムからの振動すなわち音響エネルギーの伝播を実質
的に除去し、そしてシステムへの該エネルギーの反射を
実質的に除去し、それによって角速度の検出誤差を低減
し得るようにすることが必要である。しかしながら、エ
レメント20を支持基板12との間のの理想的なインタフェ
ースはそれぞれの構成要素に異なる材料を使用する必要
性に起因して広い温度範囲にわたり実用的ではないの
で、このインタ フェースにおいて生じる不連続性のた
めに、センサ装置への帰還するよう振動的ノイズの反射
が生起させられることが可能である。従って、ストレス
解放用ノッチ60および61が互いに素子20の反対側に設け
られており、それにより、可能な限り、分枝21および22
の振動ノードに関連した作動的ストレスは、エレメント
20および支持基板12の間の装着のインタフェースから隔
離される。実質上の効果においては、応力軽減用ノッチ
60および61は、エレメント20の振動ノードを該素子の自
由端に向かって移動させ、それにより装着のインタフェ
ース上のストレスを解放する。エレメント20のこの特徴
により、インタフェースにおける不完全性に起因する反
射が実質的に低減されることが判明している。

前記さらるように、コイル31ａ及びｂは、駆動面を横切
る歯21及び22の運動を検出する検出コイルとして働き、
そして、エレメントの面に平行で且つ可能な限り素子の
自由端23及び24に近接する、それらのギャップを有する
ように置かれている。歯21及び22に沿うこの位置は、駆
動面を横切る面における、適用される角速度に応じた運
動が、歯の自由端におけるよりもより小なる運動（すな
わち振幅）をあらわすが、この感度の損失は、コイル31
ａ及びｂにおけるより多いコイルの巻数、点25及び26付
近のより強いエメメントの磁場、或いはコイル間のより
小さいギャップを備えることにより補償されることがで
きる。

転向の角速度が存在せず、且つ検出コイル31ａ及びｂの
適切な配列を仮定すると、コイル31ａ及びｂを通過する
磁束は、夫々のコイルに、同じ周波数及び強度の電流を
誘導する。コイル31ａ及びびｂは、前記されるようにコ
イル30及び32とは異なるように巻回されているので、そ
こには実質的正味の「零」の角速度出力信号が生成させ
られる。しかし、センサがセンサのＺ軸即ち検出軸の回
りを回動すると、コリオリ力によって、駆動面を横切る
振動運動が開始する。駆動面における歯21及び22の相補
的な運動によって、歯は対向する夫々のコイル（31ａお
よびｂ）に対して向かう方向及び離れる方向の移動を同
時に行う。各歯に互いに反対の磁気極性が与えられるな
らば、コイル31ａ及びｂを通過する磁束は、歯がＹ軸か
ら最も遠い転置される位置に向かって移動するときの第
１の方向、及び歯がＹ軸に関して最も近い位置に向かっ
て移動するときの第２の方向において付加電流を誘導す
るので、単一歯システムの出力信号は２重に作られる。
各歯21及び22の振動検出運動は、駆動周波数に回転の速
度の角周波数を加減したものに等しい周波数を有する。
従って、検出コイル31ａ及びｂによって作られる信号
は、駆動共鳴周波数に実質的に等しい周波数、及び駆動
面からの歯21及び22の転置の大きさに比例する強度の正
弦波状のものである。

前記の差動検出方法が作る増大された感度に加えて、配
置も又、以下に述べる理由により、外部から誘導される
線形振動を拒絶するのに役立つ。双方の歯21及び22は共
通の支持基台及び節軸を有するので、エレメントが実質
的に同一の共鳴検出運動周波数を有する場合には、外部
から動かされた線形振動は素子の共通モード運動を生起
させる。歯21及び22の夫々の点25及び26の周囲にそれぞ
れ作られているような、実質的に等しく且つ対抗的なエ
レメントの磁場を与えられるならば、エレメントのその
ような共通モード運動によって作られる検出信号は、前
記の差動検出技術を用いることにより実質的に相互に打
消される。

コイル組立の製造に関して、コアエレメント33，34及び
35は、第４図及び第５図に示されているコアエレメント
と同じではないが、第４図及び第５図に概略的に示され
ているように、２つの対向する内部ポストを備えるリン
グ形状を有するのが好適であり、そして、温度に対して
比較的一定の透磁率、及び収縮又は膨張の低い又は小さ
い係数を有することが、もちろん好適である非強磁性又
は定透磁率材料の一体構造である。コアエレメントの非
強磁性の性質は、高い透磁性を有するコアエレメントに
影響を及ぼす地磁気によって生起させるフラックスゲー
ト磁気計効果を実質的に除去する。低透磁率コアエレメ
ントの使用は、これらの効果を実質的に減少させるこ
と、及びこれによって、それらに寄与し得る検出誤差を
減少させることを見出されている。それに加えて、コイ
ル間のクロスカップリングもまた、この方法で減少され
ることが見出されおり、これにより、他の測定誤差源が
避けられる。

