JPH10260057A - 振動性回転センサ、これを制御し読出すための方法、およびその方法を実行するための装置 - Google Patents
振動性回転センサ、これを制御し読出すための方法、およびその方法を実行するための装置Info
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- JPH10260057A JPH10260057A JP10034928A JP3492898A JPH10260057A JP H10260057 A JPH10260057 A JP H10260057A JP 10034928 A JP10034928 A JP 10034928A JP 3492898 A JP3492898 A JP 3492898A JP H10260057 A JPH10260057 A JP H10260057A
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- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/567—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode
- G01C19/5691—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using the phase shift of a vibration node or antinode of essentially three-dimensional vibrators, e.g. wine glass-type vibrators
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動性回転センサと、トラッキング角度を利
用してそのようなセンサの定在波の配向角度を読出すた
めの方法とを提供する。 【解決手段】 方法は、駆動電圧をハウジング電極に印
加し、ハウジング電極に極めて近接する１個または２個
以上の電極から共振器の単一の出力ポートに到達する共
振器信号に対して演算を行なうことで定在波の配向を定
める。強制駆動電圧は共振器に力を付与させ、それによ
って共振器のダイナミックスおよび定在波のパラメータ
に影響を及ぼす。ハウジング電極に印加される駆動電圧
は、ハウジング電極−共振器電極の容量を通して伝達さ
れる結果、１つの共振器信号にまとめられる。定在波の
配向角度を抽出するために、励起電圧および強制駆動電
圧は共振器信号に対して行なわれる適当な演算によって
分離可能なように設計される。
用してそのようなセンサの定在波の配向角度を読出すた
めの方法とを提供する。 【解決手段】 方法は、駆動電圧をハウジング電極に印
加し、ハウジング電極に極めて近接する１個または２個
以上の電極から共振器の単一の出力ポートに到達する共
振器信号に対して演算を行なうことで定在波の配向を定
める。強制駆動電圧は共振器に力を付与させ、それによ
って共振器のダイナミックスおよび定在波のパラメータ
に影響を及ぼす。ハウジング電極に印加される駆動電圧
は、ハウジング電極−共振器電極の容量を通して伝達さ
れる結果、１つの共振器信号にまとめられる。定在波の
配向角度を抽出するために、励起電圧および強制駆動電
圧は共振器信号に対して行なわれる適当な演算によって
分離可能なように設計される。
Description
【０００１】
【関連出願への相互参照】この発明の内容は、クーマ
（Kumar ）およびフォスター（Foster）による「ＡＣ強
制駆動およびセンシング電子部品を備えた振動性回転セ
ンサ」（VibratoryRotation Sensor with AC Forcing a
nd Sensing Electronics ）と、マシューズ（Matthew
s）、ダーリン（Darling ）、およびバーティ（Varty
）による「振動性回転センサ、これを制御し読出すた
めの方法、およびその方法を実行するための装置」（Vi
bratory Rotation Sensor with Multiplex Electronic
s）と、リンチ（Lynch ）による「振動性回転センサの
共振器に力を付与するための方法」（Vibratory Rotati
on Sensor with AC Forcing Voltages）との特許出願に
開示される発明によって共有される。
（Kumar ）およびフォスター（Foster）による「ＡＣ強
制駆動およびセンシング電子部品を備えた振動性回転セ
ンサ」（VibratoryRotation Sensor with AC Forcing a
nd Sensing Electronics ）と、マシューズ（Matthew
s）、ダーリン（Darling ）、およびバーティ（Varty
）による「振動性回転センサ、これを制御し読出すた
めの方法、およびその方法を実行するための装置」（Vi
bratory Rotation Sensor with Multiplex Electronic
s）と、リンチ（Lynch ）による「振動性回転センサの
共振器に力を付与するための方法」（Vibratory Rotati
on Sensor with AC Forcing Voltages）との特許出願に
開示される発明によって共有される。
【０００２】
【発明の背景】この発明は、一般的に振動性回転センサ
に関し、より特定的にはそのような回転センサに関連す
る電子部品に関する。
に関し、より特定的にはそのような回転センサに関連す
る電子部品に関する。
【０００３】図１に分解された状態で示される先行技術
の振動性回転センサ（ＶＲＳ）１０は、外部部材１２、
半球状の共振器１４、および内部部材１６からなり、こ
れらはすべて融解石英でできており、インジウムで共に
接合されている。慣性に敏感な素子は、壁の薄い５．８
ｃｍ直径の半球状の共振器１４であり、これは外部部材
１２と内部部材１６との間に位置づけられ、軸２６によ
って支持される。
の振動性回転センサ（ＶＲＳ）１０は、外部部材１２、
半球状の共振器１４、および内部部材１６からなり、こ
れらはすべて融解石英でできており、インジウムで共に
接合されている。慣性に敏感な素子は、壁の薄い５．８
ｃｍ直径の半球状の共振器１４であり、これは外部部材
１２と内部部材１６との間に位置づけられ、軸２６によ
って支持される。
【０００４】環状の強制駆動電極２０および１６個の別
個の強制駆動電極２２は、外部部材１２の内表面上に堆
積される。組立てたＶＲＳ１０では、環状の強制駆動電
極２０と１６個の別個の強制駆動電極２２とは半球状の
共振器１４の外側の金属被覆された表面３２に極めて近
接する。組立てたＶＲＳでは、内部部材１６上に堆積さ
れた８個のピックオフ電極２４は、半球状の共振器１４
の内側の金属被覆された表面３０に極めて近接する。
個の強制駆動電極２２は、外部部材１２の内表面上に堆
積される。組立てたＶＲＳ１０では、環状の強制駆動電
極２０と１６個の別個の強制駆動電極２２とは半球状の
共振器１４の外側の金属被覆された表面３２に極めて近
接する。組立てたＶＲＳでは、内部部材１６上に堆積さ
れた８個のピックオフ電極２４は、半球状の共振器１４
の内側の金属被覆された表面３０に極めて近接する。
【０００５】半球状の共振器１４と環状の強制駆動電極
２０との間の適当な強制駆動電圧差によって容量性の力
を半球状の共振器１４に働かせ、半球状の共振器を最下
位の不拡張な（または曲がる）モードで振動させること
ができる。円周のまわりの９０度の間隔での４つの波腹
と、波腹から４５度外れた４つの波節とを有する定在波
が確立される。０度および１８０度の波腹点は、９０度
および２７０度の波腹点とは９０度位相外れで発振す
る。定在波のため、半球状の共振器の縁の形は円形から
（０度／１８０度の波腹を通る半長径での）楕円形、さ
らに円形から（９０度／２７０度）の波腹を通る半長径
での）楕円形へと変化する。
２０との間の適当な強制駆動電圧差によって容量性の力
を半球状の共振器１４に働かせ、半球状の共振器を最下
位の不拡張な（または曲がる）モードで振動させること
ができる。円周のまわりの９０度の間隔での４つの波腹
と、波腹から４５度外れた４つの波節とを有する定在波
が確立される。０度および１８０度の波腹点は、９０度
および２７０度の波腹点とは９０度位相外れで発振す
る。定在波のため、半球状の共振器の縁の形は円形から
（０度／１８０度の波腹を通る半長径での）楕円形、さ
らに円形から（９０度／２７０度）の波腹を通る半長径
での）楕円形へと変化する。
【０００６】半球状の共振器の縁３４の平面に垂直であ
る軸についてＶＲＳ１０が回転すると、定在波はＶＲＳ
に関して反対の方向へ、ＶＲＳ１０の回転の角度に比例
する角度だけ回転する。そのため、ＶＲＳ１０に関して
定在波の回転の角度を測定することによってＶＲＳ１０
の回転の角度を判断することができる。
る軸についてＶＲＳ１０が回転すると、定在波はＶＲＳ
に関して反対の方向へ、ＶＲＳ１０の回転の角度に比例
する角度だけ回転する。そのため、ＶＲＳ１０に関して
定在波の回転の角度を測定することによってＶＲＳ１０
の回転の角度を判断することができる。
【０００７】半球状の共振器１４の振動モードは、半球
状の共振器１４にＤＣバイアス電圧を与え、環状の強制
駆動電極２０にＡＣ電圧を与えることで励起される。Ａ
Ｃ電圧の周波数は半球状の共振器１４の共振周波数の２
倍である。
状の共振器１４にＤＣバイアス電圧を与え、環状の強制
