JPH06213919A - 角速度検出装置 - Google Patents
角速度検出装置Info
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- JPH06213919A JPH06213919A JP2060493A JP2060493A JPH06213919A JP H06213919 A JPH06213919 A JP H06213919A JP 2060493 A JP2060493 A JP 2060493A JP 2060493 A JP2060493 A JP 2060493A JP H06213919 A JPH06213919 A JP H06213919A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 十分な感度で正確な検出結果を得ることがで
きる角速度検出装置を提供する。 【構成】 検出部本体100は、上部カバー10、内部
スペーサ20、下部カバー30を積層した構造を有す
る。内部スペーサ20には、「将棋の駒」形状の空洞か
らなる測定室21が形成され、流入口22から測定室2
1内に第1の流体が流入する。第1の流体は、測定室2
1内において線状流路42を形成して流出口23から外
部へ流出し、循環路41を通って循環する。測定室21
内の他の空間には、第2の流体が満たされている。第1
の流体と第2の流体は、互いに混じり合わず、比重の異
なる材料からなる。循環ポンプ40を動作させると、第
1の流体だけが流れを生じ、一定の流速で循環する。角
速度が作用すると、線状流路42の位置が変化し、この
変位が角速度に応じた量として光学的または磁気的に検
出される。
きる角速度検出装置を提供する。 【構成】 検出部本体100は、上部カバー10、内部
スペーサ20、下部カバー30を積層した構造を有す
る。内部スペーサ20には、「将棋の駒」形状の空洞か
らなる測定室21が形成され、流入口22から測定室2
1内に第1の流体が流入する。第1の流体は、測定室2
1内において線状流路42を形成して流出口23から外
部へ流出し、循環路41を通って循環する。測定室21
内の他の空間には、第2の流体が満たされている。第1
の流体と第2の流体は、互いに混じり合わず、比重の異
なる材料からなる。循環ポンプ40を動作させると、第
1の流体だけが流れを生じ、一定の流速で循環する。角
速度が作用すると、線状流路42の位置が変化し、この
変位が角速度に応じた量として光学的または磁気的に検
出される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は角速度検出装置、特に、
流体を利用した角速度検出装置に関する。
流体を利用した角速度検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車や産業用ロボットなどの移動体に
対する姿勢制御や運動制御を行うために、角速度の検出
が必要になることがある。自動車や産業用ロボットに搭
載して角速度を検出する装置には、過酷な環境に耐える
ことができ、しかも小型軽量であることが望まれる。こ
のような角速度検出装置として、たとえば、特開昭60
−67815号公報や、特開昭63−284412号公
報には、カンチレバーの振動を圧電素子で検出する装置
が開示されている。また、加速度を検出する装置とし
て、たとえば、実開平1−180664号公報や、特開
平2−205775号公報には、磁性流体を容器内に封
入し、この磁性流体の容器内でのふるまいに基づいて加
速度を検出する装置が開示されている。
対する姿勢制御や運動制御を行うために、角速度の検出
が必要になることがある。自動車や産業用ロボットに搭
載して角速度を検出する装置には、過酷な環境に耐える
ことができ、しかも小型軽量であることが望まれる。こ
のような角速度検出装置として、たとえば、特開昭60
−67815号公報や、特開昭63−284412号公
報には、カンチレバーの振動を圧電素子で検出する装置
が開示されている。また、加速度を検出する装置とし
て、たとえば、実開平1−180664号公報や、特開
平2−205775号公報には、磁性流体を容器内に封
入し、この磁性流体の容器内でのふるまいに基づいて加
速度を検出する装置が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カンチ
レバーの振動に基づいて角速度を検出する装置では、角
速度を振動という物理量を介して検出しているため、機
械的な可動部分が介在し、安定した検出結果を正確に得
ることができないという問題がある。一方、従来一般に
用いられている流体を用いる検出装置では、加速度を検
出することは可能であるが、角速度を検出することはで
きない。流体を用いる角速度検出装置として、ヘリウム
ガスの流れの向きを熱線検出器のブリッジ出力から測定
する原理のものが提案されているが、ヘリウムガスの慣
性質量が小さいため、微小な角速度を検出することがで
きず、十分な検出感度を得ることができない。また、熱