第４図及び第５図に示されるように、各コア33，34及び
35は、どれを採っても、軟鉄の薄板40ａ及びｂ並びに41
ａ及びｂの２対からなり、対応する対は、互いに隣接さ
れ、そして参照符号42及び43並びに２つの対向する内部
ポスト44及び45によって第５図に概略的に示されている
ように、互い違いの接合をもたらすために、一方が他方
の上に反対方向に置かれている。この結果、各ポストの
コイルが、ポスト間で高い反対の磁極を持つように、夫
々反対方向にエネルギが与えられても、外周リングを本
質的に、磁気的に中立な状態（これにより、シリンダ10
等を介する他のコイルへの磁場の放射が最小になる）を
保つように、外側付近の十分な磁気的結合を有するコア
が得られる。又、軟鉄コアは、拡張された温度範囲を通
じて高い磁束レベルをもたらす。しかしながら、もし望
むならば、フェライトコア物質もより穏やかな音度変化
に対しては使用され得る。上述したように、この形式の
軟鉄コア素子は、コイル組立を巻線内の磁気測定フラッ
クスゲート効果に影響されやすくするため、特に本発明
の完全に電磁的な実施例の場合には、それらの低透磁率
コア素子より好ましくない。しかしながら、以下に述べ
るような、容量的に検出する実施例の場合には、この発
生源からの雑音が検出素子に結合する危険がないので、
鉄製コアエレメントも駆動コイル用に使用され得る。

コイルを通過する磁束は、歯及びコイル間のギャップの
２乗の法則の関数であるので、コイル及び歯間のギャッ
プを通常のギャップの大きさで割った商の変化の割合の
関数である、或る非直線性が誘導されるということが観
測されている。幸運なことに、この割合は、中位の各速
度に対してはかなり小さいが、各速度の高い範囲では、
検出強度に有意な非直線性をもたらす可能性がある。こ
のため、本発明は、コアの極部分が直線で延在するよう
に形成されるか、又は著しく幅広いギャップが使用され
るということを企画している。一般的には駆動機能にお
ける非直線は問題にならないが、同じアプローチが駆動
コイルの作用を直線化するためにも又使用され得る。加
えて、本発明の好適な実施例においてはコイル31ａ及び
ｂが、他のコイルに対しても、温度で抵抗を有意に変化
させる銅線であるので、上述したように、銅の抵抗を意
味のないものにするように、高インピーダンス増幅器が
検出回路に使用されるのが好ましい。

コイル組立30，31及び32は、銅製スペーサ59によって決
まった場所に保持される１組の筒状の銅製スペーサエレ
メント58ａ，58ｂ，58ｃ及び58ｄ、及び中央に線が供給
される穴を有し、決まった場所にろう付けされる銅製ふ
た部材14を介してシリンダ10内に装着される。シリンダ
10内の上記構成要素の組立及び配置は以下に詳細に記述
される。

第７図を参照して、振動エレメント20の特性及びその素
子を磁化する技法を記述する。好適に、エレメント20は
アルノクローム（Arnokrome）として知られている鉄−
クローム−コバルト磁気材料から作られ、該アルノクロ
ームは、イリイナ州60152 、マージエンゴ、ウエストス
トリート300 に所在するマグネチックス・アンド・エレ
クトロニック社の系列会社であるザ・アーノルド・エン
ジニアリング社から入手できる。この材料は、エレメン
ト20を上述した対称仕様に作るための加工が可能であ
り、高範囲の温度にわたりその寸法を保持し、そして上
述した歯21及び22の磁化の領域を高範囲の温度及び長時
間にわたり維持することを要求される必須の磁気特性
（すなわち磁気均一性）を所有すという、必要な物理的
性質を持っていることが見出されている。この材料の物
理的性質も又、素子20が以下で詳細が述べられる機械的
Ｑ並びに駆動及び検出運動共鳴周波数の必要な性質を生
ずるように加工されることが十分に可能である。さら、
アーノルドクロームは砲発射の環境において発生する極
端に大きいＧの力に耐える、十分な降伏強度を有するこ
とが見出されている。