駆動電極２０にＡＣ電圧を与えることで励起される。Ａ
Ｃ電圧の周波数は半球状の共振器１４の共振周波数の２
倍である。
【０００８】ＶＲＳ１０に関する定在波パターンの角度
は、半球状の共振器１４が振動し、半球状の共振器に関
するピックオフ電極２４の容量が異なるにつれ、ピック
オフ電極２４に流出入する電流を測定することで定めら
れる。ｘ軸の信号Ｉx は、組合せＩ0 −Ｉ90＋Ｉ180 −
Ｉ270 から得られ、ここで添字は電流が生じる電極のｘ
軸に対する角度配向を識別する。同様に、ｙ軸の信号Ｉ
y は、組合せＩ45−Ｉ 135 ＋Ｉ225 −Ｉ315 から得られ
る。０度の（つまりｘ）軸に関する定在波パターンの角
度の２倍の正接は、Ｉy のＩx に対する比によって与え
られる。
は、半球状の共振器１４が振動し、半球状の共振器に関
するピックオフ電極２４の容量が異なるにつれ、ピック
オフ電極２４に流出入する電流を測定することで定めら
れる。ｘ軸の信号Ｉx は、組合せＩ0 −Ｉ90＋Ｉ180 −
Ｉ270 から得られ、ここで添字は電流が生じる電極のｘ
軸に対する角度配向を識別する。同様に、ｙ軸の信号Ｉ
y は、組合せＩ45−Ｉ 135 ＋Ｉ225 −Ｉ315 から得られ
る。０度の（つまりｘ）軸に関する定在波パターンの角
度の２倍の正接は、Ｉy のＩx に対する比によって与え
られる。
【０００９】半球状の共振器１４の厚さが不均一である
ため、第１の定在波が確立されると第２の定在波の発達
につながり、第２の定在波は、第１の定在波の波節と一
致する波腹と直角位相で発振する。適当な電圧を１６個
の別個の強制駆動電極２２に与えることで第２の定在波
の発達を抑えることができる。
ため、第１の定在波が確立されると第２の定在波の発達
につながり、第２の定在波は、第１の定在波の波節と一
致する波腹と直角位相で発振する。適当な電圧を１６個
の別個の強制駆動電極２２に与えることで第２の定在波
の発達を抑えることができる。
【００１０】環状の強制駆動電極２０および別個の強制
駆動電極２２に印加されるＡＣ強制駆動電圧の大きさを
減じ、かつ共振器に働く力をＡＣ駆動電圧の線形関数に
するために、ＤＣバイアス電圧が典型的に半球状の共振
器１４で維持される。ＤＣバイアス電圧が存在する結
果、ＶＲＳの電気的特性がゆっくりと変化するが、この
ことは外部部材１２および内部部材１６においてまたは
その内部で起こる電荷移動現象によって生じる容量の変
化に帰するとされてきた。このゆっくりとした変化は、
時が経つと許容できないほどの大きな性能劣化につなが
り、この影響を補うため特殊な手段を提供しなければな
らない。
駆動電極２２に印加されるＡＣ強制駆動電圧の大きさを
減じ、かつ共振器に働く力をＡＣ駆動電圧の線形関数に
するために、ＤＣバイアス電圧が典型的に半球状の共振
器１４で維持される。ＤＣバイアス電圧が存在する結
果、ＶＲＳの電気的特性がゆっくりと変化するが、この
ことは外部部材１２および内部部材１６においてまたは
その内部で起こる電荷移動現象によって生じる容量の変
化に帰するとされてきた。このゆっくりとした変化は、
時が経つと許容できないほどの大きな性能劣化につなが
り、この影響を補うため特殊な手段を提供しなければな
らない。
【００１１】
【発明の概要】この発明は、共振器および共振器が装着
されるハウジングを含む振動性回転センサと、平均して
配向角度と等しく保たれるトラッキング角度を利用して
そのようなセンサの定在波の配向角度を読出すための方
法とである。共振器は、複数の定在波モードで振動させ
ることができる回転的に対称で壁の薄い物体である。定
在波の配向は、共振器上の固定された点に関する定在波
の特定の波腹軸の配向角度によって特定される。
されるハウジングを含む振動性回転センサと、平均して
配向角度と等しく保たれるトラッキング角度を利用して
そのようなセンサの定在波の配向角度を読出すための方
法とである。共振器は、複数の定在波モードで振動させ
ることができる回転的に対称で壁の薄い物体である。定
在波の配向は、共振器上の固定された点に関する定在波
の特定の波腹軸の配向角度によって特定される。
【００１２】１個または２個以上の電極が共振器の表面
上に堆積され、単一の出力ポートに電気的に接続され
る。ハウジングは、１個または２個以上の共振器電極に
極めて近接する複数の堆積された電極を有する。
上に堆積され、単一の出力ポートに電気的に接続され
る。ハウジングは、１個または２個以上の共振器電極に
極めて近接する複数の堆積された電極を有する。
【００１３】特定の定在波の配向角度を読出すための方
法は、複数の励起電圧を発生するステップと、励起電圧
をハウジング電極に印加するステップと、共振器の出力
ポートに現われる共振器信号に対して演算を行なうこと
で、配向角度と合成されたトラッキング角度との差異を
定めるステップとを含む。
法は、複数の励起電圧を発生するステップと、励起電圧
をハウジング電極に印加するステップと、共振器の出力
ポートに現われる共振器信号に対して演算を行なうこと
で、配向角度と合成されたトラッキング角度との差異を
定めるステップとを含む。
【００１４】ハウジング電極に印加される駆動電圧は、
ハウジング電極と共振器電極との間に存在する容量によ
って共振器の出力ポートへ伝達される。駆動電圧は、１
対の励起電圧、または強制駆動電圧、またはその両方を
含む。励起電圧は共振器ダイナミックスに実質的に何の
影響も与えないが、共振器の出力ポートへ到達するとき
にはトラッキング角度および定在波のパラメータに関係
する情報を担持している。強制駆動電圧は共振器に力を
付与させ、それによって共振器のダイナミックスおよび
定在波のパラメータに影響を及ぼす。
ハウジング電極と共振器電極との間に存在する容量によ
って共振器の出力ポートへ伝達される。駆動電圧は、１
対の励起電圧、または強制駆動電圧、またはその両方を
含む。励起電圧は共振器ダイナミックスに実質的に何の
影響も与えないが、共振器の出力ポートへ到達するとき
にはトラッキング角度および定在波のパラメータに関係
する情報を担持している。強制駆動電圧は共振器に力を
付与させ、それによって共振器のダイナミックスおよび
定在波のパラメータに影響を及ぼす。
【００１５】ハウジング電極に印加される駆動電圧は、
ハウジング電極−共振器電極の容量を通して伝達される
結果、１つの共振器信号にまとめられる。定在波の配向
角度とトラッキング角度との差異を定めるために、励起
電圧と強制駆動電圧とは共振器信号に対して行なわれる
適当な演算によって分離可能なように設計される。
ハウジング電極−共振器電極の容量を通して伝達される
結果、１つの共振器信号にまとめられる。定在波の配向
角度とトラッキング角度との差異を定めるために、励起
電圧と強制駆動電圧とは共振器信号に対して行なわれる
適当な演算によって分離可能なように設計される。
【００１６】励起および強制駆動電圧は、さまざまな態
様で構成することができる。周波数分割多重化のアプロ
ーチでは、結果として、励起電圧は分離された周波数帯
域に制限され、強制駆動電圧の周波数スペクトルは励起
電圧に関連する周波数帯域から分離された周波数帯域に
制限される。
様で構成することができる。周波数分割多重化のアプロ
ーチでは、結果として、励起電圧は分離された周波数帯
域に制限され、強制駆動電圧の周波数スペクトルは励起
電圧に関連する周波数帯域から分離された周波数帯域に
制限される。
【００１７】位相分割多重化のアプローチでは、結果と
して、励起電圧は、周波数は同じであるが位相が４分の
１サイクルだけ異なる、時間の周期関数となり、強制駆
動電圧の周波数スペクトルは励起電圧の周波数から分離
された周波数帯域に制限される。
して、励起電圧は、周波数は同じであるが位相が４分の
１サイクルだけ異なる、時間の周期関数となり、強制駆
動電圧の周波数スペクトルは励起電圧の周波数から分離
された周波数帯域に制限される。
【００１８】時分割多重化のアプローチの１つでは、結
果として励起電圧は、０および１の値をとる独自の方形
波に比例し、各強制駆動電圧は、０および１の値をとる
方形波に比例する乗法的因子を含み、ここで、どの時点
においても、励起および強制駆動電圧に関連する方形波
のうち１つだけが１の値をとる。
果として励起電圧は、０および１の値をとる独自の方形
波に比例し、各強制駆動電圧は、０および１の値をとる
方形波に比例する乗法的因子を含み、ここで、どの時点
においても、励起および強制駆動電圧に関連する方形波
のうち１つだけが１の値をとる。
【００１９】第２の時分割多重化のアプローチでは、結
果として各励起電圧は、予め定められた周波数および位
相を有する時間の周期関数と、０および１の値をとる独
自の方形波との積に比例し、各強制駆動電圧は、０およ
び１の値をとる方形波に比例する乗法的因子を含み、ど
の時点においても励起および強制駆動電圧に関連する方
形波のうち１つだけが１の値をとる。符号分割多重化の
アプローチでは、結果として励起電圧は、予め定められ
た擬似ランダムシーケンスに従って−１および１の値を
とる独自の方形波に比例し、強制駆動電圧の周波数スペ
クトルは、励起電圧に関連する周波数帯域から分離され
た周波数帯域に制限される。
果として各励起電圧は、予め定められた周波数および位
相を有する時間の周期関数と、０および１の値をとる独
自の方形波との積に比例し、各強制駆動電圧は、０およ
び１の値をとる方形波に比例する乗法的因子を含み、ど
の時点においても励起および強制駆動電圧に関連する方
形波のうち１つだけが１の値をとる。符号分割多重化の
アプローチでは、結果として励起電圧は、予め定められ
