JPS5860213A - Device and method of detecting physical characteristic - Google Patents

Device and method of detecting physical characteristic

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JPS5860213A
JPS5860213A JP57097491A JP9749182A JPS5860213A JP S5860213 A JPS5860213 A JP S5860213A JP 57097491 A JP57097491 A JP 57097491A JP 9749182 A JP9749182 A JP 9749182A JP S5860213 A JPS5860213 A JP S5860213A
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JP
Japan
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dipole
signal
output
input terminal
output terminal
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JP57097491A
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Japanese (ja)
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ア−ネスト・カ−ル・ヴイトケ
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Singer Co
Original Assignee
Singer Co
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P15/09Measuring 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 piezoelectric pick-up

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computer And Data Communications (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物理的緒特性を検出する装置に関する。特に
、本発明は、角速度、線形加速度、磁場の向き、電場の
向き、及び気流データのようなパラメータを検出しうる
装置に関する。現在、上揚のパラメータを計測し5る多
検出装置、すなわち、マルチセンナが存在する。この具
体的装置は、1980年4月16日にロー2ンド ピッ
トマンに対し発行された。「多検出装置及び多検出のた
めの諸装置」に対する米国特許紅茶41)?7787号
KN示されている。この特許証に基づきその一部の詳細
を以下に述べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for detecting physical characteristics. In particular, the present invention relates to a device capable of detecting parameters such as angular velocity, linear acceleration, magnetic field orientation, electric field orientation, and airflow data. Currently, there are multi-sensor devices, ie, multisensors, that measure the parameters of lift. This specific device was issued to Rowland Pitman on April 16, 1980. U.S. Patent No. 41) for “Multiple Detection Apparatus and Apparatus for Multiple Detection”? No. 7787 KN is shown. Based on this patent, some details are described below.

第1図は、装置10及び適当な復調装置12を示す。装
置ioは、基本的に圧電物質によシ牌成されL@の双極
チェ6を震成する。径方向に延び九2本のアームを有す
る(口)転軸14から成る。物理的変化が加えられた時
、その2本のアーム社撓み、この撓みの程度に応じる圧
電気による起電力を生じる。その出力は、すべり環購造
によりマルチセンナから取出される(図示せず)。
FIG. 1 shows a device 10 and a suitable demodulator 12. FIG. The device io is basically made of piezoelectric material and vibrates a bipolar check 6 of L@. It consists of a rolling shaft 14 extending in the radial direction and having 92 arms. When a physical change is applied, the two arms deflect, producing a piezoelectric electromotive force corresponding to the degree of this deflection. Its output is taken from the multisenna by means of a sliding ring (not shown).

上述のマルチセンサは、モータ回転軸の周りに圧電気発
生素子を(ロ)転させることにょシ速度及び−形加速度
を検出する。ピエゾ電気発生装置を適当に結合すること
により、それらの装置の諸応答はPJr望の入力に対し
最小化され、所望の出力に対し最大化される。軸が回転
している時、双極子の表面に発生する。加えられたいず
れかの加速度。
The multi-sensor described above detects the speed and negative acceleration by rotating the piezoelectric generating element around the motor rotation axis. By properly coupling the piezoelectric generators, their responses can be minimized for a desired input and maximized for a desired output. It occurs on the surface of the dipole when the axis is rotating. Any acceleration applied.

すなわち、加速度センナの場合の線形加速度、または回
転速度センサの場合のコリオリ加速度は。
That is, the linear acceleration in the case of an acceleration sensor or the Coriolis acceleration in the case of a rotational speed sensor.

cas(ωat)を乗じられ、その加えられた加速度に
大きさが比例する旋回転数信号を発生する。ここで、0
口は旋回角速度でおる。しかし、2倍の外乱入力が発生
し、旋回転数(2ω−)が加えられるときは、所望入力
から区別できない、旋回転数出力信号を発生するであろ
う。ベアリングに欠陥及び不完全さがあれば、それは、
回転機購により変調される加速度及び角速度を生む虞れ
があり。
cas(ωat) to produce a rotational speed signal whose magnitude is proportional to the applied acceleration. Here, 0
The mouth closes at the angular velocity of rotation. However, when a twice the disturbance input occurs and a rotational speed (2ω-) is added, it will produce a rotational speed output signal that is indistinguishable from the desired input. If there are any defects or imperfections in the bearing, it is
There is a risk of generating acceleration and angular velocity that are modulated by the rotating machine.