エレメント20を磁化させる手段は、歯21及び22の回りに
夫々巻回される線65及び66の対から成り、各線は夫々点
25及び26で反転する。従って、端子67及び68を介して線
65及び66を通過する適当な電流の導入によって、第１図
について上述した磁化の領域が、歯21及び22に形成され
る。この方法における歯21及び22の磁化は、表面磁束の
高レベルを点25及び26に形成して検出コイル31ａ及びｂ
を通過する磁束のレベルを増加させるように作用させる
だけではなく、更に歯21及び22の夫々の自由端23及び24
で高い磁場強度を維持するのに役立つことが見出されて
いる。このことは、第１図の実施例の場合には駆動コイ
ルの位置と協働して、歯21及び22の相補的共鳴振動を維
持するために、駆動コイル30ａ及びｂにおいて、より小
さな駆動電流が使用されることを可能にする。必要な駆
動電流の結果としての引き下げは、（センサにおけるバ
イアス誤差を導入し得る）歯の消磁の可能性を減少させ
るという明瞭な利点を有し、更に、完全な電磁センサに
対して特にやっかいな検出誤差源であることが見出され
ている、駆動コイル30ａ及びｂから検出コイル31ａ及び
ｂへの磁場のクロス結合を引き下げるという付加的な利
益をもたらす。関連して、シエル10は、ハウジングを介
する素子間の磁気結合を引き下げるために、銅で作られ
ていることが好適である。しかしながら、ベリリウム銅
合金のように、他の非磁性材料も使用され得る。いずれ
にせよ、最も重要な材料選択要素は、結合効果が予測通
りに補償されるように、温度及び磁気バイアスに対す
る、種々のコイル間の実質的に一定の磁気結合の維持で
ある。

次に、容量的検出の具体例について記述される。

第８図に参照すれば線図形式で本発明の角速度センサの
別の実施例が示されている。図面の明瞭さと簡潔さのた
めに、第８図に示した構成部品の特別な取付け構造は除
外されているが、第１、第２および第３図に関して説明
したと同じ取付け技術を第８図のセンサ実施するのに使
用し得ることはよく理解されるであろう。第８図に示し
たＸ，ＹおよびＺ軸の方向は、振動エレメント22に関し
て、第１図、第２図および第３図の対応する軸の方向に
対応している。

第８図のセンサと第１、第２および第３のセンサ間の主
要な相違点は二つある。第１に、駆動コイル70と71と要
素20の点25と26の付近に設置され、エレメント20は第７
図に関し説明したと同様に磁化されている。これは駆動
コイル30ａと30ｂとがエレメント20の自由端23と24の近
くに位置している第１図の実施例の対照的である。第２
の主要な相違点は容量的な検知エレメント75ａないし75
ｆを利用して駆動面のフォーク部21と22の共振を検出
し、その機能は第１図の実施例のコイル31ａと31ｂおよ
び32ａと32ｂとが実施する、駆動面を横断するフォーク
部21と22の運動を検出することである。第１図と第８図
の実施例の間の附加的な相異は、駆動コイル70と71およ
び容量性検知板75ａ−ｆの間に設けた導電性、低透磁率
の遮蔽板77が付与されることである。遮蔽板77は、XY平
面内に設置され、鉄心片33−35に関し論じたと同様に取
付けられている。この目的のために多種の低透磁率の材
料でも十分であると思われるにも拘らず、本実施例にお
いては銅が用いられている。

容量性検知板75ａ−ｆは、第９図に示す如く高インピー
ダンス差動増幅器80と81に電気的に接続されている。容
量性板75ｂと75ｅとは電気的に接続され、高抵抗値82
（10Ｅ12オームのオーダー）を介して正電位Ｖ＋にバイ
アスされている。容量性板75ｃと75ｆとは同様に接続さ
れ、別の高インピーダンス抵抗83を介してＶ＋にバイア
スされている。容量性板75ａと75ｄとは同様に接続さ
れ、また大きな値の抵抗84を介して正電位Ｖ＋にバイア
スされている。容量性板75ｂと75ｅとは同様にコンデン
サ90を介して増幅器80の反転用入力に接続されている。
板75ｃと75ｆとは同様にコンデンサ91を介して増幅器80
の反転用でない入力に接続されている。板75ａと75ｃと
は同様にコンデンサ92を介して増幅器81の反転用入力に
接続されている。差動増幅器80の出力は帰還用コンデン
サ93を介してその反転用入力に接続されている、差動増
幅器81の出力は同様に帰還用コンデンサ94を介してその
反転用入力に接続されている。増幅器80の反転用でない
入力はコンデンサ95を介して接地に接続されている。増
幅器81の反転用でない入力は直接にアースに接続されて
いる。エレメント20、したがってフォーク部21と22とは
また第９図の電気的構成部品と同じ接地に接続されてい
る。

