JPH07333245A - 加速度計 - Google Patents
加速度計Info
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- JPH07333245A JPH07333245A JP12543594A JP12543594A JPH07333245A JP H07333245 A JPH07333245 A JP H07333245A JP 12543594 A JP12543594 A JP 12543594A JP 12543594 A JP12543594 A JP 12543594A JP H07333245 A JPH07333245 A JP H07333245A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- accelerometer
- toruca
- sensitive element
- resistance value
- Prior art date
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化によってスケールファクタが変動す
ることがなく常に正確な加速度を検出することが可能な
加速度計を提供することを目的とする。 【構成】 トルカを構成する基台１０に感温素子７１が
設けられ、トルカの温度変化は感温素子７１の抵抗値の
変化として検出される。演算増幅回路は感温素子７１と
アッテネータ１１３とを含み、トルカコイル３４Ａ、３
４Ｂに供給する電流ｉを入力して電圧信号Ｖ01を検出加
速度として出力する。感温素子７１の温度係数ｂは次の
式によって設定される。 ｂ＝−〔（ＲA ＋ＲT0）／ＲT0〕ａ ここに、ＲT0は常温における上記感温素子の抵抗値、Ｒ
A は上記アッテネータの抵抗値、ａは上記トルカのトル
カ定数の温度係数、ΔＴは常温からの温度偏差である。
ることがなく常に正確な加速度を検出することが可能な
加速度計を提供することを目的とする。 【構成】 トルカを構成する基台１０に感温素子７１が
設けられ、トルカの温度変化は感温素子７１の抵抗値の
変化として検出される。演算増幅回路は感温素子７１と
アッテネータ１１３とを含み、トルカコイル３４Ａ、３
４Ｂに供給する電流ｉを入力して電圧信号Ｖ01を検出加
速度として出力する。感温素子７１の温度係数ｂは次の
式によって設定される。 ｂ＝−〔（ＲA ＋ＲT0）／ＲT0〕ａ ここに、ＲT0は常温における上記感温素子の抵抗値、Ｒ
A は上記アッテネータの抵抗値、ａは上記トルカのトル
カ定数の温度係数、ΔＴは常温からの温度偏差である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加速度計、特にサーボ
型加速度計に関する。
型加速度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３及び図４に従来の加速度計の例を示
す。加速度計は、第１の基台又はフレーム１０と第２の
基台又はフレーム１２とを有し、第１のフレーム１０の
係合部１０ｅと第２のフレーム１２の係合部１２ｅとは
互いに係合し、それによって両フレーム１０、１２は接
続されている。
す。加速度計は、第１の基台又はフレーム１０と第２の
基台又はフレーム１２とを有し、第１のフレーム１０の
係合部１０ｅと第２のフレーム１２の係合部１２ｅとは
互いに係合し、それによって両フレーム１０、１２は接
続されている。
【０００３】加速度計は、更に、第１のフレーム１０の
取り付け部１０ａに押さえ板１８を介して適当な締結具
例えばねじ等によって取り付けられた撓み継ぎ手２０
と、斯かる撓み継ぎ手２０の他端に装着された棒状の振
り子３０と、斯かる振り子３０に装着された円筒状の１
対のトルカコイル３４Ａ、３４Ｂと、斯かるトルカコイ
ル３４Ａ、３４Ｂより隔置されて各フレーム１０、１２
に装着された円板状の１対の永久磁石３６Ａ、３６Ｂ及
び円筒状の１対のポールピース３８Ａ、３８Ｂと、振り
子３０の先端部にてそれより隔置された発光素子４０Ａ
及び受光素子４０Ｂとからなる変位検出装置とを有す
る。
取り付け部１０ａに押さえ板１８を介して適当な締結具
例えばねじ等によって取り付けられた撓み継ぎ手２０
と、斯かる撓み継ぎ手２０の他端に装着された棒状の振
り子３０と、斯かる振り子３０に装着された円筒状の１
対のトルカコイル３４Ａ、３４Ｂと、斯かるトルカコイ
ル３４Ａ、３４Ｂより隔置されて各フレーム１０、１２
に装着された円板状の１対の永久磁石３６Ａ、３６Ｂ及
び円筒状の１対のポールピース３８Ａ、３８Ｂと、振り
子３０の先端部にてそれより隔置された発光素子４０Ａ
及び受光素子４０Ｂとからなる変位検出装置とを有す
る。
【０００４】振り子３０の先端部にてそれより隔置され
て１対のストッパ４２Ａ、４２Ｂが配置されており、斯
かるストッパ４２Ａ、４２Ｂによって振り子３０の振幅
が制限される。ストッパ４２Ａ、４２Ｂの外面に形成さ
れた雄ねじが第１及び第２のフレーム１０、１２に形成
された雌ねじに係合するように構成されており、ストッ
パ４２Ａ、４２Ｂを回転させることによってストッパ４
２Ａ、４２Ｂはその軸線方向に移動し、それによって振
り子３０の振幅を調節することができる。
て１対のストッパ４２Ａ、４２Ｂが配置されており、斯
かるストッパ４２Ａ、４２Ｂによって振り子３０の振幅
が制限される。ストッパ４２Ａ、４２Ｂの外面に形成さ
れた雄ねじが第１及び第２のフレーム１０、１２に形成
された雌ねじに係合するように構成されており、ストッ
パ４２Ａ、４２Ｂを回転させることによってストッパ４
２Ａ、４２Ｂはその軸線方向に移動し、それによって振
り子３０の振幅を調節することができる。
【０００５】第１のフレーム１０のフランジ部１０ｂに