かつ、出力に重着なエラーを生む。マルチセンサが単一
の双極子から購成されている場合には、これらの擬似信
号を補償する有効な方法がない。
Moreover, it produces errors that are important to the output. If multiple sensors are purchased from a single dipole, there is no effective way to compensate for these spurious signals.

第1図の装置は2倍の外乱旋回転数から目的とする入力
信号を識別する能力が与えられていないので、そのマル
チセンナは、これまで幅広く応用されなかった。したが
って、本発明の目指すところは、mtつた出力信号を生
ずる可能性のめるベアリング−ノイズ及びその他の誤差
の影響を受けないマルチセンサの基本原理を利用するこ
とである。
Since the device of FIG. 1 is not provided with the ability to discriminate the desired input signal from twice the disturbance rotation speed, the multisenna has not been widely applied. Therefore, it is an aim of the present invention to utilize the basic principles of multi-sensors that are not susceptible to bearing noise and other errors that can result in mt-skew output signals.

本発明は、米国特許証第419’Z787号に洲示され
たマルチセンサの欠陥を、第1の双極子に対し直角に配
設された第2の双極子を組込むことにより、克服する。
The present invention overcomes the deficiencies of the multi-sensor disclosed in US Pat. No. 419'Z787 by incorporating a second dipole disposed perpendicular to the first dipole.

便宜的に、第1の双極子を実双極子と名付け、第2の双
極子を仮想双極子と名付ける。これらの双極子は回転座
標系の指標である。追加され友、すなわち、仮想双極子
は、復調すれば、最初にマルチセンナに与えられた情報
の正確な再需成を可能とする追加情報源を提供、する。
For convenience, the first dipole is named a real dipole, and the second dipole is named a virtual dipole. These dipoles are indicators of a rotating coordinate system. The added companion, ie, the virtual dipole, provides an additional source of information that, when demodulated, allows for accurate reconstitution of the information originally provided to the multisenna.

本発明をその他の目的とともにより良く理解するために
、株付図免に関連してなされた以下の説明を参照せよ、
参照範囲は特許請求の範囲において指摘されるであろう
For a better understanding of the invention, as well as other objects, please refer to the following explanation made in connection with the stock illustration:
Reference ranges will be pointed out in the claims.

本発明及びこの発明の一部を成す復調回路が第2図に図
示される。改良され九マルチセンサ20は、第1図に示
された。先行技術に係るマルチセンナlOとほとんど同
一である。マルチセンサ20は、圧電物質から成9軸2
8に装着された21IiIの双極子22及び24を有す
る。マルチセンサ20の機構上の細部は、その構成の目
的において、1個の双極子を有するマルチセンサの機構
上の細部と同様である。そのi溝上の細部社米国特許鉦
第4.19?787号中で完全に明らかにされているの
で、この明細書においては繰り返さない。
The invention and the demodulation circuit forming part of the invention are illustrated in FIG. A modified nine multi-sensor 20 is shown in FIG. Almost identical to the prior art multi-senna lO. The multi-sensor 20 is made of piezoelectric material and has 9 axes 2
It has 21IiI dipoles 22 and 24 mounted on 8. The mechanical details of the multi-sensor 20 are similar for purposes of its construction to those of a multi-sensor with a single dipole. The details on the i-groove are fully disclosed in U.S. Patent No. 4.19-787 and will not be repeated herein.

第29は、また、ブロック線図の形ちで、信号を復調−
j8のに必要な回路を図示する。その復調過程は、若干
の相違はあるが、L@の双極子を有するマルチセンサに
ついて使用されたものと同僚である。その復調過程は、
更に詳しく明らかにされるであろう。
No. 29 also demodulates the signal in the form of a block diagram.
The circuit required for j8 is illustrated. The demodulation process is similar to that used for multisensors with dipoles of L@, with some differences. The demodulation process is
Further details will be revealed.

以下の解析は、 2filの双極子を有するマルチセン
サの動作を理解するために必要でらる。
The following analysis is necessary to understand the operation of a multi-sensor with a 2fil dipole.