それ故に、前記されるように、フォーク部21と22および
容量性板75ａ−ｆの組合せにより、３組の個別的に平行
板の容量性エレメントが形成される。容易に理解し得る
ように、これらのコンデンサの夫々の板の面積は一定で
あり、したがって各コンデンサの静電容量は、フォーク
部21と22およびそれと共同動作する板との間の距離と共
に変化する。その上に、電位Ｖ＋によりコンデンサと抵
抗器82，83および84の各々に、電荷の高インピーダンス
のバイアスが与えられると、各コンデンサに加わる電圧
はフォーク部と対応する板との間の距離に比例すること
は当業者に容易に理解されることであろう。したがっ
て、駆動板におけるフォーク部21と22の補足的運動によ
って板75ａと75ｄ上の電圧の周期的増加と減少が得ら
れ、この周期はフォーク部の共振周波数として同期する
ものであり、これはコンデンサ92を介して順次増幅器81
に印加される。容易に実現し得るよに、増幅器81の出
力、即ち共振信号にフォーク部21と22の振動周波数に従
って周波数変化する。第１図の実施例に関して上記した
ように、検出信号を復調し、かつ駆動電流をコイル70と
71に印加するのを制御するために共振信号を使用するこ
とが可能である。

一対の容量性板75ｂと75ｅ、および75ｃと75ｆとは角回
転に対応して一対の板75ａと75ｄに対して同様に電圧を
発生するように動作する。第１図の実施例に関して上記
の如くエレメント20の検知用軸（Ｚ）のまわりに角度的
回転が存在する場合には、フォーク部21と22とは駆動共
振周波数と実質的に同期する周波数において駆動平面を
横断して振動する。フォーク部21と22とは駆動平面にお
ける補足的な反対方向の運動で移動するので、同様の補
足的反対方向運動が駆動面に直角に生起する。したがっ
て例えばフォーク部21が板75ａと75に向かって移動する
場合、フォーク22は板75ｄと75ｃに向かって移動する。
したがって、回転の加えらえた角速度が存在すれば、一
対の板75ｂとｅおよび75ｃとｆに作用する電圧が、駆動
面から垂直にフォーク21と22の変位の角度に比例する振
幅をもって、補足的に上昇および降下し、増幅器80への
差動入力と、角速度の量に比例する大きさを有する検出
信号出力とを発生する。第１図と第６図に関して説明し
たようにその検知信号は復調することができる。

第１図に関して説明した磁気的検出装置と同様に、第８
図と第９図の実施例に関する容量的検出装置は事実上差
動的である。それゆえ、この装置はまた、第１図の実施
例の電磁式検出方式の場合にそうであったように、共通
モードの線型振動を拒否するものである。しかしなが
ら、容量的検出の実施例はセンサの磁界の平衡時におい
て顕著な操作開始時の過渡状態や変化が存在し、これは
回転速度測定歪みを生じさせる電磁式検出の実施例のよ
うに比較的長い準備運動期間を必要としないものであ
る。したがって、容量性検出の実施例は短期の準備運動
を必要とする場合に好適である。その上、容量的検出の
実施例はフォークの漸次減磁と磁束磁力計効果に帰属す
る検出上の誤差を実質的に減少するものである。

第８図と第９図の容量的検出装置から生ずるような可変
静電容量を検知する他の回路は、第10図と第11図に示さ
れている。上に論じた容量的検出装置のように、可変容
量減100 が第10図に図示されている。コンデンサ100 は
正の電位源Ｖ＋に対し、大きな値の抵抗値101 によって
バイアスされている。コンデンサ103 は静電容量100 を
演算増幅器102 の反転用でない入力に接続し、抵抗値10
4 によりアースに接続される。増幅器102 はその出力を
その反転用入力に接続させてフォロワを形成する。第11
図には可変容量を検出する他の回路が示されている。可
変容量110 は高い値の抵抗値111 により正電位＋Ｖにバ
イアスされている。静電容量110 はコンデンサ112 を介
して増幅器113 の反転用入力に接続されている。増幅器
113 の出力からその反転用でない入力への帰還は、抵抗
値114 と静電容量115 により得られるもので、かつ増幅
器113 の反転用でない入力は接地されている。第10図と
第11図の回路とは現状の通りもしくは第９図に関し上記
の検出方式を完成するために種々の小さな変更を加えて
実施可能であることは当業者に容易に理解されるもので
あろう。