は基準面１０ｃが設けられており、また図４に示す如く
孔１０ｄが形成されている。斯かる基準面１０ｃを被測
定物体の対応する基準面に装着し、孔１０ｄに適当な締
結具例えばねじを挿入することによって、加速度計は被
測定物体に装着固定される。
は基準面１０ｃが設けられており、また図４に示す如く
孔１０ｄが形成されている。斯かる基準面１０ｃを被測
定物体の対応する基準面に装着し、孔１０ｄに適当な締
結具例えばねじを挿入することによって、加速度計は被
測定物体に装着固定される。
【０００６】第１のフレーム１０のフランジ部１０ｂに
は円筒状の端子ケース４４が装着され、斯かる端子ケー
ス４４には外部端子５０Ａ、５０Ｂが取り付けられ、端
子ケース４４に形成された開口部４４ａは蓋５４によっ
て閉鎖されるように構成されている。尚、ストッパ４２
Ａ、４２Ｂが配置されているねじ孔も外側より接着剤等
によってシールされている。
は円筒状の端子ケース４４が装着され、斯かる端子ケー
ス４４には外部端子５０Ａ、５０Ｂが取り付けられ、端
子ケース４４に形成された開口部４４ａは蓋５４によっ
て閉鎖されるように構成されている。尚、ストッパ４２
Ａ、４２Ｂが配置されているねじ孔も外側より接着剤等
によってシールされている。
【０００７】こうして加速度計の内部は密閉構造となっ
ており、従って、その内部の構成部を組み立てた後、開
口部４４ａを介して電気的な結線をなし、内部を真空に
し又は不活性ガスにて充填し、蓋５４によって斯かる開
口部４４ａを閉鎖することによって、構成部品の品質を
長期に亘って保持し、加速度計の寿命を長くすることが
できる。
ており、従って、その内部の構成部を組み立てた後、開
口部４４ａを介して電気的な結線をなし、内部を真空に
し又は不活性ガスにて充填し、蓋５４によって斯かる開
口部４４ａを閉鎖することによって、構成部品の品質を
長期に亘って保持し、加速度計の寿命を長くすることが
できる。
【０００８】振り子３０と振り子３０に装着されたトル
カコイル３４Ａ、３４Ｂと撓み継ぎ手２０とは第１のフ
レーム１０の取り付け部１０ａにて片持ち支持されてお
り、撓み継ぎ手２０には適当な撓み部２０ａが形成さ
れ、それによって振り子３０は斯かる撓み部２０ａを通
る回転軸線Ｏ−Ｏ周りに揺動することができる。撓み部
２０ａは、例えば図４に示すように、撓み継ぎ手２０に
矩形の孔２０ｅを形成しその両側の２本の支柱部に薄肉
部を形成するように構成してよい。
カコイル３４Ａ、３４Ｂと撓み継ぎ手２０とは第１のフ
レーム１０の取り付け部１０ａにて片持ち支持されてお
り、撓み継ぎ手２０には適当な撓み部２０ａが形成さ
れ、それによって振り子３０は斯かる撓み部２０ａを通
る回転軸線Ｏ−Ｏ周りに揺動することができる。撓み部
２０ａは、例えば図４に示すように、撓み継ぎ手２０に
矩形の孔２０ｅを形成しその両側の２本の支柱部に薄肉
部を形成するように構成してよい。
【０００９】第１のフレーム１０は電磁軟鉄よりなり、
第１のポールピース３８Ａから第１の永久磁石３６Ａを
介して第１のフレーム１０まで磁気回路を形成するべく
ヨーク（リターンパス）として機能し、これらは第１の
トルカコイル３４Ａと共働して第１のトルカを提供す
る。第２のフレーム１２は電磁軟鉄よりなり、第２のポ
ールピース３８Ｂから第２の永久磁石３６Ｂを介して第
２のフレーム１２まで磁気回路を形成するべくヨーク
（リターンパス）として機能し、これらは第２のトルカ
コイル３４Ｂと共働して第２のトルカを提供する。
第１のポールピース３８Ａから第１の永久磁石３６Ａを
介して第１のフレーム１０まで磁気回路を形成するべく
ヨーク（リターンパス）として機能し、これらは第１の
トルカコイル３４Ａと共働して第１のトルカを提供す
る。第２のフレーム１２は電磁軟鉄よりなり、第２のポ
ールピース３８Ｂから第２の永久磁石３６Ｂを介して第
２のフレーム１２まで磁気回路を形成するべくヨーク
（リターンパス）として機能し、これらは第２のトルカ
コイル３４Ｂと共働して第２のトルカを提供する。
【００１０】ここで、図示のように、静止状態に於ける
振り子３０の中心軸線に沿った方向をＺ軸とし、Ｚ軸に
垂直な方向即ち加速度計の中心軸線Ｘ−Ｘに沿った方向
をＸ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸の双方に直交する方向をＹ軸
とする。
振り子３０の中心軸線に沿った方向をＺ軸とし、Ｚ軸に
垂直な方向即ち加速度計の中心軸線Ｘ−Ｘに沿った方向
をＸ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸の双方に直交する方向をＹ軸
とする。
【００１１】円筒状のトルカコイル３４Ａ、３４Ｂはそ
の中心軸線が加速度計の中心軸線Ｘ−Ｘと整合するよう
に振り子３０に装着され、円筒状のポールピース３８
Ａ、３８Ｂはその内部に配置されている。
の中心軸線が加速度計の中心軸線Ｘ−Ｘと整合するよう
に振り子３０に装着され、円筒状のポールピース３８
Ａ、３８Ｂはその内部に配置されている。
【００１２】図５を参照して、加速度計によって入力加
速度を検出する原理を説明する。図５は加速度計におけ
る加速度検出ブロック図である。ブロック１０１〜１０
８に沿って説明する。ブロック１０３、１０５にてＳは
ラプラス演算子を表す。
速度を検出する原理を説明する。図５は加速度計におけ
る加速度検出ブロック図である。ブロック１０１〜１０
８に沿って説明する。ブロック１０３、１０５にてＳは
ラプラス演算子を表す。
【００１３】ブロック１０１にて、加速度計の中心軸線
Ｘ−Ｘに沿って外力加速度αが作用すると、加速度αは
振り子３０に作用する。振り子３０のペンデュロシティ
をＰとする。次にブロック１０２、１０３にて、振り子
３０は撓み部２０ａを通る回転軸線Ｏ−Ｏ周りに回転