時間1−0において位相角φを有する振幅AKついて、
マルチセンサのXY平面における角速度ω。のサイア曲
線を描くような外乱を仮定すれば、その外乱の振幅は以
下の式により与えられる。すなわち。
For the amplitude AK with phase angle φ at time 1-0,
Angular velocity ω of the multi-sensor in the XY plane. Assuming a disturbance that draws a sire curve, the amplitude of the disturbance is given by the following equation. Namely.

D=A■(ω、を十φ)(1) その外乱がセンサのX軸に対し角θの線の方向に生ずる
ものとすれば、X軸方向の外乱は、D!”DQIIθ 
            (2)となる。まfcs’r
軸方向の外乱は。
D=A■ (ω, is 1φ) (1) If the disturbance occurs in the direction of the line at an angle θ with respect to the X-axis of the sensor, the disturbance in the X-axis direction is D! “DQIIθ
(2) becomes. Mafcs'r
The axial disturbance is.

D、=D虐θ             (3)となる
D,=D θ (3).

外乱のX軸方向成分について方程式l及び2を結合し、
外乱のY軸方向成分について方程式l及び8tl−結合
し、それを整理すると。
Combining equations l and 2 for the X-axis component of the disturbance,
Equations l and 8tl for the Y-axis component of the disturbance are combined and rearranged.

nx=(■(ω、t+φ+θ)十億(ω、t+φ−θ)
)  (4)D! =ム(dn(ωB1+φ+θ)−t
h(ω、1+φ−θ))    (5)が与えられる。
nx=(■(ω, t+φ+θ) billion(ω, t+φ−θ)
) (4) D! =mu(dn(ωB1+φ+θ)−t
h(ω, 1+φ−θ)) (5) is given.

センサが、旋回軸に対し直交的であって、がっ。The sensor is orthogonal to the pivot axis.

互いに直交的に装着された一対0双極子(と仁では実及
び仮想と称する)であると仮定し、さらに、実双極子を
1時刻1−0における計器のX軸に対し整列するものと
定義するとともに仮想双極子を。
Assume that they are one-to-zero dipoles (referred to as real and virtual in Jin) mounted orthogonally to each other, and further define that the real dipole is aligned with the X-axis of the instrument at time 1-0. and a virtual dipole.

時刻t−π/(201)における計器のY軸に対し整列
するものと定義する。ここで、ω1−回転軸の角速度で
ある。現実信号については。
It is defined as being aligned with the Y axis of the instrument at time t-π/(201). Here, ω1 is the angular velocity of the rotation axis. As for reality signals.

8璽 −D8α冨(ωat)+Dyah(ωat)  
       (6)及び、仮想信号については。
8th seal - D8α wealth (ωat) + Dyah (ωat)
(6) And regarding virtual signals.

Eft = Dr (ICII(0m t) −Dx 
m(a’a t)     (7)が与えられる。
Eft = Dr (ICII(0m t) -Dx
m(a'a t) (7) is given.

これを書直し整理すると。Rewrite and organize this.

Sm  =A/2(cas((’%  −0m  )、
)t+φ+θ)十〇((ω。+ωsN+φ−θ) ) 
         (8)S s  −A/ 2[dn
((ωp−ω−))t+φ十〇)−th((−+ωs)
t+φ−θ) )         (9)が与えられ
る。
Sm = A/2(cas(('%-0m),
) t + φ + θ) 10 ((ω. + ωsN + φ-θ) )
(8) S s −A/ 2[dn
((ωp-ω-))t+φ10)-th((-+ωs)
t+φ−θ) ) (9) is given.

X軸及びY軸についての初期久方情報を復元するために
、実情報及び仮想情報にdn(ωat)及びCog(ω
at)を乗じ、4@の積を得てこれらの積の対を結合す
ることが必要である。
To restore the initial long-term information about the X and Y axes, we add dn(ωat) and Cog(ω
It is necessary to multiply these product pairs by multiplying at), obtaining the product of 4@ and combining these product pairs.

