JPS58763A - ガスレ−トセンサ - Google Patents
ガスレ−トセンサInfo
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- JPS58763A JPS58763A JP56098621A JP9862181A JPS58763A JP S58763 A JPS58763 A JP S58763A JP 56098621 A JP56098621 A JP 56098621A JP 9862181 A JP9862181 A JP 9862181A JP S58763 A JPS58763 A JP S58763A
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- signal
- piezo
- rate sensor
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/02—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a frequency discriminator comprising a passive frequency-determining element
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Reciprocating Pumps (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス流の変位を検出することにより角速度（レ
ート）を検出するガスレートセンサに関する。
ート）を検出するガスレートセンサに関する。
ガスレートセンナは密閉したケーシング内でノズルから
フローセンサの感温素子に向けてガス流を噴出させてお
き、ガスレートセンサに外部から加わる角速度運動の影
響によってガス流が偏向したときに生ずるフローセンサ
の出力値の変化から角速度（レート）の大きさを検出す
るようにしたものである。
フローセンサの感温素子に向けてガス流を噴出させてお
き、ガスレートセンサに外部から加わる角速度運動の影
響によってガス流が偏向したときに生ずるフローセンサ
の出力値の変化から角速度（レート）の大きさを検出す
るようにしたものである。
このガスレートセンサは第１図に示すように、ケーシン
グｌ内にセンサ本体２が一体に形成されており、このセ
ンサ本体２の前、後端部は端板３及び４により密閉され
ている。センサ本体２はケーシング１の一部を加工した
中空円筒状のスｙ −プ５を有しており、このスリーブ
５の一端にはノズルピース６が嵌装固定されている。そ
して、このノズルピース６にはノズル孔６１及び整流孔
６ｂが穿設されている。また、スリーブ５の他端にはホ
ルダ７の一端部が嵌装固定されており、このホルダ７の
他端部はプレート８を介してケーシング１に固設されて
（・る。そして、このホルダ７にはノズルピース６のノ
ズル孔６ａと対向する位置に７關−センサ９が配設され
ている。このフローセ／す９はガス流速差を検出するた
めのもので、所定の間隔で配列された一対の感温集子９
ａ、９ｂにより構成されている。
グｌ内にセンサ本体２が一体に形成されており、このセ
ンサ本体２の前、後端部は端板３及び４により密閉され
ている。センサ本体２はケーシング１の一部を加工した
中空円筒状のスｙ −プ５を有しており、このスリーブ
５の一端にはノズルピース６が嵌装固定されている。そ
して、このノズルピース６にはノズル孔６１及び整流孔
６ｂが穿設されている。また、スリーブ５の他端にはホ
ルダ７の一端部が嵌装固定されており、このホルダ７の
他端部はプレート８を介してケーシング１に固設されて
（・る。そして、このホルダ７にはノズルピース６のノ
ズル孔６ａと対向する位置に７關−センサ９が配設され
ている。このフローセ／す９はガス流速差を検出するた
めのもので、所定の間隔で配列された一対の感温集子９
ａ、９ｂにより構成されている。
ホルダ７と端板３との間にはピエゾポンプ室１０が形成
されており、このポンプ室１０内にはオリフィス孔口」
が穿設されたピエゾポンプ１１が収納されている。この
ピエゾポンプ１１はピエゾ振動子１２（第２図）を備え
ており、接続端子１３を介して印加される交流電圧又は
電流の周波数に応じて振動し、その振動によるポンプ作
用によりポンプ室１０内のガスを圧縮する。圧縮された
ガスはプレート８に穿設された孔８ａを通して流路１ａ
内に吐出され端板４に向って流れる。そして、端板４に
衝突して反射された後ノズル孔６ａを通し【スリーブ５
内に流入し、フローセン−ｙ″９の感温素子９ ａ、９
ｂに向つｌＥｔするよ５になっている。感温素子９
ａ、９ ｂはスリーブ５内に流入せるガス流速差を検出
するもので感知せるガス流の温度に応じて電気抵抗が変