し、その先端部は微小変位する。
Ｘ−Ｘに沿って外力加速度αが作用すると、加速度αは
振り子３０に作用する。振り子３０のペンデュロシティ
をＰとする。次にブロック１０２、１０３にて、振り子
３０は撓み部２０ａを通る回転軸線Ｏ−Ｏ周りに回転
し、その先端部は微小変位する。
【００１４】斯かる微小変位量はブロック１０３に示す
ように、振り子３０の慣性モーメントＩと撓み部２０ａ
のばね定数ｋによって決まる。
ように、振り子３０の慣性モーメントＩと撓み部２０ａ
のばね定数ｋによって決まる。
【００１５】ブロック１０４にて、振り子３０の先端の
変位は変位検出装置によって検出される。振り子３０の
先端が変位すると、発光素子４０Ａによって発光され受
光素子４０Ｂによって受光される光量が変化するから、
受光素子４０Ｂの出力電流が変化する。ブロック１０４
にて、ＫPUは変位検出装置のゲインである。
変位は変位検出装置によって検出される。振り子３０の
先端が変位すると、発光素子４０Ａによって発光され受
光素子４０Ｂによって受光される光量が変化するから、
受光素子４０Ｂの出力電流が変化する。ブロック１０４
にて、ＫPUは変位検出装置のゲインである。
【００１６】こうして変位検出装置の受光素子４０Ｂか
らの出力電流は微小変位を表す。ブロック１０５、１０
６にて、受光素子４０Ｂの出力電流は演算増幅回路によ
って処理され、トルカ駆動電流ｉが得られる。斯かるト
ルカ駆動電流ｉは、ブロック１０８にて、トルカコイル
３４Ａ、３４Ｂにフィードバックされる。
らの出力電流は微小変位を表す。ブロック１０５、１０
６にて、受光素子４０Ｂの出力電流は演算増幅回路によ
って処理され、トルカ駆動電流ｉが得られる。斯かるト
ルカ駆動電流ｉは、ブロック１０８にて、トルカコイル
３４Ａ、３４Ｂにフィードバックされる。
【００１７】トルカコイル３４Ａ、３４Ｂに流れる電流
が変化すると、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂ及びポール
ピース３８Ａ、３８Ｂを通る磁束密度が変化し、振り子
３０は撓み部２０ａを通る回転軸線Ｏ−Ｏ周りに反対方
向に微小変位する。加算器１０２において、外力加速度
αによる微小変位に対して、トルカコイル３４Ａ、３４
Ｂに流れる電流ｉによる微小変位が減算される。トルカ
コイル３４Ａ、３４Ｂに供給されるトルカ駆動電流ｉ
は、振り子３０の微小変位に比例しているから、振り子
３０の先端の変位は零となる。
が変化すると、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂ及びポール
ピース３８Ａ、３８Ｂを通る磁束密度が変化し、振り子
３０は撓み部２０ａを通る回転軸線Ｏ−Ｏ周りに反対方
向に微小変位する。加算器１０２において、外力加速度
αによる微小変位に対して、トルカコイル３４Ａ、３４
Ｂに流れる電流ｉによる微小変位が減算される。トルカ
コイル３４Ａ、３４Ｂに供給されるトルカ駆動電流ｉ
は、振り子３０の微小変位に比例しているから、振り子
３０の先端の変位は零となる。
【００１８】振り子３０の先端の変位が零となったと
き、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂに流れる電流ｉを検出
することによって、入力加速度αを計測することができ
る。ブロック１０７にて、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂ
に流れる電流ｉは電圧信号Ｖ0に変換される。こうして
得られた電圧信号Ｖ0 によって、入力角速度αが得られ
る。
き、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂに流れる電流ｉを検出
することによって、入力加速度αを計測することができ
る。ブロック１０７にて、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂ
に流れる電流ｉは電圧信号Ｖ0に変換される。こうして
得られた電圧信号Ｖ0 によって、入力角速度αが得られ
る。
【００１９】図６に演算増幅回路の例を示す。演算増幅
回路は受光素子４０Ｂの出力電流ｉ PUを入力して増幅す
る増幅器１１０とトルカコイル３４Ａ、３４Ｂとトルカ
コイル３４Ａ、３４Ｂに接続された読み取り抵抗１１１
とを有する。トルカコイル３４Ａ、３４Ｂと読み取り抵
抗１１１の接続点１１２より加速度計の出力電圧信号Ｖ
0 が得られる。
回路は受光素子４０Ｂの出力電流ｉ PUを入力して増幅す
る増幅器１１０とトルカコイル３４Ａ、３４Ｂとトルカ
コイル３４Ａ、３４Ｂに接続された読み取り抵抗１１１
とを有する。トルカコイル３４Ａ、３４Ｂと読み取り抵
抗１１１の接続点１１２より加速度計の出力電圧信号Ｖ
0 が得られる。
【００２０】以下、演算増幅回路からの出力電圧信号Ｖ
0 と入力角速度αの関係を式によって示す。図５のブロ
ック図において、
0 と入力角速度αの関係を式によって示す。図５のブロ
ック図において、
【００２１】
【数１】ＫPU・ＫA ・ＫT ／（ＲL ＋ＲS ）＝Ｋ Ｋ／（Ｋ＋ｋ）＝Ｋ1 １／（Ｋ＋ｋ）＝Ｋ2
【００２２】とおき、電流ｉについて解くと、
【００２３】
【数２】ｉ＝Ｋ1 ・（ＩＫ2 Ｓ2 ＋ＴD Ｋ1 Ｓ＋１）-1
・（Ｐ／ＫT ）α
・（Ｐ／ＫT ）α
【００２４】となる。ここで、Ｋ≫ｋとなるように、Ｋ
PU、ＫA 、ＫT 、ＲL 、ＲS の値を選ぶと、
PU、ＫA 、ＫT 、ＲL 、ＲS の値を選ぶと、
【００２５】
【数３】ｉ＝〔（Ｉ／Ｋ）Ｓ2 ＋ＴD Ｓ＋１〕-1・（Ｐ
／ＫT ）α
／ＫT ）α
【００２６】電圧信号Ｖ0 はトルカ電流ｉと読み取り抵
抗ＲS の積だから、Ｖ0 ＝ｉＲS である。