た擬似ランダムシーケンスに従って−１および１の値を
とる独自の方形波に比例し、強制駆動電圧の周波数スペ
クトルは、励起電圧に関連する周波数帯域から分離され
た周波数帯域に制限される。
【００２０】共振器信号から定在波の配向角度を定める
プロセスは、まず共振器信号から少なくとも２つの成分
を抽出し、次にその２つの成分に対して演算を行なうこ
とによって配向角度とトラッキング角度との差異を定め
ることを含む。２つの成分が分離された周波数帯域を占
める周波数分割多重化の場合、各成分は、共振器信号に
対して、分離された周波数帯域を区別する演算を行なう
ことによって抽出される。
プロセスは、まず共振器信号から少なくとも２つの成分
を抽出し、次にその２つの成分に対して演算を行なうこ
とによって配向角度とトラッキング角度との差異を定め
ることを含む。２つの成分が分離された周波数帯域を占
める周波数分割多重化の場合、各成分は、共振器信号に
対して、分離された周波数帯域を区別する演算を行なう
ことによって抽出される。
【００２１】２つの成分が、周波数が同じで位相が４分
の１サイクルだけ異なる周期関数である位相分割多重化
の場合、各成分は、共振器信号に対して、２つの成分の
位相を区別する演算を行なうことによって抽出される。
の１サイクルだけ異なる周期関数である位相分割多重化
の場合、各成分は、共振器信号に対して、２つの成分の
位相を区別する演算を行なうことによって抽出される。
【００２２】２つの成分が異なる時間において共振器信
号内に存在する時分割多重化の場合、各成分は、共振器
信号に対して、異なる時間を区別する演算を行なうこと
によって抽出される。
号内に存在する時分割多重化の場合、各成分は、共振器
信号に対して、異なる時間を区別する演算を行なうこと
によって抽出される。
【００２３】２つの成分が０および１の擬似ランダムシ
ーケンスであり擬似ランダムシーケンスの交差相関関係
が０である符号分割多重化の場合、各成分は、共振器信
号に対して、２つの擬似ランダムシーケンスを区別する
演算を行なうことによって抽出される。
ーケンスであり擬似ランダムシーケンスの交差相関関係
が０である符号分割多重化の場合、各成分は、共振器信
号に対して、２つの擬似ランダムシーケンスを区別する
演算を行なうことによって抽出される。
【００２４】トラッキング角度は継続的に調節され、配
向角度とトラッキング角度との差異が概してゼロで保た
れるようにする。配向角度は、配向角度とトラッキング
角度との差異にトラッキング角度を加算することによっ
て計算される。
向角度とトラッキング角度との差異が概してゼロで保た
れるようにする。配向角度は、配向角度とトラッキング
角度との差異にトラッキング角度を加算することによっ
て計算される。
【００２５】
【好ましい実施例の説明】この発明は、制御および読出
が多重化信号によって実行される振動性回転センサであ
る。この発明の振動性回転センサは、共振器、共振器が
装着されるハウジング、および多重化電子部品を含む。
共振器は定在波振動モードを有する、回転的に対称で壁
の薄い、どんな物体であってもよい。先行技術では典型
的に、共振器の形は半球状であることが提案されてい
る。
が多重化信号によって実行される振動性回転センサであ
る。この発明の振動性回転センサは、共振器、共振器が
装着されるハウジング、および多重化電子部品を含む。
共振器は定在波振動モードを有する、回転的に対称で壁
の薄い、どんな物体であってもよい。先行技術では典型
的に、共振器の形は半球状であることが提案されてい
る。
【００２６】定在波のパラメータを定め、共振器のダイ
ナミックスを制御するための簡略化された方法が図２に
示される。定在波は、共振器に関して固定されたｘ軸お
よびｙ軸に関して説明することができる。共振器に関す
る同相定在波の配向は、ｘ軸から右回りに測定される同
相波腹軸の配向角度θによって特定できる。同相波腹軸
に沿った円からの共振器の縁の偏差は、ｃｏｓ（ωｔ＋
φ）として変化すると仮定され、ここでωは振動周波
数、ｔは時間、φは任意位相角である。共振器に関する
直角位相定在波の配向は、ｘ軸から右回りに測定される
直角位相波腹軸の配向角度θ＋π／４によって特定され
る。直角位相波腹軸に沿った円からの共振器の縁の偏差
は、ｓｉｎ（ωｔ＋φ）として変化すると仮定する。
ナミックスを制御するための簡略化された方法が図２に
示される。定在波は、共振器に関して固定されたｘ軸お
よびｙ軸に関して説明することができる。共振器に関す
る同相定在波の配向は、ｘ軸から右回りに測定される同
相波腹軸の配向角度θによって特定できる。同相波腹軸
に沿った円からの共振器の縁の偏差は、ｃｏｓ（ωｔ＋
φ）として変化すると仮定され、ここでωは振動周波
数、ｔは時間、φは任意位相角である。共振器に関する
直角位相定在波の配向は、ｘ軸から右回りに測定される
直角位相波腹軸の配向角度θ＋π／４によって特定され
る。直角位相波腹軸に沿った円からの共振器の縁の偏差
は、ｓｉｎ（ωｔ＋φ）として変化すると仮定する。
【００２７】共振器の内表面に堆積された円周上に連続
する共振器電極４２は、ＤＣ電圧Ｖ B にバイアスされ、
ＤＣブロッキングキャパシタ４３を通して増幅器デマル
チプレクサ４４に接続される。ＶＲＳハウジングに装着
される８個の電極４６は、円周のまわりに等間隔に置か
れ共振器電極４２に極めて近接し、一番上のｘｐ電極は
ｘ軸上に中心づけられている。８個の電極４６にはマル
チプレクサ４８からの駆動電圧Ｖxp（ｔ）、Ｖ
xn（ｔ）、Ｖyp（ｔ）、およびＶyn（ｔ）が供給され、
ここでは下の式（２）のとおりである。励起電圧Ｖmxr
（ｔ）ｃｏｓ（ωxrｔ＋ψxr）およびＶmyr （ｔ）ｃｏ
ｓ（ωyrｔ＋ψyr）は、（添字のｒによって示される）
図２のｘr −ｙr トラッキング角度座標系内の成分であ
る。励起電圧の好ましい実施例は正弦曲線ｃｏｓ（ωxr
ｔ＋ψxr）およびｃｏｓ（ωyrｔ＋ψyr）を含む。正弦
曲線の代わりに、普通の方形波を含むさまざまな周期関
数Ｆ（ωxrｔ＋ψxr）を利用してもよい。
する共振器電極４２は、ＤＣ電圧Ｖ B にバイアスされ、
ＤＣブロッキングキャパシタ４３を通して増幅器デマル
チプレクサ４４に接続される。ＶＲＳハウジングに装着
される８個の電極４６は、円周のまわりに等間隔に置か
れ共振器電極４２に極めて近接し、一番上のｘｐ電極は
ｘ軸上に中心づけられている。８個の電極４６にはマル
チプレクサ４８からの駆動電圧Ｖxp（ｔ）、Ｖ
xn（ｔ）、Ｖyp（ｔ）、およびＶyn（ｔ）が供給され、
ここでは下の式（２）のとおりである。励起電圧Ｖmxr
（ｔ）ｃｏｓ（ωxrｔ＋ψxr）およびＶmyr （ｔ）ｃｏ
ｓ（ωyrｔ＋ψyr）は、（添字のｒによって示される）
図２のｘr −ｙr トラッキング角度座標系内の成分であ
る。励起電圧の好ましい実施例は正弦曲線ｃｏｓ（ωxr
ｔ＋ψxr）およびｃｏｓ（ωyrｔ＋ψyr）を含む。正弦
曲線の代わりに、普通の方形波を含むさまざまな周期関
数Ｆ（ωxrｔ＋ψxr）を利用してもよい。
【００２８】
【数２】
【００２９】ｘr 軸はｘ軸から右回りにトラッキング角
度θr だけ回転している。励起電圧は共振器上の定在波
のパラメータに影響を及ぼさないように設計される。角
周波数ωxrおよびωyrならびに位相ψxrおよびψyrは、
用いられている多重化のタイプに依存する。強制駆動電
圧Ｖcx（ｔ）Ｕxp（ｔ）、Ｖcx（ｔ）Ｕxn（ｔ）、Ｖ cy
（ｔ）Ｕyp（ｔ）、およびＶcy（ｔ）Ｕyn（ｔ）（ｘ−
ｙ座標系内の成分として表わされる）は、共振器上の１
つまたは２つ以上の定在波のパラメータを制御する目的
で共振器に力を付与させる。関数Ｕxp（ｔ）、Ｕ
xn（ｔ）、Ｕyp（ｔ）、およびＵyn（ｔ）は制御装置５
０によって生じ、マルチプレクサ４８に供給される。電
圧Ｖcx（ｔ）およびＶcy（ｔ）は、強制駆動電圧を励起
電圧から分離するのに用いられる予め定められた関数で
ある。
度θr だけ回転している。励起電圧は共振器上の定在波
のパラメータに影響を及ぼさないように設計される。角
周波数ωxrおよびωyrならびに位相ψxrおよびψyrは、
用いられている多重化のタイプに依存する。強制駆動電
圧Ｖcx（ｔ）Ｕxp（ｔ）、Ｖcx（ｔ）Ｕxn（ｔ）、Ｖ cy
（ｔ）Ｕyp（ｔ）、およびＶcy（ｔ）Ｕyn（ｔ）（ｘ−
ｙ座標系内の成分として表わされる）は、共振器上の１
つまたは２つ以上の定在波のパラメータを制御する目的
で共振器に力を付与させる。関数Ｕxp（ｔ）、Ｕ
xn（ｔ）、Ｕyp（ｔ）、およびＵyn（ｔ）は制御装置５
０によって生じ、マルチプレクサ４８に供給される。電
圧Ｖcx（ｔ）およびＶcy（ｔ）は、強制駆動電圧を励起
電圧から分離するのに用いられる予め定められた関数で
ある。
【００３０】共振器電極４２から増幅器デマルチプレク
サ４４へ流れ込む電流Ｉ（ｔ）は下の式（３）によって
与えられ、ここでは下の式（４）が当てはまる。容量Ｃ
xp、Ｃxn、Ｃyp、およびＣynは、共振器電極４２に関す
るｘｐ、ｘｎ、ｙｐ、およびｙｎ電極４６の容量であ
る。角周波数ωUxp 、ωUxn 、ωUyp 、およびωUyn は
対応するＵに関連するものであり、典型的には２ω以下
であり、ここでωは共振器振動周波数である。記号ＫI
は定数を示す。駆動電圧と結果生じる電流との位相差は
重要ではなく、下の等式（３）、（４）では無視してい
る。容量は下の式（５）で与えられ、ここでｄi および
ｄq の高位を含む項は省略されている。高位の項の影響
は後続の処理演算において考慮されている。数量Ｃ