化するようになっている。これらの感温素子９ａ、９ｂ
は例えばヒートワイヤで構成されており、接続端子１４
．１５’＆介してブリッジ回路等の検出回路に接続され
るようになっている。
されており、このポンプ室１０内にはオリフィス孔口」
が穿設されたピエゾポンプ１１が収納されている。この
ピエゾポンプ１１はピエゾ振動子１２（第２図）を備え
ており、接続端子１３を介して印加される交流電圧又は
電流の周波数に応じて振動し、その振動によるポンプ作
用によりポンプ室１０内のガスを圧縮する。圧縮された
ガスはプレート８に穿設された孔８ａを通して流路１ａ
内に吐出され端板４に向って流れる。そして、端板４に
衝突して反射された後ノズル孔６ａを通し【スリーブ５
内に流入し、フローセン−ｙ″９の感温素子９ ａ、９
ｂに向つｌＥｔするよ５になっている。感温素子９
ａ、９ ｂはスリーブ５内に流入せるガス流速差を検出
するもので感知せるガス流の温度に応じて電気抵抗が変
化するようになっている。これらの感温素子９ａ、９ｂ
は例えばヒートワイヤで構成されており、接続端子１４
．１５’＆介してブリッジ回路等の検出回路に接続され
るようになっている。
このように構成されたガスレートセンサ１に対して外部
から角速度運動が作用していない状態においては、ノズ
ル孔６ａからスリーブ５内に流入せるガス流は２つの感
温集子９ａ、９ｂの中間部に向って直進する。従って、
これらの感温索子対９ａ、９ｂが感知するガスの温度が
等しく、抵抗の変化が等しくなりその差はＯである。と
ころが、ガスレートセンサ１に対して外部から角速度運
動が加えられると、ノズル孔６１から感温素子対９ｍ、
９ｂに向かうガス流が偏向され、これらの感温素子対９
ａ、９ｂに作用するガスの流速に差が生じる。その結果
、これらの感ａｔ子対９ａ。
から角速度運動が作用していない状態においては、ノズ
ル孔６ａからスリーブ５内に流入せるガス流は２つの感
温集子９ａ、９ｂの中間部に向って直進する。従って、
これらの感温索子対９ａ、９ｂが感知するガスの温度が
等しく、抵抗の変化が等しくなりその差はＯである。と
ころが、ガスレートセンサ１に対して外部から角速度運
動が加えられると、ノズル孔６１から感温素子対９ｍ、
９ｂに向かうガス流が偏向され、これらの感温素子対９
ａ、９ｂに作用するガスの流速に差が生じる。その結果
、これらの感ａｔ子対９ａ。
９ｂの抵抗変化が異なり、両者間に抵抗差が生じる。従
って、この抵抗差によりガスレートセンサ１に作用する
角速度の大きさを検出することができる。
って、この抵抗差によりガスレートセンサ１に作用する
角速度の大きさを検出することができる。
この種のガスレートセンサは感温素子対９ａ。
９ｂがガス流によって受けるガスの放熱分布の微少な差
によって当該ガスレートセンサに作用する角速度を検出
するものであり、検出精度を鍋めるためにはガス流速を
極めて安定にする必要がある。
によって当該ガスレートセンサに作用する角速度を検出
するものであり、検出精度を鍋めるためにはガス流速を
極めて安定にする必要がある。
このためには、ガス流を発生させるピエゾポンプすなわ
ち、ピエゾ振動子１２を安定に振動させることが必要で
ある。
ち、ピエゾ振動子１２を安定に振動させることが必要で
ある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ピエゾ振動
子を一定位相で且つ一定電圧で駆動することにより、ピ
エゾポンプを安定に作動させ、ガス流速を安定にするよ
うにしたガスレートセンサを提供するものである。
子を一定位相で且つ一定電圧で駆動することにより、ピ
エゾポンプを安定に作動させ、ガス流速を安定にするよ
うにしたガスレートセンサを提供するものである。
以下本発明のガスレートセンナの一実施例を添付図面に
基づいて詳述する。
基づいて詳述する。
第２図において、電圧制御製発振器２０は制御信号ｅφ
に応じた周波数の信号Ｖ・を出力し、この信号Ｖ・は増
幅器２１で増幅さ些声後、ビエゾ駆動信号■Ｊとして出
力される。この駆動信号■Ｊは電流検出回路２２を通し
てピエゾ振動子１２に加えられる。ピエゾ振動子１２は
印加される駆動信号Ｖｌの周波数及び大きさに応じた振
動数及び振幅で振動し、前述したピエゾポンプ１１（第
１図）を駆動する。電流検出回路２２は例えばシャント
抵抗Ｒ，で構成されており、ピエゾ振動子１２の駆動電
流Ｉを検出しその両端に相応する電圧信号ｖｄを発生す
る。この信号■ｄは増幅器２３で増幅された後位相差検
出器２４の一方の入力に加えられる。位相差検出器２４
の他方の入力にはピエゾ振動子１２の駆動電圧信号Ｖ・
′が入力される。
に応じた周波数の信号Ｖ・を出力し、この信号Ｖ・は増
幅器２１で増幅さ些声後、ビエゾ駆動信号■Ｊとして出
力される。この駆動信号■Ｊは電流検出回路２２を通し
てピエゾ振動子１２に加えられる。ピエゾ振動子１２は