上記記載より電磁的手段または静電容量的手段のいずれ
かにより、駆動共振の検出方式あるいは転向の速度の検
出方式が完成され得ることは明瞭であるが、転向速度の
検出信号を復調するのに必要とされるこれらの検出信号
間の位相関係を維持するためには、共振検出方式と速度
検知方式の両方が同じ手段、即ち両方とも電磁的方式ま
たは両方とも静電容量的方式のいずかの手段により完成
すべきであることが確認されるべきである。

前記の説明された静電容量的検知装置に関して、本発明
の精神と範囲を逸脱することなく実施可能な変形例が幾
つかある。例えば、エレメント20を接地する代りに、電
圧をエレメント20に印加することが可能であり、また他
の対応する変更を第９図に示す如く検出回路構成に加え
ることが考えられる。更に、駆動検出板、即ち板75ａと
75ｄとを削除することも可能であり、またそのような板
から発生する検出情報は、附加的な回路構成を用いれば
容易に完成され得るように、板75ｂ，ｃ，ｅおよびｆか
ら導出されることが考えられる。

次に、振動エレメントの振動特性について記述される。

前述において、本発明にかかる角速度センサの２つの実
施例の或る観点が前記のように記述されてきた。特に、
本発明の基本的な動作原理、振動指示エレメント20の一
般的な構成と好適な装着法、およびエレメント20を駆動
し検知するための他の手段の特定した詳細について説明
されてきた。更に第12ないし第15図に関してその好適な
振動特性に関するエレメント20の或る観点を説明するこ
とにしよう。

振動指示エレメントのセンサにおいて代表的に使用され
る如き高“Ｑ”共振エレメント用の代表的な応答曲線や
伝達関数は第12図に示されるが、これは振幅周波数特性
と、 500に等しいＱ値と2500ヘルツの共振周波数をもつ
機械的エレメント（例えば突出枝）に関する相違角応答
のグラフである。上記の如き二重振動指示用分枝要素に
関しては、各分枝はそれ自身の独立した応答曲線をもつ
ことを理解すべきである。

当業者に周知なように、ここに開示される種類の振動歯
は、駆動面における振動に対しての応答曲線によって特
徴づけられるだけでなく、加えるに、駆動面に横の振動
すなわち検出運動の応答曲線によっても特徴づけられ、
この検出運動は速度決定のための検出運動である。以
下、前者の形式の応答曲線を「駆動応答」、後者の形式
の応答曲線を「検出応答」と称する。

駆動応答および検出応答の間の関係は、全ての振動エレ
メントセンサの非常に重要な様相であり、それらの有用
性および実用性に重大である。以下からも分かるよう
に、この重要な様相の重大性は以前とよく理解されてお
らず、したがって、本発明と同じ概念の従来形の振動エ
レメント装置は特に商業的成功を納めていなかった。

上記したように、振動エレエントセンサの回転は、駆動
面からそれに横の検出運動へのエネルギーの変換を生じ
させ、それらの検出運動は駆動面における振動の周波数
と実質的に等しい周波数を有している。したがって、従
来の有力な教示は、等方性の振動エレメント、すなわち
検出運動の共振周波数が駆動面における運動の共振周波
数に等しく、それにより回転の角速度に応じて検出運動
の振幅を最大化するようなエレメントを用意することに
傾いている。この種のシステムにおいては、駆動応答曲
線および検出応答曲線は好ましくは同一であるべきであ
る。この議論は多くの当業者には魅惑的に思えるが、以
下に説明するように、それは非実用的なかつ実質的に実
施不可能な固有の制限を持っている。

ここに述べた種類すなわち電磁駆動式の実際のシステム
についての「Ｑ」は、2500付近であり、そして圧電式シ
ステムについては 500付近であり、これら異なる形式の
振動エレメントセンサの各個に対して典型的に用いられ
る材料に基づいている。以下の議論はＱの値が最も悪い
場合の500（より高いＱは説明の困難さを増大すること
に注意すべきである）と、駆動運動および検出運動の双
方について2500Hzの共振周波数（代表的な振動ノイズの
スペクトルにもとづく）とを仮定している。これらの仮
定が与えられた場合、等方性エレメントのシステムの同
調調整は、適切な検出動作に対する駆動および検出応答
曲線の位相および動作応答に整合させるために、１Hzよ
りはるかに小なる精度に至るまで行われねばならぬ。

特に、動的応答の期間中、駆動面から検知運動に変換さ
れたエネルギーは、２つの等しい部分に分割され、駆動
周波数±入力励起の周波数すなわち回転の速度で検出運
動に付加される。これは上側帯および下側大を発生する
ヘテロダイン応答である。上述の周波数とＱ係数が与え
られた場合、第13図の曲線110 および112 は、入力周波
数に対する合成システム応答（復調された）が90度だけ
遅れ、−３dbで１．６Hzの帯域幅を持つことを示す。D.
C.応答がほぼ90度の位相シフトを含むという事実は検出
運動の出力周波数が角変位の強い、明らかに望ましくな
い成分を含むことを示している。このような応答は、か
なり広い応答帯域幅および目盛係数の安定性を必要とす
る安定化および航法システムにおいて用いることができ
ない。