抗ＲS の積だから、Ｖ0 ＝ｉＲS である。
【００２７】
【数４】Ｖ0 ＝〔（Ｉ／Ｋ）Ｓ2 ＋ＴD Ｓ＋１〕-1・
（ＰＲS ／ＫT ）α
（ＰＲS ／ＫT ）α
【００２８】尚、この式は、低周波数領域では、次のよ
うにより簡単に表される。
うにより簡単に表される。
【００２９】
【数５】Ｖ0 ＝（ＰＲS ／ＫT ）α
【００３０】ここに、Ｐは振り子３０のペンデュラム、
ＲS は読み取り抵抗器の抵抗値、Ｋ T はトルカ定数、α
は外力加速度である。
ＲS は読み取り抵抗器の抵抗値、Ｋ T はトルカ定数、α
は外力加速度である。
【００３１】数５の式のトルカ定数ＫT はトルカを構成
する永久磁石３６Ａ、３６Ｂ及びトルカコイル３４Ａ、
３４Ｂによって決まる。しかし、永久磁石３６Ａ、３６
Ｂの起磁力は周囲の温度変化によって変動する。このた
め、トルカ定数ＫT は一般にトルカの温度によって変化
し、次のように表される。
する永久磁石３６Ａ、３６Ｂ及びトルカコイル３４Ａ、
３４Ｂによって決まる。しかし、永久磁石３６Ａ、３６
Ｂの起磁力は周囲の温度変化によって変動する。このた
め、トルカ定数ＫT は一般にトルカの温度によって変化
し、次のように表される。
【００３２】
【数６】ＫT ＝ＫT0（１＋ａΔＴ）
【００３３】ここに、ＫT0は常温におけるトルカ定数、
ａはトルカ定数の温度係数、ΔＴは常温からの温度偏差
である。尚、トルカ定数の温度係数ａは一般にａ＜０で
ある。数６の式を数５の式に代入する。トルカ定数の温
度係数ａは微小だから、次のような近似式が得られる。
ａはトルカ定数の温度係数、ΔＴは常温からの温度偏差
である。尚、トルカ定数の温度係数ａは一般にａ＜０で
ある。数６の式を数５の式に代入する。トルカ定数の温
度係数ａは微小だから、次のような近似式が得られる。
【００３４】
【数７】Ｖ0 ＝（ＰＲS ／ＫT ）α ＝ＰＲS α／〔ＫT0（１＋ａΔＴ）〕 ≒ＰＲS α（１−ａΔＴ）／ＫT0
【００３５】ここで、入力加速度αに対する出力電圧Ｖ
0 の比は加速度計のスケールファクＦS と称される。従
って、次のよう表される。
0 の比は加速度計のスケールファクＦS と称される。従
って、次のよう表される。
【００３６】
【数８】ＰＲS （１−ａΔＴ）／ＫT0＝ＦS Ｖ0 ＝ＦS α
【００３７】加速度計のスケールファクタＦS は数８の
式によって表されるように、温度の関数であり、温度に
よって変化する。従って、温度が変化すると、加速度計
の出力電圧Ｖ0 に誤差が生ずる。
式によって表されるように、温度の関数であり、温度に
よって変化する。従って、温度が変化すると、加速度計
の出力電圧Ｖ0 に誤差が生ずる。
【００３８】図７を参照して加速度計の第２の従来例を
説明する。図７は第２の従来例の第１のトルカの部分の
詳細を示す。第２のトルカは第１のトルカと同様な構成
を有し、第１及び第２のトルカ以外の部分は図３及び図
４を参照して説明した加速度計の第１の従来例と同様な
構成を有する。尚、斯かる図７に示した加速度計の詳細
は本願出願人と同一の出願人による特願平１−１３５５
２４号を参照されたい。
説明する。図７は第２の従来例の第１のトルカの部分の
詳細を示す。第２のトルカは第１のトルカと同様な構成
を有し、第１及び第２のトルカ以外の部分は図３及び図
４を参照して説明した加速度計の第１の従来例と同様な
構成を有する。尚、斯かる図７に示した加速度計の詳細
は本願出願人と同一の出願人による特願平１−１３５５
２４号を参照されたい。
【００３９】この第２の従来例は、加速度計のスケール
ファクタＦS が温度によらず常に一定となるように構成
されている。この例では、ポールピース３８Ａと第１の
フレーム１０（壺形ヨーク）との間の円周方向の間隙Ｇ
を通る磁束ΦG が周囲の温度の変化に影響されずに常に
一定となるように構成されている。
ファクタＦS が温度によらず常に一定となるように構成
されている。この例では、ポールピース３８Ａと第１の
フレーム１０（壺形ヨーク）との間の円周方向の間隙Ｇ
を通る磁束ΦG が周囲の温度の変化に影響されずに常に
一定となるように構成されている。
【００４０】図示のように、第１のトルカの中心軸線に
沿って円形断面の整磁合金製のスプール部材６０Ａが設
けられている。即ち、第１のフレーム１０、永久磁石３
６Ａ及びポールピース３８Ａに貫通孔を設け、斯かる貫
通孔にスプール部材６０Ａが挿入されている。
沿って円形断面の整磁合金製のスプール部材６０Ａが設
けられている。即ち、第１のフレーム１０、永久磁石３
６Ａ及びポールピース３８Ａに貫通孔を設け、斯かる貫
通孔にスプール部材６０Ａが挿入されている。
【００４１】スプール部材６０Ａは中央の径が小さい磁
束補償部６０ｂとその両側の径が大きい磁束導入部６０
ａ、６０ｃとを有し、内側の磁束導入部６０ａはポール
ピース３８Ａ内に配置され、中間の磁束補償部６０ｂは
永久磁石３６Ａ内に配置され、外側の磁束導入部６０ｃ
は第１のフレーム１０（壺形ヨーク）内に配置されてい
る。
束補償部６０ｂとその両側の径が大きい磁束導入部６０
ａ、６０ｃとを有し、内側の磁束導入部６０ａはポール
ピース３８Ａ内に配置され、中間の磁束補償部６０ｂは
永久磁石３６Ａ内に配置され、外側の磁束導入部６０ｃ
は第１のフレーム１０（壺形ヨーク）内に配置されてい
る。
【００４２】図７の矢印によって示すように、永久磁石
３６Ａを通る磁束ΦM は第１のフレーム１０（壺形ヨー
ク）を通る磁束ΦG とスプール部材６０Ａを通る磁束Φ
S とに分割される。磁束補償部６０ｂの径と磁束導入部
６０ａ、６０ｃの径との比を所定の値にすれば、間隙Ｇ
を通る磁束ΦG は常に一定になる。
３６Ａを通る磁束ΦM は第１のフレーム１０（壺形ヨー
ク）を通る磁束ΦG とスプール部材６０Ａを通る磁束Φ