線検出器用ブリッジの平衡状態を、温度にかかわらず一
定に保つことは非常に困難である。
レバーの振動に基づいて角速度を検出する装置では、角
速度を振動という物理量を介して検出しているため、機
械的な可動部分が介在し、安定した検出結果を正確に得
ることができないという問題がある。一方、従来一般に
用いられている流体を用いる検出装置では、加速度を検
出することは可能であるが、角速度を検出することはで
きない。流体を用いる角速度検出装置として、ヘリウム
ガスの流れの向きを熱線検出器のブリッジ出力から測定
する原理のものが提案されているが、ヘリウムガスの慣
性質量が小さいため、微小な角速度を検出することがで
きず、十分な検出感度を得ることができない。また、熱
線検出器用ブリッジの平衡状態を、温度にかかわらず一
定に保つことは非常に困難である。
【0004】そこで本発明は、十分な感度をもち正確な
検出結果を得ることができる角速度検出装置を提供する
ことを目的とする。
検出結果を得ることができる角速度検出装置を提供する
ことを目的とする。
【0005】
(1) 本願第1の発明に係る角速度検出装置は、一方に
第1の開口部が、他方に第2の開口部が、それぞれ形成
された容器と、この容器内に収容され、互いに混ざり合
わない性質をもち比重の異なる第1の流体および第2の
流体と、第1の流体が、第1の開口部から第2の開口部
に向けて線状流路を形成して流れるように、第1の流体
を循環させる循環手段と、第1の流体と第2の流体との
間の物理的性質の違いを利用して、線状流路の位置の変
化を検出する流路検出手段と、を設けたものである。
第1の開口部が、他方に第2の開口部が、それぞれ形成
された容器と、この容器内に収容され、互いに混ざり合
わない性質をもち比重の異なる第1の流体および第2の
流体と、第1の流体が、第1の開口部から第2の開口部
に向けて線状流路を形成して流れるように、第1の流体
を循環させる循環手段と、第1の流体と第2の流体との
間の物理的性質の違いを利用して、線状流路の位置の変
化を検出する流路検出手段と、を設けたものである。
【0006】(2) 本願第2の発明は、上述の第1の発
明に係る角速度検出装置において、流路検出手段に、線
状流路に向かって光ビームを照射する発光手段と、この
線状流路を透過した光ビームの強度を検出する受光手段
と、を設けたものである。
明に係る角速度検出装置において、流路検出手段に、線
状流路に向かって光ビームを照射する発光手段と、この
線状流路を透過した光ビームの強度を検出する受光手段
と、を設けたものである。
【0007】(3) 本願第3の発明は、上述の第1の発
明に係る角速度検出装置において、流路検出手段に、線
状流路に向かって光ビームを照射する発光手段と、この
光ビームを偏光させて線状流路に照射する第1の偏光手
段と、線状流路を透過した光ビームを偏光させる第2の
偏光手段と、この第2の偏光手段によって偏光した光ビ
ームの強度を検出する受光手段と、設け、第1の流体と
して磁性流体を用いるようにしたものである。
明に係る角速度検出装置において、流路検出手段に、線
状流路に向かって光ビームを照射する発光手段と、この
光ビームを偏光させて線状流路に照射する第1の偏光手
段と、線状流路を透過した光ビームを偏光させる第2の
偏光手段と、この第2の偏光手段によって偏光した光ビ
ームの強度を検出する受光手段と、設け、第1の流体と
して磁性流体を用いるようにしたものである。
【0008】(4) 本願第4の発明は、上述の第1の発
明に係る角速度検出装置において、第1の流体として磁
性流体を用い、流路検出手段として磁気検出素子を用い
るようにしたものである。
明に係る角速度検出装置において、第1の流体として磁
性流体を用い、流路検出手段として磁気検出素子を用い
るようにしたものである。
【0009】
【作 用】2つの開口部が形成された容器内に、互いに
混ざり合わない比重の異なる2種類の流体が収容され
る。しかも、第1の流体は、第1の開口部から容器内へ
と流入し、容器内を進んで第2の開口部から容器外へと
流出し、容器外をまわって再び第1の開口部から容器内
へと流入するという循環路によって常に流れた状態を保
つことになる。第2の流体は、容器内において、この第
1の流体の流れを周囲から取り囲んだ状態となる。こう
して、容器内には、第1の流体による線状流路が形成さ
れる。この容器に角速度が作用すると、両流体の比重の
違いに基づき、線状流路の位置に変化が生じる。両流体
の物理的性質の違いを利用すれば、この線状流路の位置
の変化を検出することができる。たとえば、両流体の光
透光度の違いを利用した検出を行うのであれば、流体層
の所定位置に光ビームを照射し、この流体層を透過した
光ビーム強度を検出することにより、線状流路の位置変
化(すなわち、作用した角速度)を得ることができる。
また、偏光した光ビームを用いれば、両流体の偏光特性
の違いを利用した検出が可能になるし、磁気検出素子を
用いれば、両流体の磁気特性の違いを利用した検出が可
能になる。
混ざり合わない比重の異なる2種類の流体が収容され
