JPH0640105B2 - 組み合わされた対のフォーストランスデューサ - Google Patents

組み合わされた対のフォーストランスデューサ

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JPH0640105B2
JPH0640105B2 JP50814189A JP50814189A JPH0640105B2 JP H0640105 B2 JPH0640105 B2 JP H0640105B2 JP 50814189 A JP50814189 A JP 50814189A JP 50814189 A JP50814189 A JP 50814189A JP H0640105 B2 JPH0640105 B2 JP H0640105B2
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equal
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beams
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    • 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
    • G01P15/097—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 by vibratory elements
    • G—PHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はフオーストランスデューサに関するものであ
る。より詳細には、本発明は、加速度計及び力測定に基
づく他の装置に用いるための組み合わされた対の振動ビ
ーム型フオーストランスデューサ(vibrating beam forc
e trns-ducer)に関するものである。
発明の背景 振動ビーム型フォーストランスデューサはしばしば、力
から周波数への変換器として加速時計や他の装置に用い
られる。公知の或る構成においては、トランスデューサ
はプッシュ・プル対の形で用いられ、所定の加速度又は
力が一方のトランスデューサを圧縮条件下で押圧し、他
方のトランスデューサを引張り条件下で押圧する。この
差動モードは、多くの同相モード誤差、即ち、トランス
デューサの周波数を同一方向に同量だけシフトさせる誤
差に対しての多大な補償を必要とする。ただし、これら
シフトは、トランスデューサの出力を処理するために一
般的に用いられるアルゴリズムでは無効とされるからで
ある。このような誤差には、振動整流誤差、温度変化に
より生ずる変動、多くの経年変化誤差ないしエージング
誤差(aging error) 、及びクロック周波数のドリフトに
より生ずる測定誤差等が含まれる。
同相モード誤差を大幅に除去するためには、１対のフオ
ーストランスデューサは互いに可能な限り同等なものと
すべきであり、これにより、温度変化や経時変化のよう
な誤差の源に対する応答性は同等になる。例えば、トラ
ンスデューサが水晶の結晶から製造される場合、トラン
スデューサはエッチング処理により水晶ウェファの隣合
う２つの部分から形成されることが多い。しかし、２つ
のトランスデューサが共通の構造体で用いられる場合、
例えば、２つのトランスデューサが１つの加速度計標準
錘ないし加速度計プルーフマス(proof mass)に取り付け
られる場合、他の考慮すべき事項が生ずる。２つのトラ
ンスデューサが組み合わされた場合、装置の作動範囲内
において、両方のトランスデューサが同一の周波数で振
動するという状態が生じ、これにより“ロックイン(loc
kin)”状態を起こす可能性が発生し、装置の出力に誤差
を生じうる結果的局部非線形性となる場合がある。
発明の概要 本発明は、加速度計のような装置に用いられる組み合わ
された１対の振動ビーム型フォーストランスデューサを
提供する。かかるトランスデューサは線形性及び同相モ
ードトラッキング(common mode tracking)を増強できる
一方、トランスデューサ間のロックインやクロストーク
の可能性を低減できる。
好適な実施態様において、第１と第２の振動ビーム型フ
ォーストランスデューサが用いられ、これらのトランス
デューサはそれぞれ第１と第２の周波数を有する第１と
第２の出力信号を発する。これらのトランスデューサは
入力パラメータを測定するための装置に用いられ、所定
のパラメータ変化に対しては一方の周波数を増加して他
方の周波数を低下するという配列で装置に組み込まれて
いる。第１のトランスデューサは１対の第１ビームを備
え、第２のトランスデューサは１対の第２ビームを備え
る。ビームの寸法は、第１及び第２ビームのオイラーの