印加される駆動信号Ｖｌの周波数及び大きさに応じた振
動数及び振幅で振動し、前述したピエゾポンプ１１（第
１図）を駆動する。電流検出回路２２は例えばシャント
抵抗Ｒ，で構成されており、ピエゾ振動子１２の駆動電
流Ｉを検出しその両端に相応する電圧信号ｖｄを発生す
る。この信号■ｄは増幅器２３で増幅された後位相差検
出器２４の一方の入力に加えられる。位相差検出器２４
の他方の入力にはピエゾ振動子１２の駆動電圧信号Ｖ・
′が入力される。
位相差検出器２４は信号■ｄと■・′との位相差ψを検
出し、相応する位相差信号υψを出力する。
出し、相応する位相差信号υψを出力する。
この位相差信号ｕｐはピエゾ振動子１２の駆動電圧Ｖ・
′と駆動電流Ｉとの位相差に和尚している。
′と駆動電流Ｉとの位相差に和尚している。
そして、位相差信号υψは誤差増幅器２５の一方の入力
に加えられる。また、この誤差増幅器２５の他方入力に
は位相差設定基準電圧■ψが加えられている。この位相
差設定基準電圧■ψはピエゾ振動子１２の駆動電圧と駆
動電流との位相差ψを設定するもので、所望の値に設定
し得るようになっている。
に加えられる。また、この誤差増幅器２５の他方入力に
は位相差設定基準電圧■ψが加えられている。この位相
差設定基準電圧■ψはピエゾ振動子１２の駆動電圧と駆
動電流との位相差ψを設定するもので、所望の値に設定
し得るようになっている。
誤差増幅器２５は入力信号υｒと基準信号■ψとの差（
Ｖｐ −ｕψ）を増幅し、相応する制御信号Ｃ，を出力
して電圧制御型発振器２０に加え、発振周波数を制御す
る。電圧制御型発振器２０はこの制御信号Ｃψに応じた
周波数の信号Ｖｏを出力する。この電圧制御型発振−器
２０の出力信号■・の周波数が変化すると、ピエゾ振動
子１２の駆動電圧と駆動電流との位相差ψは第３図に示
すピエゾ振動子のアドミッタンス円に沿って変化する。
Ｖｐ −ｕψ）を増幅し、相応する制御信号Ｃ，を出力
して電圧制御型発振器２０に加え、発振周波数を制御す
る。電圧制御型発振器２０はこの制御信号Ｃψに応じた
周波数の信号Ｖｏを出力する。この電圧制御型発振−器
２０の出力信号■・の周波数が変化すると、ピエゾ振動
子１２の駆動電圧と駆動電流との位相差ψは第３図に示
すピエゾ振動子のアドミッタンス円に沿って変化する。
このよ５Ｋｔ、て、電圧制御型発振器２０→増幅器２１
→ピエゾ振動子１２→ピエゾ駆動電圧と電流との位相差
検出→位相差設定基準値との誤差増幅→電圧制御型発振
器２０と一巡する閉ループが形成される。その結果、常
に一定の位相差ψを保つフェーズロック発振式駆動回路
として動作する。
→ピエゾ振動子１２→ピエゾ駆動電圧と電流との位相差
検出→位相差設定基準値との誤差増幅→電圧制御型発振
器２０と一巡する閉ループが形成される。その結果、常
に一定の位相差ψを保つフェーズロック発振式駆動回路
として動作する。
そして、一定位相差？で駆動した場合のピエゾ振動子１
２の動作点は第３図のアドミッタンス円の点Ｐで示され
る。
２の動作点は第３図のアドミッタンス円の点Ｐで示され
る。
ところで、第２図に示すフェーズロック発振式駆動回路
における電圧制御型発振器２０の出力信号Ｖ・は一般に
は方形波又は三角波である。しかしながら、ピエゾ振動
子１２を駆動する信号としては、正弦波信号の方が歪が
少な（最適である。
における電圧制御型発振器２０の出力信号Ｖ・は一般に
は方形波又は三角波である。しかしながら、ピエゾ振動
子１２を駆動する信号としては、正弦波信号の方が歪が
少な（最適である。
そこで、電圧制御型発振器２０の出力信号Ｖ・が三角波
の信号である場合には、第４図に示すように電圧制御型
発振器２０の出力信号Ｖ・を三角波−正弦波変換回路２
６で対応する周波数の正弦波信号ｖ３に変換する。そし
て、この正弦波信号ｖ３を増幅器２１で増幅した後ピエ
ゾ駆動信号ｖｓ′としてピエゾ振動子１２に印加する。
の信号である場合には、第４図に示すように電圧制御型
発振器２０の出力信号Ｖ・を三角波−正弦波変換回路２
６で対応する周波数の正弦波信号ｖ３に変換する。そし
て、この正弦波信号ｖ３を増幅器２１で増幅した後ピエ
ゾ駆動信号ｖｓ′としてピエゾ振動子１２に印加する。
尚、第４図において第１図と同じ符号を付したものは同
一のものを示し、説明は省略する。勿論、電圧制御型発
振器２０の出力信号Ｖｏが方形波である場合には、波形
変換回路として三角波−正弦波変換回路に替えて、方形
波−正弦波変換回路を使用すればよい。更に、三角波−
正弦波変換回路或は方形波−正弦波変換回路の代りに電
圧制御フィルタな利用した正弦波出力電圧制御型発振器
を使用してもよい。
一のものを示し、説明は省略する。勿論、電圧制御型発
振器２０の出力信号Ｖｏが方形波である場合には、波形
変換回路として三角波−正弦波変換回路に替えて、方形
波−正弦波変換回路を使用すればよい。更に、三角波−