S とに分割される。磁束補償部６０ｂの径と磁束導入部
６０ａ、６０ｃの径との比を所定の値にすれば、間隙Ｇ
を通る磁束ΦG は常に一定になる。
【００４３】こうして、第１のトルカにスプール部材６
０Ａを配置し、磁束補償部６０ｂと磁束導入部６０ａ、
６０ｃの断面積の比を適当な値に設定することによっ
て、ポールピース３８Ａより間隙Ｇを通って第１のフレ
ーム１０（壺形ヨーク）を通る磁束ΦG が一定となり、
温度変動によるスケールファクタ誤差が除去される。
０Ａを配置し、磁束補償部６０ｂと磁束導入部６０ａ、
６０ｃの断面積の比を適当な値に設定することによっ
て、ポールピース３８Ａより間隙Ｇを通って第１のフレ
ーム１０（壺形ヨーク）を通る磁束ΦG が一定となり、
温度変動によるスケールファクタ誤差が除去される。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】図７に示した従来の加
速度計では、温度変動によるスケールファクタ誤差を除
去するために、スプール部材６０Ａ、６０Ｂを使用して
おり、構造が複雑となり、製造工程が多くなる欠点があ
った。
速度計では、温度変動によるスケールファクタ誤差を除
去するために、スプール部材６０Ａ、６０Ｂを使用して
おり、構造が複雑となり、製造工程が多くなる欠点があ
った。
【００４５】また斯かる従来の例では、スプール部材６
０Ａ、６０Ｂはポールピース３８Ａ及び第１のフレーム
１０（壺形ヨーク）又は第２のフレーム１２（壺形ヨー
ク）に形成された孔に圧入等によって固定されていた。
即ち、スプール部材６０Ａ、６０Ｂの内側の磁束導入部
６０ａはポールピース３８Ａの孔に圧入され、外側の磁
束導入部６０ｃは第１のフレーム１０又は第２のフレー
ム１２の孔に圧入されていた。
０Ａ、６０Ｂはポールピース３８Ａ及び第１のフレーム
１０（壺形ヨーク）又は第２のフレーム１２（壺形ヨー
ク）に形成された孔に圧入等によって固定されていた。
即ち、スプール部材６０Ａ、６０Ｂの内側の磁束導入部
６０ａはポールピース３８Ａの孔に圧入され、外側の磁
束導入部６０ｃは第１のフレーム１０又は第２のフレー
ム１２の孔に圧入されていた。
【００４６】従って、従来の加速度計では永久磁石３６
Ａ、３６Ｂ、ポールピース３８Ａ、３８Ｂ、フレーム１
０、１２（壺形ヨーク）及びスプール部材６０Ａ、６０
Ｂを含むトルカを製造し組み立てる作業が困難であっ
た。
Ａ、３６Ｂ、ポールピース３８Ａ、３８Ｂ、フレーム１
０、１２（壺形ヨーク）及びスプール部材６０Ａ、６０
Ｂを含むトルカを製造し組み立てる作業が困難であっ
た。
【００４７】本発明は、斯かる点に鑑み、周囲の温度変
化によってスケールファクタが変動することがなく常に
正確な加速度を検出することが可能であり、且つ構造が
簡単な加速度計を提供することを目的とする。
化によってスケールファクタが変動することがなく常に
正確な加速度を検出することが可能であり、且つ構造が
簡単な加速度計を提供することを目的とする。
【００４８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１及び図２に示すように、基台１０、１２と、上記基
台に装着された可撓継手２０と、上記可撓継手の一端に
取り付けられた振り子３０と、上記基台に対する上記振
り子の変位を検出する変位検出装置４０Ａ、４０Ｂと、
上記変位検出装置によって検出された変位に比例したト
ルクを発生させるトルカ１０、１２、３４Ａ、３４Ｂ、
３６Ａ、３６Ｂ、３８Ａ、３８Ｂと、上記トルカに供給
される電流信号を入力して電圧信号を生成する演算増幅
回路と、を有し、該演算増幅回路より出力された電圧信
号によって加速度を求めるように構成された加速度計に
おいて、上記演算増幅回路は上記トルカの温度変化を抵
抗値の変化として検出する感温素子７１とアッテネータ
１１３とを有し、上記感温素子７１は上記トルカのトル
カ定数の温度係数ａと逆極性の温度係数ｂを有し、該感
温素子の温度係数ｂを所定の値に設定することによっ
て、上記トルカのトルカ定数の温度による変動に起因す
る誤差を除去するように構成されている。
図１及び図２に示すように、基台１０、１２と、上記基
台に装着された可撓継手２０と、上記可撓継手の一端に
取り付けられた振り子３０と、上記基台に対する上記振
り子の変位を検出する変位検出装置４０Ａ、４０Ｂと、
上記変位検出装置によって検出された変位に比例したト
ルクを発生させるトルカ１０、１２、３４Ａ、３４Ｂ、
３６Ａ、３６Ｂ、３８Ａ、３８Ｂと、上記トルカに供給
される電流信号を入力して電圧信号を生成する演算増幅
回路と、を有し、該演算増幅回路より出力された電圧信
号によって加速度を求めるように構成された加速度計に
おいて、上記演算増幅回路は上記トルカの温度変化を抵
抗値の変化として検出する感温素子７１とアッテネータ
１１３とを有し、上記感温素子７１は上記トルカのトル
カ定数の温度係数ａと逆極性の温度係数ｂを有し、該感
温素子の温度係数ｂを所定の値に設定することによっ
て、上記トルカのトルカ定数の温度による変動に起因す
る誤差を除去するように構成されている。
【００４９】本発明によると、例えば図１及び図２に示
すように、加速度計において、上記感温素子７１の温度
係数ｂは次の式に基づいて設定される。 ｂ＝−〔（ＲA ＋ＲT0）／ＲT0〕ａ ここに、ＲT0は常温における上記感温素子の抵抗値、Ｒ
A は上記アッテネータの抵抗値、ａは上記トルカのトル
カ定数の温度係数、ΔＴは常温からの温度偏差である。
すように、加速度計において、上記感温素子７１の温度
係数ｂは次の式に基づいて設定される。 ｂ＝−〔（ＲA ＋ＲT0）／ＲT0〕ａ ここに、ＲT0は常温における上記感温素子の抵抗値、Ｒ
A は上記アッテネータの抵抗値、ａは上記トルカのトル