る。しかも、第1の流体は、第1の開口部から容器内へ
と流入し、容器内を進んで第2の開口部から容器外へと
流出し、容器外をまわって再び第1の開口部から容器内
へと流入するという循環路によって常に流れた状態を保
つことになる。第2の流体は、容器内において、この第
1の流体の流れを周囲から取り囲んだ状態となる。こう
して、容器内には、第1の流体による線状流路が形成さ
れる。この容器に角速度が作用すると、両流体の比重の
違いに基づき、線状流路の位置に変化が生じる。両流体
の物理的性質の違いを利用すれば、この線状流路の位置
の変化を検出することができる。たとえば、両流体の光
透光度の違いを利用した検出を行うのであれば、流体層
の所定位置に光ビームを照射し、この流体層を透過した
光ビーム強度を検出することにより、線状流路の位置変
化(すなわち、作用した角速度)を得ることができる。
また、偏光した光ビームを用いれば、両流体の偏光特性
の違いを利用した検出が可能になるし、磁気検出素子を
用いれば、両流体の磁気特性の違いを利用した検出が可
能になる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る角速度検出装
置の検出部本体100の分解斜視図である。この検出部
本体100の主たる構成要素は、上部カバー10、内部
スペーサ20、下部カバー30である。上部カバー10
および下部カバー30は、この実施例では、同一の大き
さの透明材料(たとえばガラス)からなる基板である。
なお、破線で示す円は、後述する線状流路の観測位置を
示している。内部スペーサ20は、内部に空洞が設けら
れており、上下両カバー10,30に挟まれた状態で固
着され、内部の空洞は測定室21を形成する。こうし
て、この検出部本体100は、内部に測定室21をもっ
た容器を構成するが、この容器には2つの開口部が設け
られる。第1の開口部は流入口22であり、第2の開口
部は流出口23である。後述するように、第1の流体
が、流入口22から測定室21内へと流入し、流出口2
3から測定室21の外部へと流出する。測定室21は、
このような流入出が効果的に行われるように、いわゆる
「将棋の駒」の形状をしている。
明する。図1は、本発明の一実施例に係る角速度検出装
置の検出部本体100の分解斜視図である。この検出部
本体100の主たる構成要素は、上部カバー10、内部
スペーサ20、下部カバー30である。上部カバー10
および下部カバー30は、この実施例では、同一の大き
さの透明材料(たとえばガラス)からなる基板である。
なお、破線で示す円は、後述する線状流路の観測位置を
示している。内部スペーサ20は、内部に空洞が設けら
れており、上下両カバー10,30に挟まれた状態で固
着され、内部の空洞は測定室21を形成する。こうし
て、この検出部本体100は、内部に測定室21をもっ
た容器を構成するが、この容器には2つの開口部が設け
られる。第1の開口部は流入口22であり、第2の開口
部は流出口23である。後述するように、第1の流体
が、流入口22から測定室21内へと流入し、流出口2
3から測定室21の外部へと流出する。測定室21は、
このような流入出が効果的に行われるように、いわゆる
「将棋の駒」の形状をしている。
【0011】図2は、上述した検出部本体100に、更
に、循環ポンプ40および循環路41を設けた角速度検
出装置の全体構成を示す図である。循環路41は、流出
口23から流れ出た第1の流体を流入口22から測定室
21内部へと還流させるための経路であり、途中に循環
ポンプ40が設けられている。この循環ポンプ40とし
ては一般的な流体ポンプを用い、循環路41としては一
般的な流体用のチューブを用いればよい。循環ポンプ4
0を動作させると、循環路41内の第1の流体が図の矢
印方向へと押し出されて循環することになる。このと
き、測定室21内では、第1の流体が流入口22から流
れ込み、流出口23へ向かって線状流路42を形成す
る。別言すれば、線状流路42→循環路41→循環ポン
プ40→循環路41→線状流路42、という環状の経路
に沿って第1の流体は循環することになる。
に、循環ポンプ40および循環路41を設けた角速度検
出装置の全体構成を示す図である。循環路41は、流出
口23から流れ出た第1の流体を流入口22から測定室
21内部へと還流させるための経路であり、途中に循環
ポンプ40が設けられている。この循環ポンプ40とし
ては一般的な流体ポンプを用い、循環路41としては一
般的な流体用のチューブを用いればよい。循環ポンプ4
0を動作させると、循環路41内の第1の流体が図の矢
印方向へと押し出されて循環することになる。このと
き、測定室21内では、第1の流体が流入口22から流
れ込み、流出口23へ向かって線状流路42を形成す
る。別言すれば、線状流路42→循環路41→循環ポン
プ40→循環路41→線状流路42、という環状の経路
に沿って第1の流体は循環することになる。
【0012】もっとも、測定室21内において、第1の
流体による線状流路42を形成するためには、測定室2