正弦波変換回路或は方形波−正弦波変換回路の代りに電
圧制御フィルタな利用した正弦波出力電圧制御型発振器
を使用してもよい。
このように、正弦波駆動信号を使用すると極めて正確に
ピエゾ振動子１２を駆動させることが可能である。
ピエゾ振動子１２を駆動させることが可能である。
以上説明したように本発明によれは、ヒエゾポンプ即ち
ピエゾ振動子の共振周波数や共振特性が温度或は経時変
化等によって変化しても常に一定の動作点を保つことか
でき、ガス流速を慣めて安定にすることかできる。また
、ピエゾ振動子の駆動電圧と電流との位相差を任意に選
定することができるため、ピエゾポンプの最大効率位相
に合わせることが極めて容易であると共Ｋ、位相をロッ
クする閉ループ構成であるために、位相設定用基準電圧
を安定化すれば全くの無調整化が′ｅＴ能である。更に
、ピエゾ振動子を正弦波信号で駆動することにより、発
振音を小さくすることができ防音対策上有利であると共
に、駆動電流の歪が少ないために位相差検出器が精度よ
く動作し、ピエゾ振動子をより正確に駆動することがで
き、非常に安定したガス流速を得ることができる等の優
れた効果がある。
ピエゾ振動子の共振周波数や共振特性が温度或は経時変
化等によって変化しても常に一定の動作点を保つことか
でき、ガス流速を慣めて安定にすることかできる。また
、ピエゾ振動子の駆動電圧と電流との位相差を任意に選
定することができるため、ピエゾポンプの最大効率位相
に合わせることが極めて容易であると共Ｋ、位相をロッ
クする閉ループ構成であるために、位相設定用基準電圧
を安定化すれば全くの無調整化が′ｅＴ能である。更に
、ピエゾ振動子を正弦波信号で駆動することにより、発
振音を小さくすることができ防音対策上有利であると共
に、駆動電流の歪が少ないために位相差検出器が精度よ
く動作し、ピエゾ振動子をより正確に駆動することがで
き、非常に安定したガス流速を得ることができる等の優
れた効果がある。
第１図はガスレートセンサの正向断面図、第２図は本発
明に係るガスレートセンサのピエゾ駆動回路の一実施例
を示すブロック図、第３図はピエゾ振動子のアドミッタ
ンス特性を示す因、第４図はｊ％２図に示すピエゾ駆動
回路の他の実施例を示すブロック図である。 ｌ・・−ガスレートセンサ、２・・・センサ本Ｌ ９・
・・７０−センサ、１０・・・ポンプ室、１１・・・ピ
エゾポンプ、１２・・・ピエゾ振動子、１３〜１５・・
・接続端子、２０・・・電圧制御型発振器、２１．２３
・・・増幅器、２２・・・直流検出回路、２４・・・位
相差検出器、２５・・・誤差増幅器、２６・・・三角波
−正弦波変換回路。 出願人本田技研工業株式会社
明に係るガスレートセンサのピエゾ駆動回路の一実施例
を示すブロック図、第３図はピエゾ振動子のアドミッタ
ンス特性を示す因、第４図はｊ％２図に示すピエゾ駆動
回路の他の実施例を示すブロック図である。 ｌ・・−ガスレートセンサ、２・・・センサ本Ｌ ９・
・・７０−センサ、１０・・・ポンプ室、１１・・・ピ
エゾポンプ、１２・・・ピエゾ振動子、１３〜１５・・
・接続端子、２０・・・電圧制御型発振器、２１．２３
・・・増幅器、２２・・・直流検出回路、２４・・・位
相差検出器、２５・・・誤差増幅器、２６・・・三角波
−正弦波変換回路。 出願人本田技研工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 ケーシングのポンプ室に配したピエゾポンプを所
定の駆動信号で駆動してガス流を発生させ、そのガス流
速差を感温素子対で検出し、その検出値の差により当該
ケーシングに作用する角速度を検出するガスレートセン
サにおいて、前記駆動信号の電圧と電流との位相差を一
定にロックするフェーズロック発振駆動回路を設け、前
記ピエゾポンプを一定位相差且つ一定電圧で駆動するよ
うにしたガスレートセンサ。 ２、前記フェーズロック発振駆動回路は駆動信号の電流
と電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、該検出
せる位相差と基準位相差との差に応じた制御信号を出力
する誤差増幅器と、該制御信号により周波数を制御する
電圧制御発振器と該発振器出力を増幅して前記ピエゾポ
ンプに加える増幅器とを備えたことを特徴とする特許請
求の範囲＠１項記載のガスレートセンサ。 ３、前記フェーズロック発振駆動回路は駆動信号の電流
と電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、該検出
ぜる位相差と基準位相差との差に応じた制御信号を出力
する誤差増幅器と、該制御信号により周波数を制御する
電圧制Ｎ発振器と、該発振器出力を正弦波信号に変換出
力する波形変換回路と、練圧弦波信号を増幅して前記ピ