カ定数の温度係数、ΔＴは常温からの温度偏差である。
【００５０】本発明によると、例えば図１及び図２に示
すように、加速度計において、上記感温素子は薄膜温度
抵抗素子である。
すように、加速度計において、上記感温素子は薄膜温度
抵抗素子である。
【００５１】
【作用】本発明による加速度計では、トルカ１０、１
２、３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、３８Ａ、３８Ｂ
を構成する基台１０に感温素子７１が設けられ、トルカ
の温度変化は感温素子７１の抵抗値の変化として検出さ
れる。演算増幅回路は感温素子７１とアッテネータ１１
３とを含み、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂに供給する電
流ｉを入力して電圧信号Ｖ01を検出加速度として出力す
る。
２、３４Ａ、３４Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、３８Ａ、３８Ｂ
を構成する基台１０に感温素子７１が設けられ、トルカ
の温度変化は感温素子７１の抵抗値の変化として検出さ
れる。演算増幅回路は感温素子７１とアッテネータ１１
３とを含み、トルカコイル３４Ａ、３４Ｂに供給する電
流ｉを入力して電圧信号Ｖ01を検出加速度として出力す
る。
【００５２】斯かる電圧信号Ｖ01は入力加速度αに比例
し、Ｖ01＝ＦS αと表され、比例定数はスケールファク
タＦS と称される。スケールファクタＦS は、数１２の
式によって表されるように、トルカ定数の温度係数ａ、
常温における感温素子７１の抵抗値ＲT0、感温素子７１
の温度係数ｂ、アッテネータ１１３の抵抗値ＲA 、温度
変化ΔＴ等の関数である。
し、Ｖ01＝ＦS αと表され、比例定数はスケールファク
タＦS と称される。スケールファクタＦS は、数１２の
式によって表されるように、トルカ定数の温度係数ａ、
常温における感温素子７１の抵抗値ＲT0、感温素子７１
の温度係数ｂ、アッテネータ１１３の抵抗値ＲA 、温度
変化ΔＴ等の関数である。
【００５３】数１２の式より明らかなように、感温素子
７１の温度係数ｂをトルカ定数の温度係数ａと逆極性と
し且つ所定の値に設定すれば、スケールファクタＦS は
温度変化ΔＴに無関係であるようにすることができる。
７１の温度係数ｂをトルカ定数の温度係数ａと逆極性と
し且つ所定の値に設定すれば、スケールファクタＦS は
温度変化ΔＴに無関係であるようにすることができる。
【００５４】感温素子７１の温度係数ｂを数１３の式に
よって表されるように選択することによって、スケール
ファクタＦS は温度変化ΔＴに無関係であるようにする
ことができる。
よって表されるように選択することによって、スケール
ファクタＦS は温度変化ΔＴに無関係であるようにする
ことができる。
【００５５】
【実施例】以下に図１〜図２を参照して本発明の実施例
について説明する。尚、図１〜図２において、図３〜図
４の対応する部分には同一の参照符号を付してその詳細
な説明は省略する。
について説明する。尚、図１〜図２において、図３〜図
４の対応する部分には同一の参照符号を付してその詳細
な説明は省略する。
【００５６】本例の加速度計はトルカの温度を検出する
ための感温素子７１を有する。斯かる感温素子７１は、
後に説明するように、温度変化を抵抗値の変化として検
出することができるものであればどのような形式であっ
てもよい。
ための感温素子７１を有する。斯かる感温素子７１は、
後に説明するように、温度変化を抵抗値の変化として検
出することができるものであればどのような形式であっ
てもよい。
【００５７】斯かる感温素子７１はトルカの温度に応答
するように適当な位置に配置される。例えば、第１又は
第２のフレーム１０、１２に孔を設け、斯かる孔に配置
してよい。図１では、第１のフレーム１０に孔を設け、
斯かる孔に配置されている。尚、図示しないプリント配
線基板が感温素子７１に隣接して配置される。
するように適当な位置に配置される。例えば、第１又は
第２のフレーム１０、１２に孔を設け、斯かる孔に配置
してよい。図１では、第１のフレーム１０に孔を設け、
斯かる孔に配置されている。尚、図示しないプリント配
線基板が感温素子７１に隣接して配置される。
【００５８】本例の加速度計は感温素子７１とそれに接
続された演算増幅回路以外は図３及び図４に示した従来
の加速度計の構成と同様な構成であってよい。
続された演算増幅回路以外は図３及び図４に示した従来
の加速度計の構成と同様な構成であってよい。
【００５９】図２を参照して本発明による加速度計に使
用される演算増幅回路の例を説明する。本例の演算増幅
回路は、図６の従来の加速度計の演算増幅回路と比較し
て、感温素子７１とアッテネータ１１３とが付加されて
いる点が異なる。
用される演算増幅回路の例を説明する。本例の演算増幅
回路は、図６の従来の加速度計の演算増幅回路と比較し
て、感温素子７１とアッテネータ１１３とが付加されて
いる点が異なる。
【００６０】本例の演算増幅回路は、受光素子４０Ｂの
出力電流ｉPUを入力して増幅する増幅器１１０とトルカ
コイル３４Ａ、３４Ｂとトルカコイル３４Ａ、３４Ｂに
接続された読み取り抵抗１１１と感温素子７１とアッテ
ネータ１１３とを有する。感温素子７１とアッテネータ
１１３との接続点１１４より電圧信号Ｖ01が得られる。
出力電流ｉPUを入力して増幅する増幅器１１０とトルカ
コイル３４Ａ、３４Ｂとトルカコイル３４Ａ、３４Ｂに
接続された読み取り抵抗１１１と感温素子７１とアッテ
ネータ１１３とを有する。感温素子７１とアッテネータ
１１３との接続点１１４より電圧信号Ｖ01が得られる。
【００６１】トルカコイル３４Ａ、３４Ｂと読み取り抵
抗１１１の接続点１１２における電圧Ｖ0 とすると、接