X@信号=8.・(2)(ω5t)−8m画(ωat)
   (ト)Y@倍信号81”COI!(ωs t)+
8s幽(”a t)   CIOこれに方程式(8) 
、 (9)を代入して書直し整理すると。
X@signal=8.・(2) (ω5t)-8m image (ωat)
(g)Y@double signal 81”COI!(ωs t)+
8s Yu (”a t) CIO and equation (8)
, Substituting (9) and rewriting and organizing.

上記2wAの信号成分について。Regarding the above 2wA signal component.

X信号=A/ 2(am(aI!lt+φ十θ)十cm
((alot+φ−θ)〕@Y信号−A/2(sin(
怖t+φ+6)−m<怖t+φ−θ)〕(至)が与えら
れる。
X signal = A/2 (am(aI!lt+φ10θ)10cm
((alot+φ-θ)]@Y signal-A/2(sin(
t+φ+6)-m<t+φ-θ)](to) is given.

これらの式(6)及びQlは以下の通り書直すことがで
きる。すなわち。
These equations (6) and Ql can be rewritten as follows. Namely.

X信号−Aam(ωD1+φ) cm #      
       Q4Y信号−Accm(ωD1+φ)m
θ           (至)A cos (ω、t
+φ)fJ4は、センナに加わった外乱である。他方、
■θ及び内θは、計器の両軸に対する外乱の方位を表現
する。方程式α4及び(至)は。
X signal - Aam (ωD1+φ) cm #
Q4Y signal - Accm(ωD1+φ)m
θ (to) A cos (ω, t
+φ) fJ4 is the disturbance applied to Senna. On the other hand,
■θ and inner θ represent the direction of the disturbance with respect to both axes of the instrument. Equations α4 and (to) are.

実双極子及び仮想双極子が計器に利用され、かつ。Real dipoles and virtual dipoles are used in instruments, and.

信号後i!Mlが自及び(2)を乗じることによりなさ
れたとき、その出力は計器に対する入力を表わすことを
示す。旋回転数の2倍でベアリング−ノイズのエイリア
シングが靜バイアス中に入シ込む事態はあり得ない。
After the signal i! Show that when Ml is multiplied by (2), the output represents the input to the instrument. It is impossible for bearing-noise aliasing to enter the quiet bias at twice the rotational speed.

現存のマルチセンサにおいては、情報は、実センサ及び
仮想センサの利用に依ることなく11の双極子博造の検
出器によりコード化される。この検出器による諸結果は
、方程式(7)及び(ロ)において仮想信号を0とする
ことにより得ることができる。
In existing multi-sensors, information is encoded by eleven dipole detectors without relying on the use of real and virtual sensors. Various results obtained by this detector can be obtained by setting the virtual signal to 0 in equations (7) and (b).

X信号−8l”QIl(ω−1)          
    @Y信号=Sm’5hI(ωat)     
         Q7)これを書直し、整理すると、
2@の信号成分について。
X signal-8l”QIl(ω-1)
@Y signal = Sm'5hI (ωat)
Q7) If you rewrite and organize this,
Regarding the signal component of 2@.

i信号−ム邸(ω。t+φ)−〇)+ム(2)((ω1
2ω1)t+4 が得られる。
i signal - Mu residence (ω. t + φ) - 〇) + Mu (2) ((ω1
2ω1)t+4 is obtained.

方程式[相]及び09中の第1項は、方程式a◆及び(
至)により定義された信号の1/lに等しく、装置の真
出力を表わす。しかし、この出力は、第2項及び第8項
によりなまったものとなる。第8項はそれ程重要ではな
い。なぜなら、その最低可能回転数は、ω!l−0の時
に装置の旋回転数02倍で生じるからである。その第8
項社、通常、システムに影響を与えない高−転数ノイズ
を表わす、方程式(2)及びOQ中の第2項は困難を与
える。その第2項は、旋回転数02倍の外乱は、60チ
の感度で(計器の靜感度に比較して)出力に靜バイアス
を生じることを示す。ベアリング・ノイズの影響力は旋
回転数02倍であるから、実双極子及び仮想双極子の両
方の利用のない計器の構成では、そのバイアス安定性に
重要なQIl @が昧せられる。
Equation [phase] and the first term in 09 are equations a◆ and (
is equal to 1/l of the signal defined by ) and represents the true output of the device. However, this output is corrupted by the second and eighth terms. Paragraph 8 is less important. Because the lowest possible rotation speed is ω! This is because when the rotation speed is 1-0, the rotational speed of the device is 02 times higher. The 8th
The second term in equation (2) and OQ presents difficulties, representing high-speed noise that does not normally affect the system. The second term indicates that a disturbance at 02 times the rotational speed will produce a quiet bias in the output (compared to the instrument's quiet sensitivity) with a sensitivity of 60 inches. Since the influence of bearing noise is 02 times the rotational speed, an instrument configuration that does not utilize both real and virtual dipoles loses QIl@, which is important for its bias stability.