エゾポンプを駆動する増幅器とを備えたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のガスレートセンサ。 ４、前記位相差検出手段は駆動信号電流を検出する電流
検出回路と、該電流検出回路の出力信号と駆動信号電圧
との位相差を検出する位相差検出回路とを備えたことを
特徴とする！Ｆｆ請求の範囲第２項又は第３項記載のガ
スレートセンサ。 ５、前記電圧制御発振器が電圧制御フィルタを使用した
正弦波出力電圧制御発振器である特許請求の範囲＠２項
記載のガスレートセ／す。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56098621A JPS58763A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | ガスレ−トセンサ |
| US06/392,067 US4468581A (en) | 1981-06-25 | 1982-06-25 | Drive circuit for a piezoelectric resonator used in a fluidic gas angular rate sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56098621A JPS58763A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | ガスレ−トセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58763A true JPS58763A (ja) | 1983-01-05 |
| JPH0230472B2 JPH0230472B2 (ja) | 1990-07-06 |
Family
ID=14224614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56098621A Granted JPS58763A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | ガスレ−トセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4468581A (ja) |
| JP (1) | JPS58763A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61251490A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-08 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モータの駆動回路 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5916572A (ja) * | 1982-07-21 | 1984-01-27 | 多賀電気株式会社 | 超音波変換器駆動装置の駆動周波数制御方法 |
| US4632311A (en) * | 1982-12-20 | 1986-12-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Atomizing apparatus employing a capacitive piezoelectric transducer |
| FR2586883B1 (fr) * | 1985-08-27 | 1994-04-01 | Nord Institut Superieur Electron | Procede et dispositif d'alimentation electrique d'un transducteur generateur de vibrations tant sonores qu'ultrasonores. |
| SE461010B (sv) * | 1985-11-08 | 1989-12-18 | Swedemed Ab | Anordning vid ultraljudskniv |
| JPH0690101B2 (ja) * | 1986-03-28 | 1994-11-14 | 株式会社長野計器製作所 | 気体圧力計 |
| ES2003363A6 (es) * | 1986-10-02 | 1988-11-01 | Gh Ind Sa | Perfeccionamientos en generadores de alta frecuencia para aplicaciones de calentamiento por induccion laser plasma y similares |
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