座屈定数が互いに等しくなるように選ばれ、また、パラ
メータが零値の場合に、好ましくは装置の差動範囲全体
にわたり第１と第２の周波数が相違するように選ばれて
いる。
ビームは矩形であり、各第１ビームは長さｍ１、幅ｗ１
及び厚さｔ１となっており、各第２ビームは長さｍ２、
幅ｗ２及び厚さｔ２となっている。一実施態様におい
て、これらの寸法は次式となるように選ばれている。
ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-3/4. （ｔ２／ｔ１）-1/4 ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/2. （ｔ２／ｔ１）-1/2 ここで、εは、第１及び第２の周波数が差動範囲内で互
いに等しくならないように選ばれた非ゼロパラメータで
ある。好適な実施態様は、トランスデューサが共通ウェ
ファからエッチング形成された水晶トランスデューサと
することができるようにｔ１＝ｔ２となるものである。
上記実施態様の全てについて、トランスデューサはその
軸方向の剛性が互いに実質的に等しくなるように寸法決
められた端部分を備えると良い。更に好適な実施態様に
おいて、ビームの寸法は次式のように選択される。
ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-2/3 ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/3 ｔ２＝ｔ１（１＋ε）-1/3 この配列において、第１と第２のビームの軸方向剛性は
相互に等しく、パラメータεは、第１と第２の周波数が
互いに等しくならないように選ばれると良い。
図面の簡単な説明 第１図は、共通のプルーフマスに連結された２つのフォ
ーストランスデューサを有する加速度計の概略図であ
る。
第２図は、両端音叉振動ビーム型フォーストランスデュ
ーサの概略図である。
発明の詳細な説明 本発明は、組み合わされた１対の両端音叉振動ビーム型
フォーストランスデューサを提供する。この組合せ対
は、感知されたパラメータに応答して、一方のトランス
デューサの出力信号周波数は増加させ、他方のトランス
デューサの出力信号周波数は低下させるという型式の装
置に用いられると良い。このような装置の例は、第１図
に概略的に示す型式の加速度計である。加速度計は、た
わみ部分24、26によりハウジング22に取り付けられたプ
ルーフマス20を備えている。フォーストランスデューサ
28、30は、ハウジング22とプルーフマス20との間に、ア
ーム32、34を介して接続され、感知軸ＳＡに平行となる
ようになっている。アーム32、34は、主に説明のために
第１図に含まれていることが多くの場合、この種の加速
度計はこれに相当する構成要素を含んでいない。
各フォーストランスデューサは、米国特許第4,215,570
号に開示された両端音叉（double-ended turning fork
）構造を持つ水晶から成る。このような水晶は適当な
駆動回路と共同してオシレータを構成し、このオシレー
タは、水晶に沿う軸方向の力の関数である共振周波数を
有する。即ち、このオシレータは、軸方向に沿う圧縮力
に対しては共振周波数を減少させ、引張り力では共振周
波数を増加させるフォーストランスデューサとして機能
する。従って、トランスデューサの出力信号を適当な周
波数測定回路に接続することにより、トランスデューサ
に及ぼされる力を測定することができる。
第１図の加速度計において、感知軸ＳＡに沿う加速度に
よって、一方のトランスデューサには圧縮力が生じ、他
方のトランスデューサには引張り力が生ずる。この結
果、一方のフォーストランスデューサの出力信号の周波
数は減少し、他方のフォーストランスデューサの出力信
号の周波数は増加する。そして、加速度Ｇは次式のよう
な微分関係によって定められる。
Ｇ＝Ｗ１ｆ１−Ｗ２ｆ２＋Ｗ０ （１） ここで、ｆ１とｆ２は２つのフォーストランスデューサ
の出力信号周波数であり、Ｗ１、Ｗ２及びＷ０は較正処
理により決定される定義である。出力信号周波数と加速
度との間のより複雑な微分関係が用いられても良い。
式（１）において、定数Ｗ１、Ｗ２はそれぞれ対応のト
ランスデューサの感度を示し、定数Ｗ０は加速度計のバ
イアスなしオフセットを表している。トランスデューサ
は可能な限り同じであるのが好ましいので、Ｗ１はＷ２
とほぼ等しいのが一般的である。式（１）を用いて加速
度を決定するための適当なシステムは米国特許第4,467,
651 号に述べられている。加速度を決定するために微分
関係式を用いることにより、熱膨張、多くのエージング
誤差及びクロック周波数誤差によって引き起こされる周
波数変動は減ずる傾向があり、従って、測定された加速
度には殆ど誤差は生じない。