o は、共振器が励起されていない際の電極対の容量であ
り、ｄi およびｄq はそれぞれ、共振器が励起されてい
ない際の共振器電極４２と電極４６との間の間隙によっ
て除算される同相および直角位相モードの最大曲げ振幅
であり、θは同相の定在波の波腹とｘ軸との間の角度で
あり、ωは共振器の振動の角周波数であり、φは任意位
相角である。
サ４４へ流れ込む電流Ｉ（ｔ）は下の式（３）によって
与えられ、ここでは下の式（４）が当てはまる。容量Ｃ
xp、Ｃxn、Ｃyp、およびＣynは、共振器電極４２に関す
るｘｐ、ｘｎ、ｙｐ、およびｙｎ電極４６の容量であ
る。角周波数ωUxp 、ωUxn 、ωUyp 、およびωUyn は
対応するＵに関連するものであり、典型的には２ω以下
であり、ここでωは共振器振動周波数である。記号ＫI
は定数を示す。駆動電圧と結果生じる電流との位相差は
重要ではなく、下の等式（３）、（４）では無視してい
る。容量は下の式（５）で与えられ、ここでｄi および
ｄq の高位を含む項は省略されている。高位の項の影響
は後続の処理演算において考慮されている。数量Ｃ
o は、共振器が励起されていない際の電極対の容量であ
り、ｄi およびｄq はそれぞれ、共振器が励起されてい
ない際の共振器電極４２と電極４６との間の間隙によっ
て除算される同相および直角位相モードの最大曲げ振幅
であり、θは同相の定在波の波腹とｘ軸との間の角度で
あり、ωは共振器の振動の角周波数であり、φは任意位
相角である。
【００３１】
【数３】
【００３２】容量のための式を電流に関する等式に代入
し、合計してＩを得ると下の式（６）が得られる。電流
Ｉ（ｔ）は増幅器デマルチプレクサ４４によって電圧Ｖ
（ｔ）に変換され、これは下の式（７）のとおりであ
り、ここでＫV およびＫF は定数であり、さらに下の式
（８）および式（９）のとおりである。信号Ｒx （ｔ）
およびＲy （ｔ）は、Ｖ（ｔ）に適用される別個の演算
からなるデマルチプレクシングプロセスからの望ましい
出力である。なぜなら、それらの信号は定在波パラメー
タｄi 、ｄq 、θ−θr 、ω、およびφを含むからであ
る。
し、合計してＩを得ると下の式（６）が得られる。電流
Ｉ（ｔ）は増幅器デマルチプレクサ４４によって電圧Ｖ
（ｔ）に変換され、これは下の式（７）のとおりであ
り、ここでＫV およびＫF は定数であり、さらに下の式
（８）および式（９）のとおりである。信号Ｒx （ｔ）
およびＲy （ｔ）は、Ｖ（ｔ）に適用される別個の演算
からなるデマルチプレクシングプロセスからの望ましい
出力である。なぜなら、それらの信号は定在波パラメー
タｄi 、ｄq 、θ−θr 、ω、およびφを含むからであ
る。
【００３３】
【数４】
【００３４】信号Ｒx （ｔ）およびＲy （ｔ）を含む信
号Ｓx （ｔ）およびＳy （ｔ）は、Ｓx （ｔ）に対して
演算Ｏx を、Ｓy （ｔ）に対して演算Ｏy を行なうこと
で増幅器デマルチプレクサ４４によって抽出される。増
幅器デマルチプレクサ４４のデマルチプレクサ部分の動
作原理は、電圧Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖ
cx（ｔ）、およびＶcy（ｔ）の形ならびにωxr、ωyr、
ψxr、およびψyrの値に依存する。
号Ｓx （ｔ）およびＳy （ｔ）は、Ｓx （ｔ）に対して
演算Ｏx を、Ｓy （ｔ）に対して演算Ｏy を行なうこと
で増幅器デマルチプレクサ４４によって抽出される。増
幅器デマルチプレクサ４４のデマルチプレクサ部分の動
作原理は、電圧Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖ
cx（ｔ）、およびＶcy（ｔ）の形ならびにωxr、ωyr、
ψxr、およびψyrの値に依存する。
【００３５】周波数分割多重化では、Ｖmxr （ｔ）、Ｖ
myr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、およびＶ cy（ｔ）はすべて定
数に等しく、ωxr、ωyr、および｜ωxr−ωyr｜は、ほ
ぼ６ωより大きく、ψxrおよびψyrは任意定数である。
定在波パラメータを含む信号Ｒx （ｔ）およびＲ
y （ｔ）は、Ｖ（ｔ）の２つの積復調を行なうことによ
って得られ、一方はｃｏｓ（ωxrｔ＋ψxr）に関して行
ない、他方はｃｏｓ（ωyrｔ＋ψyr）に関して行なわれ
る。正弦曲線以外の周期関数が用いられる場合は、復調
は周期関数の複製を用いて行なわれる。積復調は、入力
電圧を基準正弦曲線（または複製）で乗算し、その積を
低域フィルタ処理することからなり、低域フィルタの遮
断周波数は、ほぼ３ωである。上記のプロセスの結果は
信号ＳFDMx（ｔ）およびＳFDMy（ｔ）であり、これは下
の式（１０）のとおりであり、ここでＫ FDM は定数であ
る。Ｆx （ｔ）およびＦy （ｔ）の周波数スペクトルの
上限は、ほぼ３ωであるため、これらの数量はデマルチ
プレクシングプロセスによって消去される。
myr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、およびＶ cy（ｔ）はすべて定
数に等しく、ωxr、ωyr、および｜ωxr−ωyr｜は、ほ
ぼ６ωより大きく、ψxrおよびψyrは任意定数である。
定在波パラメータを含む信号Ｒx （ｔ）およびＲ
y （ｔ）は、Ｖ（ｔ）の２つの積復調を行なうことによ
って得られ、一方はｃｏｓ（ωxrｔ＋ψxr）に関して行
ない、他方はｃｏｓ（ωyrｔ＋ψyr）に関して行なわれ
る。正弦曲線以外の周期関数が用いられる場合は、復調
は周期関数の複製を用いて行なわれる。積復調は、入力
電圧を基準正弦曲線（または複製）で乗算し、その積を
低域フィルタ処理することからなり、低域フィルタの遮
断周波数は、ほぼ３ωである。上記のプロセスの結果は
信号ＳFDMx（ｔ）およびＳFDMy（ｔ）であり、これは下
の式（１０）のとおりであり、ここでＫ FDM は定数であ
る。Ｆx （ｔ）およびＦy （ｔ）の周波数スペクトルの
上限は、ほぼ３ωであるため、これらの数量はデマルチ
プレクシングプロセスによって消去される。
【００３６】
【数５】
【００３７】位相分割多重化では、ωxrおよびωyrは同
じ値ωo を有し、ωo は、ほぼ６ωより大きく、ψxr−
ψyrはπ／２ラジアンに等しい。信号ＳPDMx（ｔ）およ
びＳ PDMy（ｔ）は、ｃｏｓ（ω0 ｔ＋ψx ）に関して、
およびｃｏｓ（ω0 ｔ＋ψy）に関して（または用いら
れている周期関数の複製に関して）Ｖ（ｔ）の積復調を
行なうことによって得られる。これは下の式（１１）の
とおりであり、ここでＫPDM は定数である。
じ値ωo を有し、ωo は、ほぼ６ωより大きく、ψxr−
ψyrはπ／２ラジアンに等しい。信号ＳPDMx（ｔ）およ
びＳ PDMy（ｔ）は、ｃｏｓ（ω0 ｔ＋ψx ）に関して、
およびｃｏｓ（ω0 ｔ＋ψy）に関して（または用いら
れている周期関数の複製に関して）Ｖ（ｔ）の積復調を
行なうことによって得られる。これは下の式（１１）の
とおりであり、ここでＫPDM は定数である。
【００３８】
【数６】
【００３９】時分割多重化の一形態では、ωxrおよびω
yrは同じ値ωo を有し、ωo は、ほぼ６ωより大きく、
ψxrおよびψyrは任意の数ψo に等しい。電圧Ｖ
mxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は０および１の値をとる
方形波に比例し、どの時点においてもこのうちの１つだ
けが１に等しく、「１」の値の持続時間は２π／ωの整
数倍に等しい。電圧Ｖcx（ｔ）およびＶcy（ｔ）ととも
に定数に等しい。信号ＳTDMx（ｔ）およびＳTDMy（ｔ）
は、ｃｏｓ（ω0 ｔ＋ψ0 ）（または複製）に関してＶ
（ｔ）の積復調を行ない、その後にＶmxr （ｔ）および
Ｖmyr （ｔ）で並列乗算を行なうことによって得られ
る。これは下の式（１２）のとおりであり、ここでＫ
TDM は定数である。Ｒx （ｔ）およびＲy （ｔ）はＶ
mxr （ｔ）およびＶmy r （ｔ）がゼロではない場合のみ
利用可能であることに注目されたい。
yrは同じ値ωo を有し、ωo は、ほぼ６ωより大きく、
ψxrおよびψyrは任意の数ψo に等しい。電圧Ｖ
mxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は０および１の値をとる
方形波に比例し、どの時点においてもこのうちの１つだ
けが１に等しく、「１」の値の持続時間は２π／ωの整
数倍に等しい。電圧Ｖcx（ｔ）およびＶcy（ｔ）ととも
に定数に等しい。信号ＳTDMx（ｔ）およびＳTDMy（ｔ）
は、ｃｏｓ（ω0 ｔ＋ψ0 ）（または複製）に関してＶ
（ｔ）の積復調を行ない、その後にＶmxr （ｔ）および
Ｖmyr （ｔ）で並列乗算を行なうことによって得られ
る。これは下の式（１２）のとおりであり、ここでＫ
TDM は定数である。Ｒx （ｔ）およびＲy （ｔ）はＶ
mxr （ｔ）およびＶmy r （ｔ）がゼロではない場合のみ
利用可能であることに注目されたい。
【００４０】
【数７】
【００４１】以下の場合にも（おそらく定数ＫTDM の値
を除く）、同じ結果が得られる。すなわち、Ｖ
mxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、およびＶ
cy（ｔ）が、０および１の値をとる方形波に比例し、ど
の時点においても方形波のうちの１つだけが１に等し
く、「１」の値の持続時間は２π／ωの整数倍に等しい
場合である。この動作モードは、強制駆動電圧Ｖ