続点１１４の電圧信号Ｖ01は、
抗１１１の接続点１１２における電圧Ｖ0 とすると、接
続点１１４の電圧信号Ｖ01は、
【００６２】
【数９】Ｖ01＝ＲA Ｖ0 ／（ＲT ＋ＲA ）
【００６３】ここで、ＲT は感温素子７１の抵抗値、Ｒ
A はアッテネータ１１３の抵抗値である。接続点１１２
における電圧Ｖ0 は、数５の式によって表される。
A はアッテネータ１１３の抵抗値である。接続点１１２
における電圧Ｖ0 は、数５の式によって表される。
【００６４】本例に使用される感温素子７１は温度変化
を抵抗値の変化として検出することができるように構成
されている。感温素子７１の抵抗値ＲT は温度によって
変化し、次のように表される。
を抵抗値の変化として検出することができるように構成
されている。感温素子７１の抵抗値ＲT は温度によって
変化し、次のように表される。
【００６５】
【数１０】ＲT ＝ＲT0（１＋ｂΔＴ）
【００６６】ここに、ＲT0は常温における感温素子７１
の抵抗値、ｂは感温素子７１の温度係数、ΔＴは常温か
らの温度偏差である。
の抵抗値、ｂは感温素子７１の温度係数、ΔＴは常温か
らの温度偏差である。
【００６７】数１０の式及び数７の式を数９の式に代入
して変形する。
して変形する。
【００６８】
【数１１】Ｖ01＝（ＲA εＰＲS α／ＲT0ＫT0）〔（１
−ａΔＴ）／（１＋εｂΔＴ）〕＝ＦS α
−ａΔＴ）／（１＋εｂΔＴ）〕＝ＦS α
【００６９】ここで、ε＝ＲT0／（ＲA ＋ＲT0）であ
る。スケールファクタＦS は次の式によって表される。
る。スケールファクタＦS は次の式によって表される。
【００７０】
【数１２】ＦS ＝（ＲA εＰＲS ／ＲT0ＫT0）〔（１−
ａΔＴ）／（１＋εｂΔＴ）〕
ａΔＴ）／（１＋εｂΔＴ）〕
【００７１】数１２の式において、−ａ＝εｂとなるよ
うに、即ち、ａ＋εｂ＝０となるように、ＲA 、ＲT0を
選べば、数１２の式のスケールファクタＦS は温度偏差
量ΔＴに依存しない。こうして、次の式を充たせば、温
度変化に対するスケールファクタ誤差を除去することが
できる。
うに、即ち、ａ＋εｂ＝０となるように、ＲA 、ＲT0を
選べば、数１２の式のスケールファクタＦS は温度偏差
量ΔＴに依存しない。こうして、次の式を充たせば、温
度変化に対するスケールファクタ誤差を除去することが
できる。
【００７２】
【数１３】ｂ＝−〔（ＲA ＋ＲT0）／ＲT0〕ａ
【００７３】このとき、出力電圧Ｖ01及びスケールファ
クタＦS は次の式によって表される。
クタＦS は次の式によって表される。
【００７４】
【数１４】Ｖ01＝ＦS α ＦS ＝ＲA εＰＲS ／ＲT0ＫT0＝〔ＲA ／（ＲA ＋
ＲT0）〕（ＰＲS ／ＫT0）
ＲT0）〕（ＰＲS ／ＫT0）
【００７５】本例の加速度計のスケールファクタＦS は
温度偏差量ΔＴを含まないから、温度変化に依存しな
い。
温度偏差量ΔＴを含まないから、温度変化に依存しな
い。
【００７６】本例によると、感温素子７１の抵抗は数１
０の式によって表されるように、温度変化によってその
抵抗値が変化し、斯かる抵抗の温度係数ｂは数１３の式
を充たすように選択される。数１３の式に示されるよう
に、感温素子７１の抵抗の温度係数ｂの極性は、トルカ
定数の温度係数ａの極性と反対である。
０の式によって表されるように、温度変化によってその
抵抗値が変化し、斯かる抵抗の温度係数ｂは数１３の式
を充たすように選択される。数１３の式に示されるよう
に、感温素子７１の抵抗の温度係数ｂの極性は、トルカ
定数の温度係数ａの極性と反対である。
【００７７】斯かる感温素子７１は温度変化を抵抗変化
として検出するものであればどのようなものであってよ
い。感温素子７１として、薄膜抵抗温度センサ等の好ま
しい形式の感温抵抗素子が使用されてよい。
として検出するものであればどのようなものであってよ
い。感温素子７１として、薄膜抵抗温度センサ等の好ま
しい形式の感温抵抗素子が使用されてよい。
【００７８】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【００７９】
【発明の効果】本発明の加速度計では、感温素子７１と
演算増幅回路とを設けることによって、機械的構成を変
化させることなく、温度変化に起因するスケールファク
タ誤差を除去することができる利点がある。
演算増幅回路とを設けることによって、機械的構成を変
化させることなく、温度変化に起因するスケールファク
タ誤差を除去することができる利点がある。
【００８０】本発明の加速度計では、加速度計毎にスケ
ールファクタＦS が異なっても、感温素子７１の極性と
抵抗値ＲA 、ＲT0を選択するだけで、簡単にスケールフ
ァクタ誤差を除去することができる利点がある。
ールファクタＦS が異なっても、感温素子７１の極性と
抵抗値ＲA 、ＲT0を選択するだけで、簡単にスケールフ
ァクタ誤差を除去することができる利点がある。
【図１】本発明の加速度計の例を示す断面図である。
【図２】本発明の加速度計の演算増幅回路の例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】従来の加速度計の例の内部を示す平面図であ
る。
る。
【図４】従来の加速度計の一部を示す図である。
【図５】従来の加速度計の機能ブロック図である。
【図６】従来の加速度計の演算増幅回路を示す図であ
る。
る。
【図７】従来の加速度計の他の例の一部を示す図であ
る。
る。