さらに、駆動運動と検出運動との間の周波数の整合は経
年変化や温度その他の要因により有限の誤差を有するた
め、および、高いＱのシステムに対して強い屈曲共振が
あるため、応答エンベロープおよび位相に強い変動があ
るであろう。このことは第14図の復調されたシステム応
答の比較において、検出共振の共振周波数における2500
から2501への１Hzの変化（0.04％）の効果を示すことに
よって説明される。振幅応答曲線112 と位相共振曲線11
6 によって説明されるように、理想的に整合されたシス
テムから、利得の15％の損失と位相応答曲線におけるほ
ぼ20度の位相シフトがある。したがって、駆動共振周波
数と検出共振周波数の間の比較的に小さい相違はシステ
ムに重大な誤差をもたらし、それは概念を実用上役に立
たなくする。加えるに、駆動および検出運動の共振周波
数の整合は角速度が除かれた後の検出運動の比較的ゆっ
くりした漸次的減少をもたらし、これはフェードアウト
の間検出運動を維持するための駆動運動の傾向のために
よる。したがって、応答速度帯域幅は制限される。

本発明は、従来形のセンサの前述した望ましくない特性
を、駆動共振よりも高い周波数の検知周波数を有するよ
うに振動エレメントを形成することによって軽減するも
のである。特に、検出応答周波数および駆動応答周波数
はHzでおよそ所望出力応答帯域幅の４／３倍分離される
べきであることが分かっている。第15図を参照すると、
第15図には本発明の振動エレメントのセンサ応答（復調
された）特性が示され、この振動エレメントセンサでは
Ｑは500 であって駆動共振は2500Hz、検出共振は2700Hz
で生じる。第15図の曲線120 および122 から分かるよう
に、センサは150Hz 以上で適当に用いるに便利な帯域幅
を有する。さらに、駆動運動と検出運動の間の周波数分
離により、これらの運動間などの共振周波数におけるシ
フトに対する感度もまた非常に減少される。したがっ
て、本発明による振動エレメントセンサは、温度および
年月のより広い範囲にわたり信頼性があり、よく広く使
える帯域葉合を有し、したがってより広い応用に用いら
れて便利である。

次に、コイルおよび容量性のプレートの組立ておよび位
置合わせについて記述される。

シリンダ10内の組込みと振動指示エレメントに関する駆
動、検出および共振エレメントの位置合わせは次のよう
にして完成される。台支持部12によりシリンダ10内に固
定して装着されたエレメント20の台に対して、駆動、検
出および共振エレメント（電磁的または静電容量的のい
ずれかの方式のも）はシリンダ10の他端から挿入され、
可視的に整合される。二また部21と22とはその場合電磁
式駆動コイル（第１図の実施例については30ａおよび
ｂ、または第８図の実施例についてはコイル70および7
1）による検出運動の共振周波数において、駆動平面内
で振動するように駆動される。駆動コイルはその場合に
回転され、或は検出信号出力により監視され得る零位検
出運動に整合される。したがって、駆動コイルは検出運
動の駆動力の最小値を発生する如く整合される。

次に二また部21と22とは駆動平面共振周波数において駆
動され、検知エレメントは照準される。第１図の実施例
の場合に、検知コイル31は駆動コイルと検知コイルの間
の最小漏話点に対し回転されもしくは照準される。第８
図の静電容量的検出の実施例の場合に、検出板は検知出
力信号を零にするように照準される。いずれの実施例の
共振エレメントの照準も決定的でなく、可視的に行うこ
とができる。

次に、センサハウジングについて記述される。

第16図と第17図とを参照すれば、本発明に係る高Ｇ作用
力の環境下で使用される角速度センサ用の好適なハウジ
ングが示される。ハウジング150 は、回路基板もしくは
バイブリッド回路154 を装着し得る第１の区画箱153
（コンパートメント）を含む切断された矩形ケース152
を備えている。また第２の区画箱160 を備え、その内部
で振動指示エレメント20および連結した駆動および検出
用要素、例えば要素161 と162 を装着することができ
る。

回路基板154 は区画箱153 と160 の間で、壁165 内の終
端を介して、区間箱160 内の角速度センサ装置の種々の
電気的構成部品に電気的に接続されている。回路基板15
4 上にはセンサ20の作動に必要な種々の電気構成部品を
装着することができるし、これらの回路への出力と入力
とは導線167 により壁166 を通って生起することができ
る。