cx（ｔ）Ｕxp（ｔ）、Ｖcx（ｔ）Ｕxn（ｔ）、Ｖ
cy（ｔ）Ｕyp（ｔ）、およびＶcy（ｔ）Ｕyn（ｔ）を完
全に互いに分離し、かつ励起電圧Ｖmxr （ｔ）ｃｏｓ
（ω0 ｔ＋ψ0 ）およびＶmyr （ｔ）ｃｏｓ（ω0 ｔ＋
ψ0 ）からも完全に分離するという点で望ましいかもし
れない。
を除く）、同じ結果が得られる。すなわち、Ｖ
mxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、およびＶ
cy（ｔ）が、０および１の値をとる方形波に比例し、ど
の時点においても方形波のうちの１つだけが１に等し
く、「１」の値の持続時間は２π／ωの整数倍に等しい
場合である。この動作モードは、強制駆動電圧Ｖ
cx（ｔ）Ｕxp（ｔ）、Ｖcx（ｔ）Ｕxn（ｔ）、Ｖ
cy（ｔ）Ｕyp（ｔ）、およびＶcy（ｔ）Ｕyn（ｔ）を完
全に互いに分離し、かつ励起電圧Ｖmxr （ｔ）ｃｏｓ
（ω0 ｔ＋ψ0 ）およびＶmyr （ｔ）ｃｏｓ（ω0 ｔ＋
ψ0 ）からも完全に分離するという点で望ましいかもし
れない。
【００４２】時分割多重化の別の形態では、ωo は０に
等しく、Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、お
よびＶcy（ｔ）は、０および１の値をとる方形波に比例
し、どの時点においても方形波のうちの１つだけが１に
等しく、「１」の値の持続時間は２π／ωの整数倍に等
しい。Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）にＶ（ｔ）を並
列演算で乗算すると、第１の形態の時分割多重化におい
て得られた結果と同じものが得られる。
等しく、Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、お
よびＶcy（ｔ）は、０および１の値をとる方形波に比例
し、どの時点においても方形波のうちの１つだけが１に
等しく、「１」の値の持続時間は２π／ωの整数倍に等
しい。Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）にＶ（ｔ）を並
列演算で乗算すると、第１の形態の時分割多重化におい
て得られた結果と同じものが得られる。
【００４３】符号分割多重化では、ωxr、ωyr、ψxr、
およびψyrはすべて０に等しく、Ｖ cx（ｔ）およびＶcy
（ｔ）は定数であり、Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）
は、−１／Ｔおよび１／Ｔの値の擬似ランダムシーケン
スをとり下の式（１３）の条件を満たす方形波に比例す
る。下の式（１３）では、添字ｉおよびｊは添字ｍｘ
ｒ、ｍｙｒ、ｃｘ、およびｃｙのいずれかを表わす。積
分時間間隔Ｔは２π／３ωより小さくなければならな
い。信号ＳCDMx（ｔ）およびＳCDMy（ｔ）は、Ｖ
mx r （ｔ）およびＶmyr （ｔ）に別々にＶ（ｔ）を乗算
し、次にＴにわたって積分することで得られ、これは下
の式（１４）のとおりであり、ここでＫTDM は定数であ
り、ｎは整数である。信号ＳCDMx（ｔ）およびＳ
CDMy（ｔ）が、Ｔの間隔における定在波パラメータに関
する情報を提供することに注目されたい。
およびψyrはすべて０に等しく、Ｖ cx（ｔ）およびＶcy
（ｔ）は定数であり、Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）
は、−１／Ｔおよび１／Ｔの値の擬似ランダムシーケン
スをとり下の式（１３）の条件を満たす方形波に比例す
る。下の式（１３）では、添字ｉおよびｊは添字ｍｘ
ｒ、ｍｙｒ、ｃｘ、およびｃｙのいずれかを表わす。積
分時間間隔Ｔは２π／３ωより小さくなければならな
い。信号ＳCDMx（ｔ）およびＳCDMy（ｔ）は、Ｖ
mx r （ｔ）およびＶmyr （ｔ）に別々にＶ（ｔ）を乗算
し、次にＴにわたって積分することで得られ、これは下
の式（１４）のとおりであり、ここでＫTDM は定数であ
り、ｎは整数である。信号ＳCDMx（ｔ）およびＳ
CDMy（ｔ）が、Ｔの間隔における定在波パラメータに関
する情報を提供することに注目されたい。
【００４４】
【数８】
【００４５】電圧Ｕx （ｔ）およびＵy （ｔ）は典型的
に３つの成分を含んでおり、これは下の式（１５）のと
おりであり、ここで添字ａ、ｑ、およびｒは振幅、直角
位相、および速度制御電圧を表わす。すべての適用例に
おいてこれらの成分を互いに分離する必要はない。しか
しながら、分離することが望ましい場合、下の式におい
て下の式（１６）に示される代入をすることができる。
このように代入することで、Ｖcx（ｔ）およびＶ
cy（ｔ）に強いられるいかなる制約も、またＶ
cax （ｔ）、Ｖcqx （ｔ）、Ｖcrx （ｔ）、Ｖ
cay （ｔ）、Ｖcqy （ｔ）、およびＶcr y （ｔ）にあて
はまる。たとえば、等式（２）は下の式（１７）とな
る。
に３つの成分を含んでおり、これは下の式（１５）のと
おりであり、ここで添字ａ、ｑ、およびｒは振幅、直角
位相、および速度制御電圧を表わす。すべての適用例に
おいてこれらの成分を互いに分離する必要はない。しか
しながら、分離することが望ましい場合、下の式におい
て下の式（１６）に示される代入をすることができる。
このように代入することで、Ｖcx（ｔ）およびＶ
cy（ｔ）に強いられるいかなる制約も、またＶ
cax （ｔ）、Ｖcqx （ｔ）、Ｖcrx （ｔ）、Ｖ
cay （ｔ）、Ｖcqy （ｔ）、およびＶcr y （ｔ）にあて
はまる。たとえば、等式（２）は下の式（１７）とな
る。
【００４６】
【数９】
【００４７】可能な時分割多重化構成の１つは、共振器
のたわみ速度と同期させた持続時間３２π／ωの１６個
のスロットのフレームである。多重化制御電圧は図３に
示されるとおりである。θr がθに等しい場合、ｘr 軸
は波腹軸と一致し、ｙr 軸は波節軸と一致する。ｙr 信
号成分を読出すのに８個のスロットが割当てられ、ｘr
信号成分を読出すのに４個のスロットが割当てられ、共
振器に振幅力、直角位相力、および速度力を与えるのに
それぞれ１個ずつのスロットが割当てられる。４ｋＨｚ
の振動周波数では、ｘr およびｙr 信号成分の読出はそ
れぞれ２ｋＨｚおよび１ｋＨｚの速度で利用可能とな
る。制御電圧は０．２５ｋＨｚの速度で印加されること
になる。
のたわみ速度と同期させた持続時間３２π／ωの１６個
のスロットのフレームである。多重化制御電圧は図３に
示されるとおりである。θr がθに等しい場合、ｘr 軸
は波腹軸と一致し、ｙr 軸は波節軸と一致する。ｙr 信
号成分を読出すのに８個のスロットが割当てられ、ｘr
信号成分を読出すのに４個のスロットが割当てられ、共
振器に振幅力、直角位相力、および速度力を与えるのに
それぞれ１個ずつのスロットが割当てられる。４ｋＨｚ
の振動周波数では、ｘr およびｙr 信号成分の読出はそ
れぞれ２ｋＨｚおよび１ｋＨｚの速度で利用可能とな
る。制御電圧は０．２５ｋＨｚの速度で印加されること
になる。
【００４８】一般的に、増幅器デマルチプレクサ４４か
ら出る信号Ｓx （ｔ）およびＳy （ｔ）は、下の式（１
８）の形を有し、ここで、ＫVxがＫV Ｖmx（ｔ）に等し
くＫ VyがＫV Ｖmy（ｔ）に等しい時分割多重化の場合を
除いて、ＫVxおよびＫVyは各々ＫV に等しい。
ら出る信号Ｓx （ｔ）およびＳy （ｔ）は、下の式（１
８）の形を有し、ここで、ＫVxがＫV Ｖmx（ｔ）に等し
くＫ VyがＫV Ｖmy（ｔ）に等しい時分割多重化の場合を
除いて、ＫVxおよびＫVyは各々ＫV に等しい。
【００４９】
【数１０】
【００５０】信号Ｓx （ｔ）およびＳy （ｔ）から定在
波パラメータを抽出するために、共振器の振動信号ｃｏ
ｓ（ωｔ＋φ）の安定した正確な複製が必要である。複
製は、複製発生器５２の電圧制御発振器から得られ、電
圧制御発振器は同相定在波波腹信号に位相同期させられ
ている。プロセスの第１のステップは、Ｓx （ｔ）およ
びＳy （ｔ）を、まず複製信号ｃｏｓ（ωr ｔ＋φr ）
で乗算し、この結果を低域フィルタ処理し、次に移相し
た複製ｓｉｎ（ωr ｔ＋φr ）で乗算し、その結果を低
域フィルタ処理することである。このプロセスの結果は
下の式（１９）に示され、ここでＫは定数である。
波パラメータを抽出するために、共振器の振動信号ｃｏ
ｓ（ωｔ＋φ）の安定した正確な複製が必要である。複
製は、複製発生器５２の電圧制御発振器から得られ、電
圧制御発振器は同相定在波波腹信号に位相同期させられ
ている。プロセスの第１のステップは、Ｓx （ｔ）およ
びＳy （ｔ）を、まず複製信号ｃｏｓ（ωr ｔ＋φr ）
で乗算し、この結果を低域フィルタ処理し、次に移相し
た複製ｓｉｎ（ωr ｔ＋φr ）で乗算し、その結果を低
域フィルタ処理することである。このプロセスの結果は
下の式（１９）に示され、ここでＫは定数である。
【００５１】
【数１１】
【００５２】次のステップは、Ｓix（ｔ）、Ｓ
iy（ｔ）、Ｓqx（ｔ）、およびＳqy（ｔ）の積の下の式
（２０）に示される組合せを形成することである。Ｌi
（ｔ）をエラー信号として、フェイズロックドループは
複製位相に固定することとなり、φrはφに等しく、ω
r はωに等しい。
iy（ｔ）、Ｓqx（ｔ）、およびＳqy（ｔ）の積の下の式
（２０）に示される組合せを形成することである。Ｌi
（ｔ）をエラー信号として、フェイズロックドループは
複製位相に固定することとなり、φrはφに等しく、ω
r はωに等しい。
【００５３】