２つのフォーストランスデューサが１個のブルーフマス
に連結された場合に考慮されるべき他の事項は、トラン
スデューサの軸方向の剛性である。トランスデューサの
軸方向の剛性は、感知軸に沿ってトランスデューサに与
えられた力を、トランスデューサの長さの変化で割った
ものに等しい。各トランスデューサの剛性に、ブルーフ
マスに対するトランスデューサの接続点とプルーフマス
の重心との間の距離を掛け合わせた積が、両方のトラン
スデューサについて等しいのが好ましい。この積が等し
くない場合、プルーフマスは感知軸に沿う加速度に応じ
て回転する傾向が生じ、加速度出力に誤差を生じうるク
ロスカップリング項(cross coupling term)を形成す
る。多くの用途については、プルーフマスの重心を２つ
のフォーストランスデューサの接続点の間に配置するこ
とが望ましい。従って、このような配置において、トラ
ンスデューサの剛性は互いに等しくされるべきである。
本発明は、組み合わされた１対の両端音叉型フォースト
ランスデューサ提供し、かかるトランスデューサは、第
１図に示すような加速度計や、共通の構造体に２以上の
フォーストランスデューサが接続される他の装置、或い
はまた、所定の感知パラメータが一方の出力信号周波数
を増加させるが他方の周波数は減少さセるという構成に
おいて有効に用いられうる。特に、トランスデューサ
は、クロストークないしロツクインを防止するのに十分
な大きさで零入力（即ちゼロ加速度）周波数が互いに分
離されるように構成されているが、同相モード誤差の排
除を可能とする周波数トラッキングの形態も保持してい
る。或る実施態様において、トランスデューサは、共通
の水晶ウェファの隣接位置からエッチング形成できるよ
うに寸法決めされている。本発明の他の特徴は２つのト
ランスデューサ間で調整された軸方向剛性を保持するこ
とができることであるが、このある程度の調整によっ
て、より単純な又はより良好に反応する動特性を生ずる
用途に対しては特に有効である。
加速度計に使用するために２つの両端音叉振動ビーム型
フォーストランスデューサを用いる場合を考えると、次
のモデルにより特徴付けられる。
ｆ１＝ｆ01＋Ｋ11ｇ＋Ｋ11Ｋ21ｇ２ （２） ｆ２＝ｆ02＋Ｋ12ｇ＋Ｋ12Ｋ22ｇ２ （３） ここで、ｆ１、ｆ２は出力信号周波数であり、ｆ01、ｆ
02はゼロ加速度周波数であり、Ｋ11、Ｋ12、Ｋ21、Ｋ22
は定数、ｇは入力加速度である。これらのモデルは、前
記の式（１）の形のアルゴリズムに代入して、測定加速
度Ｇを次式で表すことができる。
Ｇ＝［Ｗ１ｆ01−Ｗ２ｆ02−Ｗ０］ ＋［Ｗ１Ｋ11＋Ｗ２Ｋ12］ｇ ＋［Ｗ１Ｋ11Ｋ21−Ｗ２Ｋ12Ｋ22］ｇ２ （４） Ｇがｇと等しくするためには、ｇ２を消去するために式
（４）は特に次式であるとを必要とする。
次に、ｇ＝０とし、ｆ01及びｆ02を一定の割合で比例的
に変更することとする。即ち、次式のようにｆ01及びｆ
02をｆ01 ′及びｆ02 ′にシフトする。
ｆ01 ′ｆ01（１＋ε） （６） ｆ02 ′＝ｆ02（１＋ε）
（７） これらのシフトは、クロック周波数変動（ε＝Δｆｃ／
ｆｃ）及び多くの形態の経時変化により生ずる種類のも
のである。共通のウェファから作られ、従って結晶軸の
向きが同じである水晶トランスデューサについては、そ
のシフトは温度変化から起こる変動の場合もある。この
ようなシフトが全くバイアス誤差を生じないようにする
ためには、 Ｗ１ｆ01−Ｗ２ｆ02 ＝Ｗ１ｆ01（１＋ε）−Ｗ２ｆ02（１＋ε）
（８） であることが必要であり、この式は、次式の状態とな
る。
式（５）及び式（９）を同時に満足するためには、 であることが必要である。
のモデルが適合する振動ビーム型トランスデューサにつ
いては、 となることが分かる。ここで、Ｃは振動ビームで使用さ
れる変位モードに対応するオイラーの座屈荷重である。
式(10)、式(12)及び式(13)を組み合わせると、次式が得
られる。
Ｄの値は式の単位に比して小さく、所定の一般的等級の
全トランスデューサについてほぼ同じであるので、 Ｃ１＝Ｃ２ （１５） であるならば、良好な線形性及び良好な同相モード除去
という２つの範疇が同時に満足できる。力から周波数へ
の振動ビーム型トランスデューサにおけるビームの挙動
は、理想的なビルトイン／ビルトイン型古典的ビームの
挙動と相当に近似している。このようなビームについて
は、 ここで、ｍはブームの長さ、Ｅは弾性係数、Ｉはビーム
の横断面の断面２次モーメント、Ａはビームの横断面面
積、ｐは重量密度、ｋはビームの軸方向の剛性である。
第２図は、例えば米国特許第4,372,173 号に述べられた
型式の両端音叉型フォーストランスデューサを概略的に
示している。トランスデューサ50は、端部分56、58間で
伸びるビーム52、54を備えている。端部分56、58はそれ