１０ 基台（フレーム） １０ａ 取り付け部 １０ｂ フランジ部 １０ｃ 基準面 １０ｄ 孔 １０ｅ 係合部 １２ 基台（フレーム） １２ｅ 係合部 １８ 押さえ板 ２０ 撓み継ぎ手 ２０ａ 撓み部 ２０ｂ 固定部 ２０ｄ 装着部 ２０ｅ 孔 ３０ 振り子 ３４Ａ、３４Ｂ トルカコイル ３６Ａ、３６Ｂ 永久磁石 ３８Ａ、３８Ｂ ポールピース ４０Ａ 発光素子 ４０Ｂ 受光素子 ４２Ａ、４２Ｂ ストッパ ４４ 端子ケース ４４ａ 開口部 ５０Ａ、５０Ｂ 外部端子 ５４ 蓋 ６０Ａ、６０Ｂ スプール部材 ６０ａ、６０ｃ 磁束導入部 ６０ｂ 磁束補償部 ６２Ａ、６２Ｂ ナット ７１ 感温素子 １１０ 増幅器 １１１ 読み取り抵抗器 １１３ アッテネータ
Claims (3)
- 【請求項１】 基台と、上記基台に装着された可撓継手
と、上記可撓継手の一端に取り付けられた振り子と、上
記基台に対する上記振り子の変位を検出する変位検出装
置と、上記変位検出装置によって検出された変位に比例
したトルクを発生させるトルカと、上記トルカに供給さ
れる電流信号を入力して電圧信号を生成する演算増幅回
路と、を有し、該演算増幅回路より出力された電圧信号
によって加速度を求めるように構成された加速度計にお
いて、 上記演算増幅回路は上記トルカの温度変化を抵抗値の変
化として検出する感温素子とアッテネータとを有し、上
記感温素子は上記トルカのトルカ定数の温度係数と逆極
性の温度係数を有し、該感温素子の温度係数を所定の値
に設定することによって、上記トルカのトルカ定数の温
度による変動に起因する誤差を除去するように構成され
ていることを特徴とする加速度計。 - 【請求項２】 請求項１記載の加速度計において、上記
感温素子の温度係数ｂは次の式に基づいて設定されるこ
とを特徴とする加速度計。 ｂ＝−〔（ＲA ＋ＲT0）／ＲT0〕ａ ここに、ＲT0は常温における上記感温素子の抵抗値、Ｒ
A は上記アッテネータの抵抗値、ａは上記トルカのトル
カ定数の温度係数である。 - 【請求項３】 請求項２記載の加速度計において、上記
感温素子は薄膜温度抵抗素子であることを特徴とする加
速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12543594A JPH07333245A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12543594A JPH07333245A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 加速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333245A true JPH07333245A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14910025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12543594A Pending JPH07333245A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07333245A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073232A1 (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-23 | 日本航空電子工業株式会社 | サーボ加速度計 |
| CN109085383A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-12-25 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种新型摆式加速度计 |
| US20190265624A1 (en) * | 2018-02-27 | 2019-08-29 | Konica Minolta, Inc. | Image forming apparatus |
-
1994
- 1994-06-07 JP JP12543594A patent/JPH07333245A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073232A1 (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-23 | 日本航空電子工業株式会社 | サーボ加速度計 |
| JP2013104764A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | サーボ加速度計 |
| US20190265624A1 (en) * | 2018-02-27 | 2019-08-29 | Konica Minolta, Inc. | Image forming apparatus |
| CN110196538A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-03 | 柯尼卡美能达株式会社 | 图像形成装置 |
| US10642204B2 (en) * | 2018-02-27 | 2020-05-05 | Konica Minolta, Inc. | Image forming apparatus |
| CN110196538B (zh) * | 2018-02-27 | 2022-04-01 | 柯尼卡美能达株式会社 | 图像形成装置 |
| CN109085383A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-12-25 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种新型摆式加速度计 |
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