マルチセンサは、その実体においてエンコーダ又は変V
@器でらる。そのマルチセンサかも有用な情報を得るた
めに、双極子の出力はすべり環構造(図示せず)Kより
採取され復調回路において処理される。その復調過程は
、全く変調の逆であり、その本質において上掲の方程式
(1)ないしく至)に表明された関係により制御される
。各双極子22又は2Bからの信号は、それぞれ−2イ
ン80及びε2の別個のチャンネルに供給される。それ
らの信号は、まず11段J1及び86において増41!
されF波される。その後、各信号は同時に21iの復調
器に供給される。一方の信号はuoにおいて基準化され
A multi-sensor has an encoder or variable voltage in its entity.
@Deral. In order to obtain useful information from the multisensor, the output of the dipole is sampled from a slip ring structure (not shown) and processed in a demodulation circuit. The demodulation process is exactly the opposite of modulation and is controlled in its essence by the relationships expressed in equations (1) to (1) above. The signal from each dipole 22 or 2B is fed into a separate channel at -2 in 80 and ε2, respectively. Those signals are first increased by 41! in the 11th stage J1 and 86!
and F wave. Each signal is then simultaneously fed to the 21i demodulator. One signal is normalized at uo.

他方の信号は90”において基準化される。この基隼化
社、数学的には各信号にcas(ωat)及び―(ひa
t)を乗する−ことに等しい、上記復調過程を完成する
ために、復vII1168B及び42の出力(実際は、
復調器42の出力は反転される)は加算器46において
加算され、復v4器10及び復調器1偽の出力は加算器
!8において加算される。出力増m器及び出力フィルタ
が段60及び62に設けられている。これらの段60及
び52の出力は。
The other signal is normalized at 90". Mathematically, each signal has cas(ωat) and -(hia
To complete the above demodulation process, the output of demodulator vII 1168B and 42 (actually,
The outputs of demodulator 42 are inverted) are summed in adder 46, and the outputs of demodulator 10 and demodulator 1 false are added in adder 46! 8 is added. Power multipliers and output filters are provided in stages 60 and 62. The outputs of these stages 60 and 52 are:

方程式α◆及びに)において数学的に示されているよう
に、X軸インジケータ及びY軸インジケータである。定
常状態の入力についてはω、=oで6って、かつ、これ
らの信号は時間変動関数ではなく。
The X-axis indicator and the Y-axis indicator, as shown mathematically in equations α◆ and ). For steady-state inputs, ω, = 6, and these signals are not time-varying functions.

一定直流電圧であるに留意すべきである。It should be noted that the voltage is constant.

21i双極子購造のマルチセンサは%LII双極子情造
のマルチセンナに固有の欠陥を克服するIllの可能な
形態にすぎない、理論的に言えば、2次元システムを利
用して線形加速度及び角速度を標本化するいずれのシス
テムも所期の結果を得るであろう。例えば、互いに12
0°の間隔をもって径方向に延び九8本のアームを有す
るセンナハ、2O2項を十分区別しうる。同様に、72
°の間隔を有する5本のアームを有するセンナも可能で
ある。
Theoretically speaking, the 21i dipole multisensor is just one possible form of overcoming the deficiencies inherent in the LII dipole multisensor, which utilizes a two-dimensional system to measure linear acceleration and Any system that samples angular velocity will yield the desired results. For example, 12
The Sennach 2O2 term, which has 98 radially extending arms with 0° spacing, is well distinguishable. Similarly, 72
A senna with 5 arms with a spacing of 5° is also possible.

それに対応する復v4器は、センナ出力を解読するため
には適当な基準回転数を必要とする。
The corresponding converter requires a suitable reference speed in order to decode the senna output.