【数１２】
【００５４】定在波配向角度とトラッキング角度との差
異θ−θr は下の等式（２１）とＳ ix（ｔ）およびＳiy
（ｔ）の符号とから定めることができる。数量Ｓ（ｔ）
はエラー信号として制御ループ内で用いることができ、
これはθr を生成し、平均してθをθr に等しくさせ、
ｄ／ｄｔ（θ−θr ）を０に等しくさせる。デジタル的
に合成されたトラッキング角度θr はｓｉｎθr および
ｃｏｓθr を生成するのに用いられ、ｓｉｎθr および
ｃｏｓθr はマルチプレクサ４８に供給される。どの時
点においてもθの実際の値は下の式（２２）によって与
えられる。
異θ−θr は下の等式（２１）とＳ ix（ｔ）およびＳiy
（ｔ）の符号とから定めることができる。数量Ｓ（ｔ）
はエラー信号として制御ループ内で用いることができ、
これはθr を生成し、平均してθをθr に等しくさせ、
ｄ／ｄｔ（θ−θr ）を０に等しくさせる。デジタル的
に合成されたトラッキング角度θr はｓｉｎθr および
ｃｏｓθr を生成するのに用いられ、ｓｉｎθr および
ｃｏｓθr はマルチプレクサ４８に供給される。どの時
点においてもθの実際の値は下の式（２２）によって与
えられる。
【００５５】
【数１３】
【００５６】Ｅ（ｔ）と特定された数との差異は、振幅
制御ループにおいてエラー信号として用いられ、このこ
とは、ｄi 2 ＋ｄq 2 に比例する、組合わされた同相お
よび直角位相定在波の総エネルギが特定の数に等しくな
るようにする。
制御ループにおいてエラー信号として用いられ、このこ
とは、ｄi 2 ＋ｄq 2 に比例する、組合わされた同相お
よび直角位相定在波の総エネルギが特定の数に等しくな
るようにする。
【００５７】数量Ｑ（ｔ）は直角位相制御ループにおい
てエラー信号として用いられ、この結果、直角位相定在
波振幅ｄq はゼロとなる。このループが閉鎖されると、
振幅制御ループは同相振幅ｄi を特定された値に保つ。
てエラー信号として用いられ、この結果、直角位相定在
波振幅ｄq はゼロとなる。このループが閉鎖されると、
振幅制御ループは同相振幅ｄi を特定された値に保つ。
【００５８】上の制御変数の使用が最適であることは証
明できる。当業者には、次善ではあるが実際的である制
御変数の選択肢が数多く存在することが明らかになるで
あろう。
明できる。当業者には、次善ではあるが実際的である制
御変数の選択肢が数多く存在することが明らかになるで
あろう。
【００５９】制御装置５０の出力は、θr の正弦および
余弦を伴う関数Ｕxp（ｔ）、Ｕxn（ｔ）、Ｕyp（ｔ）、
およびＵyn（ｔ）であり、これらはすべてマルチプレク
サ４８に供給される。
余弦を伴う関数Ｕxp（ｔ）、Ｕxn（ｔ）、Ｕyp（ｔ）、
およびＵyn（ｔ）であり、これらはすべてマルチプレク
サ４８に供給される。
【００６０】振動性回転センサに関するさらなる詳細
は、ここに引用により援用される１９９０年８月２８日
付のローパー・Ｊｒ（Loper, Jr.）他による米国特許第
４，９５１，５０８号に含まれる。
は、ここに引用により援用される１９９０年８月２８日
付のローパー・Ｊｒ（Loper, Jr.）他による米国特許第
４，９５１，５０８号に含まれる。
【図１】先行技術の振動性回転センサの構造を示す図で
ある。
ある。
【図２】この発明のための制御および読出電子部品のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】この発明の特定の実施例のための多重化制御信
号を示す図である。
号を示す図である。
１０ 振動性回転センサ １２ 外部部材 １４ 半球状の共振器 １６ 内部部材 ２０ 環状の強制駆動電極 ２２ 別個の強制駆動電極 ２４ ピックオフ電極 ２６ 軸 ３０ 内側の金属被覆された表面 ３２ 外側の金属被覆された表面 ３４ 半球状の共振器の縁 ４２ 共振器電極 ４３ ＤＣブロッキングキャパシタ ４４ 増幅器デマルチプレクサ ４６ ８個の電極 ４８ マルチプレクサ ５０ 制御装置 ５２ 複製発生器
フロントページの続き (72)発明者 ガイ・トーマス・バーティ アメリカ合衆国、91364 カリフォルニア 州、ウッドランド・ヒルズ、ブレンフォー ド・ストリート、22926 (72)発明者 チュン−ミン・リ アメリカ合衆国、93111 カリフォルニア 州、サンタ・バーバラ、バークレー・ロー ド、5537 (72)発明者 デイビッド・デクスター・リンチ アメリカ合衆国、93111 カリフォルニア 州、サンタ・バーバラ、バークレー・ロー ド、5442
Claims (46)
- 【請求項１】 振動性回転センサであって、 共振器を含み、前記共振器は回転的に対称で壁の薄い物
体であり、前記共振器は複数の定在波モードのうちの少
なくとも１つで振動することが可能であり、共振器上の
基準点に関する定在波の配向は配向角度によって特定さ
れ、１個または２個以上の電極が共振器の表面に装着さ
れ、前記１個または２個以上の電極は単一の出力ポート
に電気的に接続されており、前記振動性回転センサはさ
らに共振器の出力ポートに接続される入力ポートを有す
るセンシング電子部品を含み、前記センシング電子部品
は、共振器の出力ポートにおいて利用可能な共振器信号
から定在波の配向角度とトラッキング角度との差異の基
準を得、前記トラッキング角度は共振器上の基準点に関
してである、振動性回転センサ。 - 【請求項２】 信号和Ｖx （ｔ）Ｒx （ｔ）＋Ｖ
y （ｔ）Ｒy （ｔ）は、共振器信号に存在する信号間に
おける和であり、Ｖx （ｔ）およびＶy （ｔ）は時間ｔ
の予め定められた関数であり、Ｒx （ｔ）およびＲ
y （ｔ）は、時間と、定在波の配向角度とトラッキング
角度との差異Δθと、１つまたは２つ以上の定在波の他
のパラメータとの関数であり、センシング電子部品は、
共振器信号に対して演算Ｏx およびＯy を別個に行な
い、それぞれＲx （ｔ）およびＲy （ｔ）のスケーリン
グされたものを得る、請求項１に記載の振動性回転セン
サ。 - 【請求項３】 Ｏx は、角周波数ωx および位相ψx の
周期関数の複製に共振器信号を乗算するステップと、そ
の後に低域フィルタ処理するステップとを含み、Ｏ
y は、角周波数ωy および位相ψy の周期関数の複製に
共振器信号を乗算するステップと、その後低域フィルタ
処理するステップとを含み、ωx 、ψx 、ωy 、および
ψy の値は予め定められている、請求項２に記載の振動
性回転センサ。 - 【請求項４】 Ｏx は、角周波数ωo および位相ψo の
周期関数の複製に共振器信号を乗算するステップと、そ
の後に低域フィルタ処理するステップとを含み、Ｏ
y は、位相（ψ0 ＋π／２）の周期関数の複製に共振器
信号を乗算するステップと、その後に低域フィルタ処理
するステップとを含み、ωo およびψo の値は予め定め
られている、請求項２に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項５】 Ｏx は、Ｖmxr （ｔ）に共振器信号を乗
算するステップを含み、Ｏy は、Ｖmyr （ｔ）に共振器
信号を乗算するステップを含み、Ｖmxr （ｔ）およびＶ
myr （ｔ）は、０および１の値をとる、予め定められた
方形波の時間の関数に比例し、前記方形波の関数は同時
に１に等しくはない、請求項２に記載の振動性回転セン
サ。 - 【請求項６】 （１）Ｏx は、（ａ）周期関数の複製に
共振器信号を乗算するステップと、その後に低域フィル
タ処理するステップと、（ｂ）Ｖmxr （ｔ）で乗算する
ステップとを含み、（２）Ｏy は、（ａ）周期関数の複
製に共振器信号を乗算するステップと、その後に低域フ
ィルタ処理するステップと、（ｂ）Ｖ myr （ｔ）で乗算
するステップとを含み、周期信号の複製はωo の角周波
数および位相ψo を有し、ωo およびψo の値は予め定
められており、Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は、０
および１の値をとる、予め定められた方形波の時間の関
数に比例し、前記方形波の関数は同時に１に等しくはな
い、請求項２に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項７】 Ｏx は、共振器信号をＶmxr （ｔ）で乗
算して、その後に予め定められた時間Ｔにわたって積分
するステップとを含み、Ｏy は、共振器信号をＶ
myr （ｔ）で乗算して、その後に時間Ｔにわたって積分
するステップとを含み、Ｖmxr （ｔ）およびＶ
myr （ｔ）は、時間Ｔの間、−１および１の値のシーケ
ンスをとる、方形波の時間の関数に比例する、請求項２
に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項８】 Ｒx （ｔ）およびＲy （ｔ）は下の等式
（１）によって得られ、ここでｄi およびｄq はそれぞ
れ同相および直角位相振動モードの曲げ振幅であり、ω
は共振器の振動の角周波数であり、φは振動の位相であ
る、請求項２に記載の振動性回転センサ。 【数１】 - 【請求項９】 振動性回転センサであって、 前記共振器が装着されるハウジングをさらに含み、前記
ハウジングは前記１個または２個以上の共振器電極に極
めて近接する複数の装着された電極を有し、前記振動性
回転センサはさらに電圧Ｖx1（ｔ）を第１のハウジング
電極に供給し、電圧Ｖy2（ｔ）を第２のハウジング電極
に供給する駆動電子部品を含み、Ｖx1（ｔ）は電圧成分
Ｖmxr （ｔ）ｃｏｓ（２θr ）Ｆ（ωxrｔ＋ψxr）およ