1内の他の部分を別な第2の流体で満たしておく必要が
ある。この様子を図3に示す。図3は、測定室21内の
流体の状態を示す平面図であり、同図(a) は角速度が作
用していない状態、同図(b) は時計回りの角速度が作用
した状態を示している。第1の流体Aは、流入口22か
ら流れ込み、線状流路42を形成して流出口23から流
れ出ている。一方、第2の流体Bは、その周囲を取り囲
むように測定室21内に充填されている。前述したよう
に、第1の流体Aは循環しており、絶えず所定の流速を
もった状態を保っている。ここで、第1の流体Aと第2
の流体Bとは、互いに混ざり合わない性質をもち、互い
に比重の異なる材料から構成されている。したがって、
第1の流体Aからなる線状流路42に、第2の流体Bが
混じり込むことはなく、いわば水と油のような二層状態
が維持される。したがって、第1の流体Aが循環するの
に対し、第2の流体Bは測定室21内に滞留する。第1
の流体Aからなる線状流路42は、その表面張力により
円筒形状となる。もっとも、実際には、第2の流体Bが
細かな泡状になって第1の流体A内に混入する可能性が
あるが、多少の混入があっても問題は生じない。ただ、
できるだけこのような混入を避けるように、各流体の量
や循環速度を設定するのが好ましい。
流体による線状流路42を形成するためには、測定室2
1内の他の部分を別な第2の流体で満たしておく必要が
ある。この様子を図3に示す。図3は、測定室21内の
流体の状態を示す平面図であり、同図(a) は角速度が作
用していない状態、同図(b) は時計回りの角速度が作用
した状態を示している。第1の流体Aは、流入口22か
ら流れ込み、線状流路42を形成して流出口23から流
れ出ている。一方、第2の流体Bは、その周囲を取り囲
むように測定室21内に充填されている。前述したよう
に、第1の流体Aは循環しており、絶えず所定の流速を
もった状態を保っている。ここで、第1の流体Aと第2
の流体Bとは、互いに混ざり合わない性質をもち、互い
に比重の異なる材料から構成されている。したがって、
第1の流体Aからなる線状流路42に、第2の流体Bが
混じり込むことはなく、いわば水と油のような二層状態
が維持される。したがって、第1の流体Aが循環するの
に対し、第2の流体Bは測定室21内に滞留する。第1
の流体Aからなる線状流路42は、その表面張力により
円筒形状となる。もっとも、実際には、第2の流体Bが
細かな泡状になって第1の流体A内に混入する可能性が
あるが、多少の混入があっても問題は生じない。ただ、
できるだけこのような混入を避けるように、各流体の量
や循環速度を設定するのが好ましい。
【0013】さて、検出部本体100に角速度が作用し
ていない状態では、図3(a) に示すように、線状流路4
2は、流入口22から流出口23へ向かう直線に沿った
ものとなる。ところが、この検出部本体100に角速度
が作用すると、両流体A,Bの比重の差により、直線流
路42の位置に変化が生じる。たとえば、第1の流体A
の比重が第2の流体Bの比重よりも大きい場合は、時計
回りの角速度が作用したとすると、第1の流体Aは反時
計回りのコリオリ力を受け、図3(b) に示すように線状
流路42の位置が変化する。この変位量は、作用した角
速度に応じたものとなる。したがって、第1の流体Aを
一定の流速で定常的に流し続けた状態において、この線
状流路42の変位量を測定すれば、作用した角速度を検
出することができる。これが本発明の基本的な技術思想
である。図3(a) ,(b) における破線の円は、線状流路
の観測位置を示す。この円内のA,B両流体の構成比の
変化を観測すれば、線状流路42の変位量を得ることが
できる。観測位置における流体構成比は、両流体A,B
間の物理的性質の相違を利用して測定することができ
る。以下、そのいくつかの方法を述べる。
ていない状態では、図3(a) に示すように、線状流路4
2は、流入口22から流出口23へ向かう直線に沿った
ものとなる。ところが、この検出部本体100に角速度
が作用すると、両流体A,Bの比重の差により、直線流
路42の位置に変化が生じる。たとえば、第1の流体A
の比重が第2の流体Bの比重よりも大きい場合は、時計
回りの角速度が作用したとすると、第1の流体Aは反時
計回りのコリオリ力を受け、図3(b) に示すように線状
流路42の位置が変化する。この変位量は、作用した角
速度に応じたものとなる。したがって、第1の流体Aを
一定の流速で定常的に流し続けた状態において、この線
状流路42の変位量を測定すれば、作用した角速度を検
出することができる。これが本発明の基本的な技術思想
である。図3(a) ,(b) における破線の円は、線状流路
の観測位置を示す。この円内のA,B両流体の構成比の
変化を観測すれば、線状流路42の変位量を得ることが
できる。観測位置における流体構成比は、両流体A,B
間の物理的性質の相違を利用して測定することができ
る。以下、そのいくつかの方法を述べる。
【0014】第1の方法は、透光度の相違を利用する方
法である。たとえば、図4に示すような実施例を考え