上記の問題究明においては、計器からの信号は正弦関数
又は余弦関数を乗じることによシ復調過程が行われるこ
とが仮定されていた。
In investigating the above problem, it was assumed that the signal from the instrument would undergo a demodulation process by multiplying it by a sine or cosine function.

この復調過程は、高率で信号を標本化し、適当なアンチ
φエイリアシングフィルタを通した後、a / D変換
を行ない、これにより得られた信号に。
This demodulation process samples the signal at a high rate, passes it through an appropriate anti-φ aliasing filter, and then performs A/D conversion to produce the resulting signal.

読み出し専用メモ17− (ROM )に蓄えられ、か
つ、位相固定同期化閉回路のカウンタにより差し向けら
れる適当な正弦関数又は余弦関数を乗じることKより原
則的に完成することができよう。結果として得られたデ
ータを単にデジタル低帯域フィルタを通すことによりコ
ンピュータの処理に適した情報を得ることができる。そ
のような前処理を効果的に行うためには、実際上、A/
D変換器の多重送信を可能とするために、多分100 
KH1!の域で動作しうる16ないし18ビツトの正確
さと分解度を有するA/D変換器が必要であろう。
This could in principle be completed by multiplying K by a suitable sine or cosine function stored in the read-only memory 17-(ROM) and directed by a counter in a phase-locked synchronized closed circuit. Information suitable for computer processing can be obtained by simply passing the resulting data through a digital low-pass filter. In order to effectively carry out such pretreatment, A/
To enable multiplexing of D-converters, perhaps 100
KH1! An A/D converter with 16 to 18 bits of accuracy and resolution would be required that could operate in the .

現在、そのような変換器はとても入手できそうもない。Currently, such converters are highly unlikely to be available.

(入手しうるアナログ乗数器の正確さでも上記の目的に
は全く不適当である。) 現在、適当と思われる、復調操作のための唯一の手段は
、スイッチング復調器である。このスイッチング復調器
は、信号に幽(ω−t)又はtxs(ω、1)を乗に1
のではなく±lを乗じることにより動作する。スイッチ
ング復1ilil器を使用し九ときは、奇数高周波、矩
形波の特質が出方中KM人されるであろう、だから、フ
ィルタによりF波することが必要であろう。
(Even the accuracy of available analog multipliers is completely inadequate for the above purpose.) Currently, the only means for demodulation operation that seems suitable is a switching demodulator. This switching demodulator uses the signal to the power of t(ω-t) or txs(ω,1) to
It works by multiplying by ±l instead of . When using a switching amplifier, odd high frequency, square wave characteristics will be present in the output, so it will be necessary to filter the F wave.