びＶmyr （ｔ）ｓｉｎ（２θr ）Ｆ（ωyrｔ＋ψyr）を
含み、Ｖy2（ｔ）は電圧成分Ｖmxr （ｔ）ｓｉｎ（２θ
r ）Ｆ（ωxrｔ＋ψxr）およびＶmyr （ｔ）ｃｏｓ（２
θr ）Ｆ（ωyrｔ＋ψyr）を含み、Ｖmxr （ｔ）および
Ｖmyr （ｔ）は時間ｔの予め定められた関数であるか、
または定数であり、θr はトラッキング角度であり、Ｆ
（ωｔ＋ψ）は、周波数がωであり位相がψである、時
間ｔの周期関数であり、ωxr、ψxr、ωyr、およびψyr
の値は予め定められており、Ｖmxr （ｔ）Ｆ（ωxrｔ＋
ψxr）およびＶ myr （ｔ）Ｆ（ωyrｔ＋ψyr）は共振器
の定在波ダイナミックスに何ら重要な影響を及ぼさな
い、請求項１に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項１０】 Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は定
数であり、ωxr、ω yr、および｜ωxr−ωyr｜は、ほぼ
６ωより大きく、ωは共振器の振動の角周波数である、
請求項９に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項１１】 Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は定
数であり、ωxrおよびωyrは予め定められた値ωo に等
しく、ψxr−ψyrはπ／２ラジアンに等しく、ωo は、
ほぼ６ωより大きく、ωは共振器の振動の角周波数であ
る、請求項９に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項１２】 ωxr、ωyr、ψxr、およびψyrは０に
等しく、Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は、０および
１の値をとる、第１および第２の方形波の時間の関数に
それぞれ比例し、前記第１および第２の方形波の関数は
同時に１に等しくはない、請求項９に記載の振動性回転
センサ。 - 【請求項１３】 ωxrおよびωyrは予め定められた値ω
o に等しく、ψxrおよびψyrは予め定められた値ψo に
等しく、Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は、０および
１の値をとる、第１および第２の方形波の関数にそれぞ
れ比例し、ω o は、ほぼ６ωより大きく、ωは共振器の
振動の角周波数であり、前記第１および第２の方形波の
関数は同時に１に等しくはない、請求項９に記載の振動
性回転センサ。 - 【請求項１４】 ωxr、ωyr、ψxr、およびψyrは０に
等しく、Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は、−１およ
び１の値の擬似ランダムシーケンスをとる、第１および
第２の方形波の関数にそれぞれ比例する、請求項９に記
載の振動性回転センサ。 - 【請求項１５】 Ｖx1（ｔ）およびＶy2（ｔ）はまた、
電圧成分Ｖcx（ｔ）Ｕx1（ｔ）およびＶcy（ｔ）Ｕ
y2（ｔ）をそれぞれ含み、数量Ｖcx（ｔ）およびＶ
cy（ｔ）は、時間ｔの関数であるか、または定数であ
り、前記電圧成分Ｖcx（ｔ）Ｕx1（ｔ）およびＶ
cy（ｔ）Ｕy2（ｔ）は、共振器上に力が付与されること
につながる、請求項９に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項１６】 Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖ
cx（ｔ）、およびＶcy（ｔ）は定数であり、ωxr、
ωyr、および｜ωxr−ωyr｜は、ほぼ６ωより大きく、
ωは共振器の振動の角周波数である、請求項１５に記載
の振動性回転センサ。 - 【請求項１７】 Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖ
cx（ｔ）、およびＶcy（ｔ）は定数であり、ωxrおよび
ωyrは予め定められた数ωo に等しく、ψxr−ψ yrはπ
／２ラジアンに等しく、ωo は、ほぼ６ωより大きく、
ωは共振器の振動の角周波数である、請求項１５に記載
の振動性回転センサ。 - 【請求項１８】 ωxr、ωyr、ψxr、およびψyrは０に
等しく、Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、お
よびＶcy（ｔ）は、０および１の値をとる、第１、第
２、第３、および第４の方形波の時間の関数にそれぞれ
比例し、前記第１、第２、第３、および第４の方形波の
関数は同時に１に等しくはない、請求項１５に記載の振
動性回転センサ。 - 【請求項１９】 ωxrおよびωyrは予め定められた値ω
o に等しく、ψxrおよびψyrは予め定められた値ψo に
等しく、Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖcx（ｔ）、お
よびＶcy（ｔ）は、０および１の値をとる、第１、第
２、第３、および第４の方形波の時間の関数にそれぞれ
比例し、ωo は、ほぼ６ωより大きく、ωは共振器の振
動の角周波数であり、前記第１、第２、第３、および第
４の方形波の関数は同時に１に等しくはない、請求項１
５に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項２０】 Ｖx1（ｔ）はまた、電圧成分Ｖ
cax （ｔ）Ｕax1 （ｔ）、Ｖcqx （ｔ）Ｕqx1 （ｔ）、
およびＶcrx （ｔ）Ｕrx1 （ｔ）を含み、Ｖy2（ｔ）は
また、電圧成分Ｖcay （ｔ）Ｕay2 （ｔ）、Ｖ
cqy （ｔ）Ｕqy2 （ｔ）、およびＶcry （ｔ）Ｕ
ry2 （ｔ）を含み、ωx 、ωy 、ψx 、およびψy は０
に等しく、Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、Ｖ
cax （ｔ）、Ｖcqx （ｔ）、Ｖcrx （ｔ）、Ｖ
cay （ｔ）、Ｖcqy （ｔ）、およびＶcry （ｔ）は、０
および１の値をとる、第１、第２、第３、第４、第５、
第６、第７、および第８の方形波の時間の関数にそれぞ
れ比例し、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、
第７、および第８の方形波の関数は同時に１に等しくは
ない、請求項１５に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項２１】 Ｖx1（ｔ）はまた、電圧成分Ｖ
cax （ｔ）Ｕax1 （ｔ）、Ｖcqx （ｔ）Ｕqx1 （ｔ）、
およびＶcrx （ｔ）Ｕrx1 （ｔ）を含み、Ｖy2（ｔ）は
また、電圧成分Ｖcay （ｔ）Ｕay2 （ｔ）、Ｖ
cqy （ｔ）Ｕqy2 （ｔ）、およびＶcry （ｔ）Ｕ
ry2 （ｔ）を含み、ωx およびωy は予め定められた値
ωoに等しく、ψx およびψy は予め定められた値ψo
に等しく、ωo は、ほぼ６ωより大きく、ωは共振器の
振動の角周波数であり、Ｖmxr （ｔ）、Ｖmyr （ｔ）、
Ｖcax （ｔ）、Ｖcqx （ｔ）、Ｖcrx （ｔ）、Ｖ
cay （ｔ）、Ｖcqy （ｔ）、およびＶcry （ｔ）は、０
および１の値をとる、第１、第２、第３、第４、第５、
第６、第７、および第８の方形波の時間の関数にそれぞ
れ比例し、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、
第７、および第８の方形波の関数は同時に１に等しくは
ない、請求項１５に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項２２】 ωxr、ωyr、ψxr、およびψyrは０に
等しく、Ｖmxr （ｔ）およびＶmyr （ｔ）は、−１およ
び１の値の擬似ランダムシーケンスをとる、第１および
第２の方形波の時間の関数にそれぞれ比例し、Ｖ
cx（ｔ）およびＶcy（ｔ）は定数である、請求項１５に
記載の振動性回転センサ。 - 【請求項２３】 振動性回転センサであって、 前記共振器が装着されるハウジングをさらに含み、前記
ハウジングは前記１個または２個以上の共振器電極に極
めて近接する複数の装着された電極を有し、前記振動性
回転センサはさらに１個または２個以上のハウジング電
極に制御電圧を供給する駆動電子部品を含み、前記駆動
電子部品はトラッキング角度を生じ、前記駆動電子部品
は、トラッキング角度が定数に等しくなるか、または複
数の変数のうちの１つまたは２つ以上の変数の関数に等
しくなるようにさせ、前記複数の変数は、時間、定在波
の配向、および外部から得られる変数を含む、請求項１
に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項２４】 振動性回転センサであって、 前記共振器が装着されるハウジングをさらに含み、前記
ハウジングは前記１個または２個以上の共振器電極に極
めて近接する複数の装着された電極を有し、前記振動性
回転センサはさらに１個または２個以上のハウジング電
極に制御電圧を供給する駆動電子部品を含み、前記駆動
電子部品はトラッキング角度を生じ、前記駆動電子部品
は、トラッキング角度を配向角度とトラッキング角度と
の差異に加算することによって定在波の配向角度を定め
る、請求項１に記載の振動性回転センサ。 - 【請求項２５】 単一の出力ポートに接続される１個ま