る。この図4は、検出部本体100をその中央位置にお
いて、線状流路42に垂直な断面で切った状態を示す断
面図である。この実施例では、上部カバー10の上面に
発光素子51が設けられ、この発光素子51からの光が
光学系52によって光ビームとなり、流体層の所定位置
に所定角度で照射される。この実施例では、角速度が作
用していない状態における線状流路42の中心位置に、
流れの方向に対して垂直に照射するようにしている。一
方、下部カバー30の下面には受光素子61が設けら
れ、流体層を透過した光は光学系62によって集光さ
れ、受光素子61によって検出される。このような構成
において、図3(a) に示すように角速度が作用していな
い状態と、図3(b) に示すように角速度が作用している
状態と、では受光素子61においてどのような検出結果
が得られるかを考えてみる。まず、図3(a) に示すよう
に角速度が作用していない状態では、図5(a) に示すよ
うに、光ビーム(破線で示す)は第1の流体Aの内部だ
けを透過する。ところが、図3(b) に示すように角速度
が作用している状態では、図5(b) に示すように、光ビ
ームは第1の流体Aの内部だけでなく、第2の流体Bの
内部をも通過するようになる。ここで、たとえば、光ビ
ームについての第1の流体Aの透過率を100%とし、
第2の流体Bの透過率を0%とすれば、受光素子61の
受光感度Iと作用した角速度ωとの関係は、図6に示す
ようなものになる。すなわち、角速度ω=0のときに
は、光ビームは透過率100%の第1の流体Aだけを透
過してくるので受光感度I=100%となるが、角速度
ωが作用し始めると、cos(ω)の関数で受光感度I
は減少することになる。したがって、受光素子61の出
力に基づいて、作用した角速度ωを求めることが可能に
なる。
法である。たとえば、図4に示すような実施例を考え
る。この図4は、検出部本体100をその中央位置にお
いて、線状流路42に垂直な断面で切った状態を示す断
面図である。この実施例では、上部カバー10の上面に
発光素子51が設けられ、この発光素子51からの光が
光学系52によって光ビームとなり、流体層の所定位置
に所定角度で照射される。この実施例では、角速度が作
用していない状態における線状流路42の中心位置に、
流れの方向に対して垂直に照射するようにしている。一
方、下部カバー30の下面には受光素子61が設けら
れ、流体層を透過した光は光学系62によって集光さ
れ、受光素子61によって検出される。このような構成
において、図3(a) に示すように角速度が作用していな
い状態と、図3(b) に示すように角速度が作用している
状態と、では受光素子61においてどのような検出結果
が得られるかを考えてみる。まず、図3(a) に示すよう
に角速度が作用していない状態では、図5(a) に示すよ
うに、光ビーム(破線で示す)は第1の流体Aの内部だ
けを透過する。ところが、図3(b) に示すように角速度
が作用している状態では、図5(b) に示すように、光ビ
ームは第1の流体Aの内部だけでなく、第2の流体Bの
内部をも通過するようになる。ここで、たとえば、光ビ
ームについての第1の流体Aの透過率を100%とし、
第2の流体Bの透過率を0%とすれば、受光素子61の
受光感度Iと作用した角速度ωとの関係は、図6に示す
ようなものになる。すなわち、角速度ω=0のときに
は、光ビームは透過率100%の第1の流体Aだけを透
過してくるので受光感度I=100%となるが、角速度
ωが作用し始めると、cos(ω)の関数で受光感度I
は減少することになる。したがって、受光素子61の出
力に基づいて、作用した角速度ωを求めることが可能に
なる。
【0015】ところで、上述の方法では、作用した角速
度の大きさは求まるが、向きを求めることはできない。
別言すれば、図5(a) に示す角速度0の状態から、第1
の流体Aの断面が右に変位しても左に変位しても、その
変位の絶対量が同じであれば、受光素子61は同じ受光
感度Iを出力する。そこで、作用した角速度の大きさと
ともに向きを求める場合には、図7に示すように、一対
の発光素子51a,51bからそれぞれ光ビームを照射
し、これらの透過光を一対の受光素子61a,61bに
よって受光し、減算器70によって両受光素子61a,
61bの出力の差をとるような構成にすればよい。一対
の発光素子51a,51bおよび一対の受光素子61
a,61bを、それぞれ、角速度の作用していない状態
における線状流路42の位置に対して対称の位置に配置
するようにしておけば、減算器70の出力する信号の符
号が角速度の向きを示し、信号の絶対値がその大きさを
示すものとなる。
度の大きさは求まるが、向きを求めることはできない。
別言すれば、図5(a) に示す角速度0の状態から、第1
の流体Aの断面が右に変位しても左に変位しても、その
変位の絶対量が同じであれば、受光素子61は同じ受光
感度Iを出力する。そこで、作用した角速度の大きさと
ともに向きを求める場合には、図7に示すように、一対
の発光素子51a,51bからそれぞれ光ビームを照射