本発明の好適な具体例と確信するものをここまでdピ載
してきたが、当業者ならばこの具体例に対し、その他の
変形例を具体化すること及び更に変更を加えても本発明
の本質から逸脱しないことを認めるであろう、したがっ
て1本発明の真の範囲に入るそのような全ての具体例に
ついて特許権付与を請求するものである。
Although what is believed to be a preferred embodiment of the present invention has been described up to this point, those skilled in the art will appreciate that it is possible to embody other modifications and further changes to this embodiment and still realize the present invention. It will be recognized that no deviation from the essence thereof, and therefore, patent is claimed for all such embodiments that fall within the true scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、米国特許証第41θ7787号に開示された
マルチセンサ及び適当な復調回路の説明図である。 第2図は1本発明による。改頁され之マルチ七ンサ及び
このマルチセンナに対応する復調回路の説明図でめる。 20・・・マルチセンサ、22・・・第1双極子、24
・・・°第2双極子、26・・・旋回軸、28・・・復
調手段。 88・・・第1同期復調器、40・・・第2同期復調器
、弧2・・・第8同期復調器、痕4・・−第4同期復u
器、盛8・・・加算器、48・・・加算器。 FIG、1 0 FIG、2
FIG. 1 is an illustration of the multi-sensor and suitable demodulation circuit disclosed in U.S. Pat. No. 41.theta.7787. FIG. 2 is according to the present invention. A new page includes an explanatory diagram of a multi-sensor and a demodulation circuit corresponding to this multi-sensor. 20...Multi-sensor, 22...First dipole, 24
... ° second dipole, 26 ... rotation axis, 28 ... demodulation means. 88...First synchronous demodulator, 40...Second synchronous demodulator, Arc 2...Eighth synchronous demodulator, Trace 4...-4th synchronous demodulator u
Vessel, 8... adder, 48... adder. FIG, 1 0 FIG, 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)回転軸と、2本の圧電結晶質アームから成り。 上記回転軸に中間点で結合され、信号出力を生じる第1
双極子と、2本の圧電結晶質アームから成り、上記回転
軸に中間点で結合され、信号出力を生じるものでらって
、第1双極子に対し角度的に変位した第2双極子と、復
調手段とを有する検出装置。 (2)  上記第1双極子及び上記第2双極子が上記回
転軸に対し垂直な平面内に配置された特許請求の範囲第
1項記載の検出装置。 (3)  上記第2双極子が第1双極子に対し90°の
角度をもって配置された特許請求の範囲第2項記載の検
出装置。 (4)  上記第1双極子及び上記第2双極子が四一平
面内に存在する特許請求の範囲第8項記載の検出装置。 (51上記第1双極子及び上記第2双極子に結合された
出力供給用すベク環を有する特許請求の範囲第1項記載
の検出装置。 (61上記復調手段が同期復調器を含む特許請求の範囲
第6項記載の検出装置。 (7)  上記(31I調手段が、各々、信号入力端子
、基準入力端子及び信号出力端子を有する第1同期復調
器、第2同期OL調器、第8同期復調器及び第弧同期伽
―器、並びに、υ°に対し基準化された位相を有する@
l信号を発生する第1信号発生器、90゜に対し基準化
された位相を有する第2信号を発生する第2信号発生器
、並びに、同相側入力端子、逆相側入力端子及び出力端
子を有する第1加算器、第1同相側入力端子、第2同相
側入力端子及び出力端子を有する第2加算器を含むとと
もに、上記第1双極子の上記出力端子が上記第1同期復
g4器及び上記第2同期復調−の上記入力端子に接続さ
れ、上記第2双極子の上記出力端子が上記第8同期復調
器及び上記第県同期復調器に接続され、上記第1信号発
生器の出力端子が上記第1閤期復調器及び上記第4同期
復調器の一上記基準入力端子に接続され、上記第2信号
発生器の出力端子が上記第2同期復調器及び上記第8同
期復III器の上記基準入力端子に接続され、上記第1
同期復調器の上記出力端子が上記第1加算1の上記同相
側入力端子に接続され、上記WJ2同期復調器の上記出
力端子が上記第2加算器p上記第1同相側入力端子に接
続され、上記第8加算器の上記出力端子が上記弗l加3
I器の上記逆相側入力端子に接続され、上記第1同期*
tS器の上記出力端子が上記第2加算器の第2同相饅入
力端子に接続された特許請求の範囲第6項記載の検出装
置。 (3)回転軸と、この回転軸に対し垂直方向に突出した
状態でこの回転軸に取付けられた、圧電物質から成る第
1アーム、第2アーム及び第8アームと、復調手段とを
含み、上記アームが他のアームのそれぞれに対し120
°の角度をもって配置された検出装置。 (9)  圧電結晶物質から成る第1双極子を、その中
間点でこの双極子に対し垂直な回転軸の周シに、急速旋
回させることにより上記第1双−極子から出力信号を発
生させる工程と、圧電結晶物質から成り、その中間点で
上記第1双極子に、対し角度的に変位した第2双極子を
、その中間点で上記回転軸の周りに、急速旋回させるこ
とにより上記第2双極子から出力信号を発生させる工程
と、上記第1双極子及び上記第2双極子の出力信号を復
調する工程とを含む、線形加速度及び角速度検出方法。 (ト) 上記復調工程が、上記第1双極子の上記出力を
09及び906の位相基準でそれぞれ同期復鉤すること
により第1*[信号及び第2復調信号を発生する工程と
、上記第2双極子の上記出力を0″及び90°の位相基
準でそれ暑れ同期復調することにより第8復調信号及び
第1復−信号を発生する工程と、上記第8復調信号を反
転する工程と、上記第1復調信号及び上記反転第8復調
信号を加算することによりX出力を発生する工程と、上
記第2復14倍号及び第4復調信号を加算することによ
りY出力を発生する工程とを含む、特許請求の範囲第9
項記載の細形加速度及び角速度検出方法。 O])少なくとも2本の平行でない軸に結合した、これ
らの軸の旋回軸を有し、上記少なくとも2本の軸は上記
旋回軸に対しほぼ垂直である、物体の加速度及び角速度
の測定方法。
[Claims] (1) Consists of a rotating shaft and two piezoelectric crystal arms. A first coupled to the rotating shaft at an intermediate point and producing a signal output.
a second dipole angularly displaced with respect to the first dipole, comprising a dipole and two piezoelectric crystal arms, coupled at a midpoint to the rotational axis and producing a signal output; , and demodulation means. (2) The detection device according to claim 1, wherein the first dipole and the second dipole are arranged in a plane perpendicular to the rotation axis. (3) The detection device according to claim 2, wherein the second dipole is arranged at an angle of 90° with respect to the first dipole. (4) The detection device according to claim 8, wherein the first dipole and the second dipole exist within a 41 plane. (51) The detection device according to claim 1, comprising a vector ring for output supply coupled to the first dipole and the second dipole. Detection device according to item 6. (7) The above (31I modulation means include a first synchronous demodulator, a second synchronous OL modulator, and an eighth synchronous OL modulator, each of which has a signal input terminal, a reference input terminal, and a signal output terminal. Synchronous demodulator and arc synchronizer, with phase normalized to υ°