ぞれ、両方のビームに結合される張出し部ないしはアウ
トリガ60、62と、対応のアウトリガに結合される取付パ
ッド64、68とを備えている。ビーム52、54の長さはｍ
で、幅はｗである。ビームの厚さ（以下、ｔで表す）
は、図面では紙面に対して直角に延び、図示していな
い。これが加速度計のような装置に組み込まれた場合、
取付パッド64、66は、装置の他の要素に粘着等の手段に
より固定される部分68、70と、装置には接続しない自由
部分72、74とを含んでいる。部分68、70の長さをＢとす
る。第２図に示される他の寸法には、ビーム及びアウト
リガの合計長さＬと、取付パッド及びアウトリガそれぞ
れについての幅ｗｐ、ｗｏがある。
第２図に示される型式のフォーストランスデューサ、或
は矩形の横断面のビームを有する他のフォーストランス
デューサについては、式(16)〜(18)は次に示す関係を定
めるのに使用されると良い。
ｆ０∝ｗ／ｍ２ （１９） Ｃ ∝ｔｗ３／ｍ２ （２０） ｋ ∝ｔｗ／ｍ （２１） ビームの厚さが互いに等しくなる必要がない場合、Ｃ及
びｋを一定に保持したままｆ０を変えるのに十分な変数
がある。特に、ｆ02がｆ01（１＋ε）と等しくなるため
には、解は、 ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-2/3 (22) ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/3 (23) ｔ２＝ｔ１（１＋ε）-1/3 (24) となる。このように、式(22)〜(24)は、２つのトランス
デューサのゼロ加速度周波数をεで特定される値だけ相
違させ、線形性及び同相モード除去（Ｃ１＝Ｃ２）を保
持しつつ組合せ軸方向剛性（ｋ１＝ｋ２）を保持する寸
法を表す。パラメータεの適当な選択により、オトラン
スデューサはそれらの周波数が装置の作動範囲内で互い
に等しくならないように設計できる。
式(22)〜(24)で表された解よりも時として実質的なもの
となる解は、ｔ１＝ｔ２のように厚さｔが固定される場
合におけるもので、こうして、例えば共通のウェファの
隣合う部分からエッチング処理で形成された水晶トラン
スデューサの使用を可能とする。こ実施態様において、
式(22)〜(24)に相当する解は、 ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-2/3 (25) ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/3 (26) ｋ２＝ｋ１（１＋ε）-1/3 (27) である。例えば、ｆ01が35kHz であり、ｆ02が45kHz で
ある場合、１＋εは45/35 、即ち1.2857であり、上式は
ビームの寸法について次の関係となる。
ｍ２＝ｍ１・0.8282 (28) ｗ２＝ｗ１・0.8819 (29) ｔ２＝ｔ１ (30) 式(18)によれば、ビーム寸法間の上記関係は、トランス
デューサのビームの軸方向剛性間の関係を以下の通りと
する。
ｋ２＝ｋ１・1.065 (31) ビームの軸方向剛性の６．５％のシフトは、以下に述べ
るように、アウトリガの長さ（従って剛性）を調整する
ことにより補償できる。
本発明の第３の実施態様において、２つのトランスデュ
ーサの間で、オイラーの座屈定数Ｃ１、Ｃ２を等しいま
まとして且つ周波数範囲が重なり合わないようにして、
ｋ（ビームについて）とｔとを相違させることができ
る。この場合の解は以下の通りである。
ｍ２＝ｗ１（１＋ε）-3/4・ （ｔ２／ｔ１）-1/4
(32) ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/2・ （ｔ２／ｔ１）-1/2
(33) ｋ２＝ｋ１（１＋ε）-/4・（ｔ２／ｔ１）3/4
(34) 所定の値ｗ１、ｍ１、εに対し、式(32)〜(34)はｔ２／
ｔ１の比により左右されるｗ２、ｍ２、ｋ２／ｋ１を与
える。ｔ２はｔ１と等しいと設定することにより、式(2
5)〜(27)は式(32)〜(34)の特別な場合であることが分か
るであろう。
ｔ１とｔ２と等しくｋ１、ｋ２が互いに異なっていると
した式(28)〜(31)より前述した実施態様において、ビー
ムの長さに対してアウトリガの長さを調整することによ
りビームの軸方向の剛性の違いを補償することができ、
トランスデューサの軸方向の剛性は全体として互いに等
しくなる。特に、第２図を参照し、トランスデューサの
全体的な軸方向剛性は次式の関係により近似させること
ができる。
ここで、Ｕはトランスデューサの全長であり、ｗ０、ｗ
ｐ及びＢは第２図に示す通りである。所定の装置設計に
おいてトランスデューサの相互交換を可能とするため
に、Ｕ、ｗｐ及びＢは一定に維持することが望ましい。