し、これらの透過光を一対の受光素子61a,61bに
よって受光し、減算器70によって両受光素子61a,
61bの出力の差をとるような構成にすればよい。一対
の発光素子51a,51bおよび一対の受光素子61
a,61bを、それぞれ、角速度の作用していない状態
における線状流路42の位置に対して対称の位置に配置
するようにしておけば、減算器70の出力する信号の符
号が角速度の向きを示し、信号の絶対値がその大きさを
示すものとなる。
【0016】第2の方法は、偏光度の相違を利用する方
法である。第1の流体Aとして磁性流体(たとえば、F
e3O4などの強磁性体微粒子を溶媒中に均一に分散さ
せたもの)を用い、第2の流体Bとして非磁性流体(た
とえば、水)を用いた場合、磁性流体中を透過した光は
偏光を受けることになる。そこで、図8に示すような測
定系を用いて、線状流路42の変位量を測定することが
できる。すなわち、発光素子51から光ビームL1を発
射し、偏光フィルタ53を通して直線偏光ビームL2と
する。この直線偏光ビームL2を流体層に照射する。流
体層中を通過するビームL3は、磁性流体中を通過する
と円偏光がかかることになる。したがって、流体層から
の透過ビームは、楕円偏光ビームL4となる。この楕円
偏光ビームL4を更に偏光フィルタ63を通して直線偏
光ビームL5とし、この直線偏光ビームL5を受光素子
61によって受光検出するのである。たとえば、流体層
中を通過するビームL3が、磁性流体Aの中を100%
透過したときに、90°の円偏光がかかるとしたら、偏
光フィルタ53と偏光フィルタ63の偏光面を90°ず
らして設定しておけばよい。ビームL3が磁性流体Aの
中を100%透過した場合には、偏光フィルタ63によ
るロスはなく、100%の受光感度が得られる。ところ
が、非磁性流体Bの中を一部透過した場合には、円偏光
の角度が90°より低下し、偏光フィルタ63によるロ
スが生じ、受光感度は低下する。こうして、線状流路4
2の変位量を受光素子61の出力として得ることができ
る。
法である。第1の流体Aとして磁性流体(たとえば、F
e3O4などの強磁性体微粒子を溶媒中に均一に分散さ
せたもの)を用い、第2の流体Bとして非磁性流体(た
とえば、水)を用いた場合、磁性流体中を透過した光は
偏光を受けることになる。そこで、図8に示すような測
定系を用いて、線状流路42の変位量を測定することが
できる。すなわち、発光素子51から光ビームL1を発
射し、偏光フィルタ53を通して直線偏光ビームL2と
する。この直線偏光ビームL2を流体層に照射する。流
体層中を通過するビームL3は、磁性流体中を通過する
と円偏光がかかることになる。したがって、流体層から
の透過ビームは、楕円偏光ビームL4となる。この楕円
偏光ビームL4を更に偏光フィルタ63を通して直線偏
光ビームL5とし、この直線偏光ビームL5を受光素子
61によって受光検出するのである。たとえば、流体層
中を通過するビームL3が、磁性流体Aの中を100%
透過したときに、90°の円偏光がかかるとしたら、偏
光フィルタ53と偏光フィルタ63の偏光面を90°ず
らして設定しておけばよい。ビームL3が磁性流体Aの
中を100%透過した場合には、偏光フィルタ63によ
るロスはなく、100%の受光感度が得られる。ところ
が、非磁性流体Bの中を一部透過した場合には、円偏光
の角度が90°より低下し、偏光フィルタ63によるロ
スが生じ、受光感度は低下する。こうして、線状流路4
2の変位量を受光素子61の出力として得ることができ
る。
【0017】第3の方法は、磁気的性質の相違を利用す
る方法である。前述した第2の方法と同様に、第1の流
体Aとして磁性流体を用い、第2の流体Bとして非磁性
流体を用いれば、両者は磁気的性質が異なるため、線状
流路42の変位量を磁気的な方法によって測定すること
ができる。すなわち、図9に示すように、所定位置に磁
気検出素子80(たとえば、磁気抵抗素子やホール素子
など)を設けておけば、第1の流体Aの位置が変化した
ことを磁界の変動として検出することができる。
る方法である。前述した第2の方法と同様に、第1の流
体Aとして磁性流体を用い、第2の流体Bとして非磁性
流体を用いれば、両者は磁気的性質が異なるため、線状
流路42の変位量を磁気的な方法によって測定すること
ができる。すなわち、図9に示すように、所定位置に磁
気検出素子80(たとえば、磁気抵抗素子やホール素子
など)を設けておけば、第1の流体Aの位置が変化した
ことを磁界の変動として検出することができる。
【0018】以上、本発明を図示する実施例に基づいて
説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。た
とえば、第1の流体Aおよび第2の流体Bは、「互いに
混じり合うことがなく比重が異なる」という条件を満足
するような2種類の流体であれば、どのような流体を用
いてもかまわない。また、直線流路の変位を測定する方
法として、上述の実施例では3つの方法を掲げたが、こ
の方法だけに限定されるものではなく、要するに、2つ