a first signal generator that generates an l signal, a second signal generator that generates a second signal having a phase normalized to 90 degrees, and an in-phase input terminal, an anti-phase input terminal, and an output terminal. a first adder having a first in-phase input terminal, a second in-phase input terminal and an output terminal, the output terminal of the first dipole being connected to the first synchronous converter G4 and The output terminal of the second dipole is connected to the input terminal of the second synchronous demodulator, the output terminal of the second dipole is connected to the eighth synchronous demodulator, and the output terminal of the first signal generator. is connected to one of the reference input terminals of the first intermittent demodulator and the fourth synchronous demodulator, and the output terminal of the second signal generator is connected to one of the reference input terminals of the second synchronous demodulator and the eighth synchronous demodulator III. connected to the reference input terminal, and connected to the first input terminal.
The output terminal of the synchronous demodulator is connected to the in-phase input terminal of the first adder 1, the output terminal of the WJ2 synchronous demodulator is connected to the first in-phase input terminal of the second adder p, The output terminal of the eighth adder is connected to the third adder.
Connected to the above-mentioned negative phase side input terminal of the I-device, and the above-mentioned first synchronization *
7. The detection device according to claim 6, wherein the output terminal of the tS generator is connected to a second in-phase input terminal of the second adder. (3) comprising a rotating shaft, a first arm, a second arm, and an eighth arm made of a piezoelectric material and attached to the rotating shaft while protruding perpendicularly to the rotating shaft, and demodulating means; 120 for each of the other arms.
Detection device placed at an angle of °. (9) generating an output signal from the first dipole by rapidly rotating the first dipole made of piezoelectric crystal material around an axis of rotation perpendicular to the dipole at its midpoint; and a second dipole made of a piezoelectric crystal material, which is angularly displaced with respect to the first dipole at an intermediate point thereof, is rapidly rotated around the axis of rotation at the intermediate point thereof. A method for detecting linear acceleration and angular velocity, comprising the steps of generating an output signal from a dipole, and demodulating the output signal of the first dipole and the second dipole. (G) The demodulation step includes a step of generating a first * generating an eighth demodulated signal and a first demodulated signal by synchronously demodulating the output of the dipole with a phase reference of 0'' and 90°, and inverting the eighth demodulated signal; a step of generating an X output by adding the first demodulated signal and the inverted eighth demodulated signal; and a step of generating a Y output by adding the second demodulated signal and the fourth demodulated signal. Claim No. 9
Thin acceleration and angular velocity detection method described in . O]) A method for measuring acceleration and angular velocity of an object, having a pivot axis coupled to at least two non-parallel axes, said at least two axes being substantially perpendicular to said pivot axis.
JP57097491A 1981-06-26 1982-06-07 Device and method of detecting physical characteristic Pending JPS5860213A (en)

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