変換損失(pumping loss)を最小とするために、ｗｏは約
３ｗと等しくすると良い。これらの付加的な制約を考慮
して、ビームの寸法ｗとｍの違いにより導かれるビーム
の剛性の変動は、長さＬを変更することにより、即ちア
ウトリガの長さを補償変更することにより、簡単に補償
できる。式(28)〜(31)より前述した例において、比t1/w
1 とL1/m1 の値はそれぞれ0.86、1.16である。これに対
応する比t2/w2 とL2/m2 の値はそれぞれ0.98、1.30であ
り、Ｌ２はｋを実質的に一定に維持するために調整され
たものである。米国特許第4,372,173 号の第３図に沿っ
てこれらの比を比較すると、これらの比は、疑似的な振
動モードのない１対のフォーストランスデューサを画成
することが分かる。
概略的に述べるならば、第１実施態様において、本発明
は、式(15)を満足する１対のトランスデューサであっ
て、該トランスデューサが用いられる装置の作動範囲内
で出力信号周波数が互いに等しくならないように零入力
周波数が互いに相違されているトランスデューサを提供
することにある。このようにして、線形性や同相除去を
損なうことなく周波数範囲が重なり合わなくなる。この
実施態様は式(32)〜(34)で表される。この実施態様にお
いて、ビームの厚さも軸方向の剛性も互いに等しくする
必要はない。しかしながら、トランスデューサ全体とし
ての軸方向の剛性は、例えばアウトリガの長さを調整す
ることにより、互いに等しくすることができる。
第２の実施態様において、本発明は、式(15)を満足する
１対のトランスデューサであって、装置の作動範囲内で
出力信号周波数が互いに等しくならないように零入力周
波数が互いに十分に相違されており、且つ、ビームの軸
方向剛性が互いに等しくなっているトランスデューサを
提供する。この実施態様は式(22)〜(24)により表され
る。
第３の実施態様において、本発明は、式(15)を満足する
１対のトランスデューサであって、装置の作動範囲内で
出力信号周波数が互いに等しくならないように零入力周
波数が互いに十分に相違されており、且つ、ビームの厚
さが互いに等しくなっているトランスデューサを提供す
る。この実施態様は式(25)〜(27)により表される。この
実施態様については、トランスデューサの全体の軸方向
剛性は、例えばアウトリガの長さを調整することによ
り、互いに等しくすることができる。一般に、これが、
複数の水晶トランスデューサを同一のウェファからエッ
チング形成するかぎり、最も好ましい実施態様である。
以上、本発明の好適な実施態様について説明したが、色
々な変形は当業者にとり明らかであろう。従って、本発
明の範囲は次の請求の範囲を参照して定めるべきであ
る。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】それぞれが第１と第２の周波数を有する第
    １と第２の出力信号を発すると共に、感知軸に沿って与
    えられた加速度に対して、一方の周波数が増加し他方の
    周波数が減少するプッシュプル配列に接続され、且つ、
    それぞれが１対の第１のビーム及び１対の第２のビーム
    から成る第１と第２の振動ビーム型フォーストランスデ
    ューサを具備する型式の加速度計において、第１と第２
    のビームについてのオイラーの座屈定数が互いに実質的
    に等しくなるように、且つ、感知軸に沿う加速度がない
    場合に、第１と第２の周波数が互いに異なるように、ビ
    ーム寸法が選択されていることを特徴とする加速度計。
  2. 【請求項２】ビーム寸法は、第１と第２の周波数が加速
    度計の差動範囲内で互いに等しくならないように選択さ
    れている請求項１記載の加速度計。
  3. 【請求項３】各第１のビームが長さｍ１、幅ｗ１及び厚
    さｔ１を有し、各第２のビームが長さｍ２、幅ｗ２及び
    厚さｔ２を有する場合、 ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-3/4・（ｔ２／ｔ１）-1/4 及び、ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/2・（ｔ２／ｔ１）-1/2 （εは非ゼロパラメータであり、パラメータεは、第１
    と第２の周波数が差動範囲内で互いに等しくならないよ
    うに選ばれている）となっている請求項２記載の加速度
    計。
  4. 【請求項４】ｔ２がｔ１と等しい請求項３記載の加速度
    計。
  5. 【請求項５】各トランスデューサは、間にビームが延設
    されている端部分を備え、該端部分は、トランスデュー
    サの軸方向剛性が互いに実質的に等しくなるように選択
    されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の加速度
    計。
  6. 【請求項６】各トランスデューサについて、各端部分
    は、１対のビームに接続されるアウトリガと、該アウト
    リガに接続される取付パッドとから成り、前記アウトリ
    ガの寸法は、トランスデューサの軸方向剛性が互いに実
    質的に等しくなるように選択されている請求項５記載の
    加速度計。
  7. 【請求項７】アウトリガの長さは、トランスデューサの
    軸方向剛性が互いに実質的に等しくなるように選択され
    ている請求項６記載の加速度計。
  8. 【請求項８】各第１のビームが長さｍ１、幅ｗ１及び厚
    さｔ１を有し、各第２のビームが長さｍ２、幅ｗ２及び
    厚さｔ２を有する場合、 ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-2/3 ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/3 及び、ｔ２＝ｔ１（１＋ε）-1/3 （εは非ゼロパラメータであり、第１と第２のビームの
    軸方向剛性が互いに等しくなっており、パラメータε
    は、第１と第２の周波数が差動範囲内で互いに等しくな
    らないように選ばれている）となっている請求項２記載
    の加速度計。
  9. 【請求項９】それぞれが第１と第２の周波数を有する第
    １と第２の出力信号を発すると共に、入力パラメータを
    測定するための装置で用いられる組み合わされた第１と
    第２の振動ビーム型のフォーストランスデューサであっ
    て、前記装置は、与えられた入力パラメータの変動に対
    して、一方の周波数が増加し他方の周波数が減少するプ
    ッシュプル配列に前記トランスデューサが接続される型
    式のものであり、第１のトランスデューサは１対の第１
    のビームを備え、第２のトランスデューサは１対の第２
    のビームを備え、第１と第２のビームについてのオイラ
    ーの座屈定数が互いに実質的に等しくなるように、且
    つ、入力パラメータが零値である場合に、第１と第２の
    周波数が互いに異なるように、ビーム寸法が選択されて
    いる組み合わされたトランスデューサ。
  10. 【請求項１０】ビーム寸法は、第１と第２の周波数が装
    置の差動範囲内で互いに等しくならないように選択され
    ている請求項９記載の組み合わされたトラスデューサ。
  11. 【請求項１１】各第１のビームが長さｍ１、幅ｗ１及び
    厚さｔ１を有し、各第１のビームが長さｍ２、幅ｗ２及
    び厚さｔ２を有する場合、 ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-3/4・（ｔ２／ｔ１）-1/4 及び、ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/2・（ｔ２／ｔ１）-1/2 （εは非ゼロパラメータであり、パラメータεは、第１
    と第２の周波数が作動範囲内で互いに等しくならないよ
    うに選ばれている）となっている請求項１０記載の組み
    合わされたトランスデューサ。
  12. 【請求項１２】ｔ２がｔ１と等しい請求項１１記載の組
    み合わされたトランスデューサ。
  13. 【請求項１３】各トランスデューサは、間にビームが延
    設されている端部分を備え、該端部分は、トランスデュ
    ーサの軸方向剛性が互いに実質的に等しくなるように選
    択されている請求項９〜１２のいずれか１項に記載の組
    み合わされたトランスデューサ。
  14. 【請求項１４】各トランスデューサについて、各端部分
    は、１対のビームに接続されるアウトリガと、該アウト
    リガに接続される取付パッドとから成り、前記アウトリ
    ガの寸法は、トランスデューサの軸方向剛性が互いに実
    質的に等しくなるように選択されている請求項１３記載
    の組み合わされたトランスデューサ。
  15. 【請求項１５】アウトリガの長さは、トランスデューサ
    の軸方向剛性が互いに実質的に等しくなるように選択さ
    れている請求項１４記載の組み合わされたトランスデュ
    ーサ。
  16. 【請求項１６】各第１のビームが長さｍ１、幅ｗ１及び
    厚さｔ１を有し、各第２のビームが長さｍ２、幅ｗ２及
    び厚さｔ２を有する場合、 ｍ２＝ｍ１（１＋ε）-2/3 ｗ２＝ｗ１（１＋ε）-1/3 及び、ｔ２＝ｔ１（１＋ε）-1/3 （εは非ゼロパラメータであり、第１と第２のビームの
    軸方向剛性が互いに等しくなっており、パラメータε