たは２個以上の電極を有する共振器と、前記共振器電極
に極めて近接する複数の電極を有するハウジングとを含
む振動性回転センサを制御しかつ読出すための方法であ
って、前記共振器は１つまたは２つ以上の定在波モード
において振動することが可能であり、各定在波モードは
複数のパラメータによって規定され、共振器上の基準点
に関する定在波の配向は配向角度によって特定され、前
記方法は （ａ） 共振器上の基準点に関してトラッキング角度を
特定するステップと、 （ｂ） 前記トラッキング角度の関数である複数の駆動
電圧を発生するステップと、 （ｃ） 駆動電圧を複数のハウジング電極の各々に印加
するステップと、 （ｄ） 定在波の配向角度とトラッキング角度との差異
を、共振器の出力ポートに現われる共振器信号に対して
演算を行なうことによって定めるステップとを含む、方
法。 - 【請求項２６】 各駆動電圧は第１の励起電圧および第
２の励起電圧を含み、前記第１および第２の励起電圧の
周波数スペクトルは分離された周波数帯域に制限され
る、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 異なる駆動電圧の数は２つであり、各
駆動電圧は第１の励起電圧および第２の励起電圧を含
み、各励起電圧は予め定められた周波数および予め定め
られた位相を有する、時間の周期関数であり、前記第１
および第２の励起電圧の周波数は同じであり、位相は４
分の１サイクルだけ異なる、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２８】 各駆動電圧は第１の励起電圧および第
２の励起電圧を含み、前記第１および第２の励起電圧の
各々は、０および１の値をとる独自の方形波に比例し、
どの時点においても方形波のうちの１つだけが１の値を
とる、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２９】 各駆動電圧は第１の励起電圧および第
２の励起電圧を含み、前記第１および第２の励起電圧の
各々は、予め定められた周波数および位相を有する周期
関数と、０および１の値をとる独自の方形波との積に比
例し、どの時点においても方形波のうちの１つだけが１
の値をとる、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３０】 各駆動電圧は第１の励起電圧および第
２の励起電圧を含み、前記第１および第２の励起電圧の
各々は、予め定められた擬似ランダムシーケンスに従っ
て−１および１の値をとる独自の方形波に比例する、請
求項２５に記載の方法。 - 【請求項３１】 各駆動電圧は第１の励起電圧および第
２の励起電圧を含み、前記第１の励起電圧はトラッキン
グ角度の２倍の余弦に等しい乗法的因子を含み、前記第
２の励起電圧はトラッキング角度の２倍の正弦に等しい
乗法的因子を含む、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３２】 少なくとも２つの駆動電圧の各々は、
第１の励起電圧、第２の励起電圧、および強制駆動電圧
を含み、前記第１および第２の励起電圧の周波数スペク
トルは分離された周波数帯域に制限され、前記強制駆動
電圧の周波数スペクトルは、前記第１および第２の励起
電圧に関連する周波数帯域から分離された周波数帯域に
制限される、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３３】 異なる駆動電圧の数は２つであり、各
駆動電圧は第１の励起電圧、第２の励起電圧、および強
制駆動電圧を含み、前記第１および第２の励起電圧の各
々は、予め定められた周波数および予め定められた位相
を有する周期関数であり、前記第１および第２の励起電
圧の周波数は同じであり、位相は４分の１サイクルだけ
異なり、前記強制駆動電圧の周波数スペクトルは、前記
第１および第２の励起電圧の周波数から分離された周波
数帯域に制限される、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３４】 少なくとも２つの駆動電圧の各々は、
第１の励起電圧、第２の励起電圧、および強制駆動電圧
を含み、前記第１および第２の励起電圧の各々は、０お
よび１の値をとる独自の方形波に比例し、各強制駆動電
圧は、０および１の値をとる方形波に比例する乗法的因
子を含み、どの時点においても、前記励起電圧および強
制駆動電圧に関連する方形波のうちの１つだけが１の値
をとる、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３５】 少なくとも２つの駆動電圧の各々は、
第１の励起電圧、第２の励起電圧、および強制駆動電圧
を含み、前記第１および第２の励起電圧の各々は、予め
定められた周波数および予め定められた位相を有する周
期関数と、０および１の値をとる独自の方形波との積に
比例し、各強制駆動電圧は、０および１の値をとる方形
波に比例する乗法的因子を含み、どの時点においても、
前記励起電圧および強制駆動電圧に関連する方形波のう
ちの１つだけが１の値をとる、請求項２５に記載の方
法。 - 【請求項３６】 少なくとも２つの駆動電圧の各々は、
第１の励起電圧、第２の励起電圧、および強制駆動電圧
を含み、前記第１および第２の励起電圧の各々は、予め
定められた擬似ランダムシーケンスに従って−１および
１の値をとる独自の方形波に比例し、前記強制駆動電圧
の周波数スペクトルは、前記励起電圧に関連する周波数
帯域から分離された周波数帯域に制限される、請求項２
５に記載の方法。 - 【請求項３７】 共振器信号は、定在波のパラメータお
よびトラッキング角度の関数である２つの成分の和であ
り、ステップ（ｄ）は （ｄ１） 前記共振器信号から２つの成分の各々を抽出
するステップと、 （ｄ２） １つの定在波の配向角度とトラッキング角度
との差異を、前記２つの成分に対して演算を行なうこと
によって定めるステップとを含む、請求項２５に記載の
方法。 - 【請求項３８】 前記２つの成分は分離された周波数帯
域を占め、 各成分は、共振器信号に対して、前記分離された周波数
帯域を区別する演算を行なうことによって抽出される、
請求項３７に記載の方法。 - 【請求項３９】 前記２つの成分は、周波数が同じで位
相が４分の１サイクルだけ異なる、時間の周期関数であ
り、各成分は、共振器信号に対して、前記２つの成分の
位相を区別する演算を行なうことによって抽出される、
請求項３７に記載の方法。 - 【請求項４０】 前記２つの成分は異なる時間において
共振器信号に存在し、各成分は、共振器信号に対して、
前記異なる時間を区別する演算を行なうことによって抽
出される、請求項３７に記載の方法。 - 【請求項４１】 前記２つの成分は０および１の擬似ラ
ンダムシーケンスであり、２つの擬似ランダムシーケン
スの交差相関関係は０に等しく、各成分は、共振器信号
に対して、前記２つの擬似ランダムシーケンスを区別す
る演算を行なうことによって抽出される、請求項３７に
記載の方法。 - 【請求項４２】 前記２つの成分の各々は、２つの項の
和であり、一方の項は配向角度とトラッキング角度との
差異の正弦を含み、他方の項は配向角度とトラッキング
角度との差異の余弦を含む、請求項３７に記載の方法。 - 【請求項４３】 方法であって （ｅ） トラッキング角度が定数に等しくなるか、また
は複数の変数のうちの１つまたは２つ以上の変数の関数
に等しくなるようにさせるステップをさらに含み、前記
複数の変数は、時間、定在波の配向、および外部から得
られる変数を含む、請求項３７に記載の方法。 - 【請求項４４】 方法であって （ｆ） トラッキング角度を配向角度とトラッキング角
度との測定された差異に加算することによって配向角度
を計算するステップをさらに含む、請求項４３に記載の
方法。 - 【請求項４５】 請求項２５に記載の方法を実行するた
めの装置。 - 【請求項４６】 請求項３７に記載の方法を実行するた
めの装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US08/802,009 US5801310A (en) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | Vibratory rotation sensor with whole-angle tracking |
| US08/802009 | 1997-02-18 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03492898A Expired - Lifetime JP4100752B2 (ja) | 1997-02-18 | 1998-02-17 | 振動性回転センサ、これを制御し読出すための方法、およびその方法を実行するための装置 |
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|---|---|
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| US5983719A (en) * | 1997-07-31 | 1999-11-16 | Litton Systems, Inc. | Low quantization method and apparatus for vibratory rotation sensors |
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