の流体の物理的性質の相違を利用した方法であればどの
ような方法を用いてもかまわない。
説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。た
とえば、第1の流体Aおよび第2の流体Bは、「互いに
混じり合うことがなく比重が異なる」という条件を満足
するような2種類の流体であれば、どのような流体を用
いてもかまわない。また、直線流路の変位を測定する方
法として、上述の実施例では3つの方法を掲げたが、こ
の方法だけに限定されるものではなく、要するに、2つ
の流体の物理的性質の相違を利用した方法であればどの
ような方法を用いてもかまわない。
【0019】
【発明の効果】以上のとおり本発明に係る角速度検出装
置によれば、容器内に互いに混じり合うことがなく比重
が異なる2種類の流体を入れ、一方の流体を容器の外部
に設けた循環路を通じて循環させて容器内に線状流路を
形成し、この線状流路の位置変化に基づいて角速度を検
出するようにしたため、十分な感度で正確な検出結果を
得ることができるようになる。
置によれば、容器内に互いに混じり合うことがなく比重
が異なる2種類の流体を入れ、一方の流体を容器の外部
に設けた循環路を通じて循環させて容器内に線状流路を
形成し、この線状流路の位置変化に基づいて角速度を検
出するようにしたため、十分な感度で正確な検出結果を
得ることができるようになる。
【図1】本発明の一実施例に係る角速度検出装置の検出
部本体100の分解斜視図である。
部本体100の分解斜視図である。
【図2】図1に示す検出部本体100に、更に、循環ポ
ンプ40および循環路41を設けた角速度検出装置の全
体構成を示す図である。
ンプ40および循環路41を設けた角速度検出装置の全
体構成を示す図である。
【図3】図2に示す装置の測定室21内の流体の状態を
示す平面図であり、同図(a) は角速度が作用していない
状態、同図(b) は時計回りの角速度が作用した状態を示
している。
示す平面図であり、同図(a) は角速度が作用していない
状態、同図(b) は時計回りの角速度が作用した状態を示
している。
【図4】線状流路の変位を光透過度で測定する実施例の
断面図である。
断面図である。
【図5】図4に示す実施例における線状流路の変位測定
原理を示す図である。
原理を示す図である。
【図6】図4に示す実施例における作用した角速度ωと
受光感度Iとの関係を示すグラフである。
受光感度Iとの関係を示すグラフである。
【図7】図4に示す実施例に、更に、作用した角速度の
向きを検出する機能を付加した実施例を示す図である。
向きを検出する機能を付加した実施例を示す図である。
【図8】線状流路の変位を偏光度の相違に基づいて測定
する実施例の断面図である。
する実施例の断面図である。
【図9】線状流路の変位を磁気的性質の装置に基づいて
測定する実施例の断面図である。
測定する実施例の断面図である。
10…上部カバー 20…内部スペーサ 21…測定室 22…流入口 23…流出口 30…下部カバー 40…循環ポンプ 41…循環路 42…線状流路 51,51a,51b…発光素子 52…光学系 53…偏光フィルタ 61,61a,61b…受光素子 62…光学系 63…偏光フィルタ 70…減算器 80…磁気検出素子 100…検出部本体 A…第1の流体(たとえば、Fe3O4などの強磁性体
微粒子を溶媒中に均一に分散させたもの) B…第2の流体(たとえば、水) L1〜L5…光ビーム
微粒子を溶媒中に均一に分散させたもの) B…第2の流体(たとえば、水) L1〜L5…光ビーム
Claims (4)
- 【請求項1】 一方に第1の開口部が、他方に第2の開
口部が、それぞれ形成された容器と、 この容器内に収容され、互いに混ざり合わない性質をも
ち比重の異なる第1の流体および第2の流体と、 前記第1の流体が、前記第1の開口部から前記第2の開
口部に向けて線状流路を形成して流れるように、前記第
1の流体を循環させる循環手段と、 前記第1の流体と前記第2の流体との間の物理的性質の
違いを利用して、前記線状流路の位置の変化を検出する
流路検出手段と、 を備えることを特徴とする角速度検出装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の角速度検出装置におい
て、 流路検出手段が、線状流路に向かって光ビームを照射す
る発光手段と、前記線状流路を透過した光ビームの強度
を検出する受光手段と、を有することを特徴とする角速
度検出装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の角速度検出装置におい
て、 流路検出手段が、線状流路に向かって光ビームを照射す
る発光手段と、前記光ビームを偏光させて前記線状流路
に照射する第1の偏光手段と、前記線状流路を透過した
光ビームを偏光させる第2の偏光手段と、前記第2の偏
光手段によって偏光した光ビームの強度を検出する受光
手段と、を有し、第1の流体として磁性流体を用いたこ