    は、第１と第２の周波数が差動範囲内で互いに等しくな
    らないように選ばれている）となっている請求項１０記
    載の組み合わされたトランスデューサ。
JP50814189A 1988-08-10 1989-07-24 組み合わされた対のフォーストランスデューサ Expired - Fee Related JPH0640105B2 (ja)

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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5095763A (en) * 1990-12-03 1992-03-17 Delatorre Leroy C Load-sensitive resonator beam transducer
US5396797A (en) * 1991-02-08 1995-03-14 Alliedsignal Inc. Triaxial angular rate and acceleration sensor
US5331853A (en) * 1991-02-08 1994-07-26 Alliedsignal Inc. Micromachined rate and acceleration sensor
US5243278A (en) * 1991-02-08 1993-09-07 Sundstrand Corporation Differential angular velocity sensor that is sensitive in only one degree of freedom
US5168756A (en) * 1991-02-08 1992-12-08 Sundstrand Corporation Dithering coriolis rate and acceleration sensor utilizing a permanent magnet
US5241861A (en) * 1991-02-08 1993-09-07 Sundstrand Corporation Micromachined rate and acceleration sensor
US5336854A (en) 1992-04-03 1994-08-09 Weigh-Tronix, Inc. Electronic force sensing load cell
US5442146A (en) 1992-04-03 1995-08-15 Weigh-Tronix, Inc. Counting scale and load cell assembly therefor
US5313023A (en) 1992-04-03 1994-05-17 Weigh-Tronix, Inc. Load cell
US5391844A (en) 1992-04-03 1995-02-21 Weigh-Tronix Inc Load cell
US5456111A (en) * 1994-01-24 1995-10-10 Alliedsignal Inc. Capacitive drive vibrating beam accelerometer
US5594170A (en) * 1994-06-15 1997-01-14 Alliedsignal Inc. Kip cancellation in a pendulous silicon accelerometer
US5604336A (en) * 1995-03-08 1997-02-18 Weigh-Tronix, Inc. Load cell with composite end beams having portions with different elastic modulus
JPH08322575A (ja) * 1995-05-30 1996-12-10 Takara Shuzo Co Ltd プロモーター
US5905201A (en) * 1997-10-28 1999-05-18 Alliedsignal Inc. Micromachined rate and acceleration sensor and method
FR2821434B1 (fr) * 2001-02-26 2003-07-04 Sagem Accelerometre miniature a deux cellules
US20040016307A1 (en) * 2002-07-24 2004-01-29 Albert William C. Vibration isolation mechanism for a vibrating beam force sensor