ケース152 は各々が開口を備えた４個の取付用タブ 170
−173 を含み、その開口を通ってケーシング152 は利用
される装置内の適所にボルト締めすることができる。蓋
180 は区画箱153 と160 をおおう如く支えられ、含油状
態で温度上昇し適所に溶接することによって実質的にハ
ーメチックシールした環境を得ることができる。

本発明に係る角速度センサについて、幾つかの好適な実
施例が上文の如く説明されてきたが、添付の特許請求の
範囲に規定される本発明の範囲における精神を逸脱する
ことなく、記述された発明の種々の修飾および変形がな
され得ることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による角速度センサ装置の縦断面図、 第２図は、第１図の本発明による角速度センサ装置のII
−II線から見た横断面図、 第３図は、第１図の本発明による角速度センサ装置のII
I−III線から見た横断面図、 第４図は、本発明による電磁コアアセンブリを示す分解
斜視図、 第５図は、第４図のコアアセンブリを示す平面図、 第６図は、本発明による電磁的角速度センサ装置の駆動
制御および検出回路を示すブロック線図、 第７図は、本発明の振動エレメントを磁化するための手
法を例示して説明する図、 第８図は、本発明による容量的検出回路を用いた角速度
センサ装置の概略的な斜視図、 第９図は第８図のセンサ装置と共に用いられる電気回路
を示す図、 第10図および第11図は本発明による容量的検出回路の他
の実施例を示す図、 第12図は或る１つの振動素子の応答特性を示す図、 第13図は固有共振駆動周波数が固有共振検出周波数と等
しい場合の振動素子のシステム応答特性を示す図、 第14図は振動出力と位相の測定時における駆動共振周波
数と検出共振周波数との差の影響を例示して説明する
図、 第15図は本発明による振動素子センサ装置の応答曲線を
示す図、 第16図は本発明による角速度センサ装置の電気的および
機械的要素のハウジングを示す斜視図、および、 第17図は第16図のハウジングのふたを取り除いた場合を
示す平面図、 である。 （符号の説明） 10……金属製シリンダ、12……支持基板、 14……銅キャップ部材、20……振動エレメント、 21，22……分枝、30……駆動用コイル、 30ａ，30ｂ……コイル、31……検出用コイル、 31ａ，31ｂ……コイル、32……共振用コイル、 32ａ，32ｂ……コイル、33，34，35……コア、 40ａ，40ｂ，41ａ，41ｂ……軟鉄薄板、 58ａ，58ｂ，58ｃ，58ｄ……円筒状銅スペーサエレメン
ト、 69，61……ノッチ。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】角速度センサ装置であって、 （ａ）ベース端部および該ベース端部から自由端部へと
   延びている一対の長形の枝部を有する振動要素であっ
   て、該ベース端部が該枝部のための振動エネルギのノー
   ド軸を形成し、該振動要素が該枝部の駆動共振周波数に
   おける駆動面内における振動を許容しかつ該枝部の検出
   共振周波数における該駆動面に垂直な面内における振動
   を許容するように製作されており、該枝部の各個は、Ｎ
   極およびＳ極を包含する２つの個別の磁気システムを有
   するよう磁化され、それにより対抗的な比較的大なる強
   度の外部磁界の２つの領域が生成され、該領域の第１の
   ものは各枝部の自由端の近傍に位置し、該領域の第２の
   ものは該第１の領域と該ベース端部の間に位置し、該枝
   部の該対応的に位置する領域は対抗的な磁界であるも
   の； （ｂ）該領域の対応的に位置する１つの対と相互作用す
   る電磁的駆動手段であって、該枝部を、該駆動共振周波
   数において、駆動面内において、相互に対抗的に振動さ
   せるもの；および、 （ｃ）該駆動平面に垂直に生起する該枝部の反対方向の
   運動に応答して出力信号を発生させる検出手段であっ
   て、該出力信号が該振動要素の長手方向中心軸のまわり
   の転向の速度をあらわすようになっているもの； を具備することを特徴とする角速度センサ装置。
2. 【請求項２】該振動要素は、該検出共振周波数が該駆動
   共振周波数より実質的に大であるように作られている、
   特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】該振動要素は、該検出共振周波数対該駆動
   共振周波数の比が４／３であるように作られている、特
   許請求の範囲第１項記載の装置。
4. 【請求項４】該振動要素における振動応力を該ベース端
   部から隔離するために、該振動要素が該ベース端部の対