とを特徴とする角速度検出装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の角速度検出装置におい
て、 第1の流体として磁性流体を用い、流路検出手段が磁気
検出素子を有することを特徴とする角速度検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2060493A JPH06213919A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 角速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2060493A JPH06213919A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 角速度検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06213919A true JPH06213919A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=12031878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2060493A Pending JPH06213919A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 角速度検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06213919A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101040265B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2011-06-09 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 이동체의 각속도 측정장치 |
US8742145B2 (en) | 2009-07-24 | 2014-06-03 | Arakawa Chemical Industries, Ltd. | Method for manufacturing an epoxy compound and method for epoxidizing a carbon—carbon double bond |
JPWO2021125312A1 (ja) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 |
-
1993
- 1993-01-13 JP JP2060493A patent/JPH06213919A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8742145B2 (en) | 2009-07-24 | 2014-06-03 | Arakawa Chemical Industries, Ltd. | Method for manufacturing an epoxy compound and method for epoxidizing a carbon—carbon double bond |
KR101040265B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2011-06-09 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 이동체의 각속도 측정장치 |
JPWO2021125312A1 (ja) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | ||
WO2021125312A1 (ja) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | 昭和電工株式会社 | 加速度センサ及びそれを用いた加速度の評価方法並びに加速度センサが取り付けられた荷物 |
EP4080224A4 (en) * | 2019-12-20 | 2024-01-10 | Resonac Corporation | ACCELERATION SENSOR, ACCELERATION EVALUATION METHOD USING THE SAME AND LOAD PROVIDED WITH ACCELERATION SENSOR |
US11899038B2 (en) | 2019-12-20 | 2024-02-13 | Resonac Corporation | Acceleration sensor, acceleration evaluation method using same, and load provided with acceleration sensor |
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