US8887567B2 (en) * 2011-12-20 2014-11-18 Honeywell International Inc. Double-ended tuning fork with outrigger excitation
US11112246B2 (en) * 2019-06-14 2021-09-07 United States Government As Represented By The Secretary Of The Army Torsional oscillator micro electro mechanical systems accelerometer
US11459231B2 (en) 2020-11-23 2022-10-04 United States Government As Represented By The Secretary Of The Army Microelectronic isolation system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1181515A (en) * 1966-05-18 1970-02-18 Solartron Electronic Group Improvements in or relating to Force-Measuring Apparatus.
US3826931A (en) * 1967-10-26 1974-07-30 Hewlett Packard Co Dual crystal resonator apparatus
CH589281A5 (ja) * 1975-01-09 1977-06-30 Centre Electron Horloger
US4144747A (en) * 1978-01-30 1979-03-20 The Bendix Corporation Simultaneously resonated, multi-mode crystal force transducer
JPS5838738B2 (ja) * 1979-01-11 1983-08-25 横河電機株式会社 圧力計
US4215570A (en) * 1979-04-20 1980-08-05 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Miniature quartz resonator force transducer
US4372173A (en) * 1980-10-20 1983-02-08 Quartex, Inc. Resonator force transducer
US4479385A (en) * 1982-09-23 1984-10-30 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Double resonator cantilever accelerometer
US4467651A (en) * 1983-01-06 1984-08-28 Sundstrand Data Control, Inc. Method for determining acceleration
US4535638A (en) * 1983-10-03 1985-08-20 Quartztronics, Inc. Resonator transducer system with temperature compensation
DE3505165C2 (de) * 1985-02-15 1986-12-04 Danfoss A/S, Nordborg Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer Kraft
US4718275A (en) * 1986-06-27 1988-01-12 Sundstrand Data Control, Inc. Accelerometer with floating beam temperature compensation
US4750363A (en) * 1986-06-27 1988-06-14 Sundstrand Data Control, Inc. Temperature compensation of an accelerometer
EP0256389B1 (en) * 1986-08-09 1992-07-08 Nippondenso Co., Ltd. Radial plunger pump driven by motor
US4766768A (en) * 1987-10-22 1988-08-30 Sundstrand Data Control, Inc. Accelerometer with isolator for common mode inputs

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