   向する側においてノッチされる、特許請求の範囲第１項
   記載の装置。
5. 【請求項５】該検出手段は該振動要素の自由端の近傍に
   位置する複数の容量性プレートを包含し、それにより、
   該駆動面に垂直な方向において該枝部および該容量性プ
   レートの間の間隔における振動を検出し、該駆動手段は
   電磁的駆動手段であり該自由端部および該ベース端部の
   間において該振動要素の近傍に位置している、特許請求
   の範囲第１項記載の装置。
6. 【請求項６】該振動要素は均質な磁気特性を有する材料
   により構成されている、特許請求の範囲第１項記載の装
   置。
7. 【請求項７】該駆動手段および該検出手段は電磁的なも
   のでありその各個は磁場をそれぞれ発生させ検出するた
   めのワイヤコイルを包含しており、それにより、該振動
   要素の自由端の近傍に発生する磁界と該第１および第２
   の領域の接合部の近傍に発生する磁界の相互作用によ
   り、該枝部を運動させ該枝部の運動を検出する、特許請
   求の範囲第１項記載の装置。
8. 【請求項８】該駆動手段は、電磁的なものであり、該要
   素の自由端の周囲に位置づけられ、 該センサ装置は、該第１および第２の磁化の領域の接合
   部の近傍に位置づけられた検出手段であって、そのまわ
   りの磁束を検出し 該枝部による運動の駆動平面からの変化に応答して検出
   される出力信号を発生させるもの、をさらに具備する、
   特許請求の範囲第１項記載の装置。
9. 【請求項９】該駆動手段は、電磁的なものであり、該第
   １および第２の磁化の領域の接合部の近傍に位置づけら
   れ、該検出手段は、容量性のものであり該枝部に沿って
   位置づけられる、 特許請求の範囲第１項記載の装置。
10. 【請求項１０】該振動要素は鉄−クロム−コバルト合金
    により構成されている、特許請求の範囲第６項記載の装
    置。
11. 【請求項１１】該電磁的駆動手段は、選択的に付勢可能
    でありそれにより該枝部が運動の駆動平面において相互
    に対抗するように該駆動共振周波数で振動し、該駆動手
    段は、該枝部の自由端の近傍に位置づけられそれにより
    該第１の磁化の領域の各個における１つの極と相互作用
    し、該電磁的検出手段は、該第１および第２の磁化の領
    域の接合部の近傍に位置づけられ、該駆動面を横断して
    発生する該枝部の相対抗する検出運動に応答する出力電
    流信号を発生させ、該出力電流は、中心の長手方向の軸
    に沿う該振動要素の転向の速度をあらわすようになって
    いる、特許請求の範囲第７項記載の装置。
12. 【請求項１２】該ワイヤコイルの各個は低透磁率の磁心
    を包含し、それにより磁束ゲートマグネトメータ効果が
    回避されるようになっている、特許請求の範囲第７項記
    載の装置。
13. 【請求項１３】該電磁的駆動手段は該枝部の基底端の近
    傍に位置づけられ、該電磁的検出手段は該枝部の自由端
    の近傍に位置づけられる、 特許請求の範囲第７項記載の装置。
14. 【請求項１４】該容量性検出手段は第１の容量性検出ユ
    ニットを具備し、該第１の容量性検出ユニットは２対の
    プレートを包含し、該各プレート対の一方のプレートは
    該第１の平面に平行な平面内において同じ側における該
    要素の相異なる１つに隣接して位置づけられ、該各プレ
    ート対の他方のプレートは該第１の平面に平行な、該一
    方のプレートが隣接する該要素の対抗する１つに隣接す
    る平面内における該要素の他方の側に位置づけられてお
    り、各プレート対は、差動検出手段の第１および第２の
    入力にともに接続され、該検出される出力信号を発生さ
    せる、 特許請求の範囲第９項記載の装置。
15. 【請求項１５】該容量性検出手段は第１および第２の容
    量性検出ユニットを具備し、該第１の容量性検出ユニッ
    トは２対のプレートを包含し、該各プレート対の一方の
    プレートは該第１の平面に平行な平面内において同じ側
    における該要素の相異なる１つに隣接して位置づけら
    れ、該各プレート対の他方のプレートは該第１の平面に
    平行な、該一方のプレートが隣接する該要素の対抗する
    １つに隣接する平面内における該要素の他方の側に位置
    づけられており、各プレート対は、差動検出手段の第１
    および第２の入力にともに接続され、該検出される出力
    信号を発生させ、 該第２の容量性検出ユニットは該対抗する運動の平面に
    おける該要素の運動を検出しそれをあらわす信号を発生
    させる、 特許請求の範囲第９項記載の装置。