KR20060132718A

KR20060132718A - 2축 진동형 속도 자이로스코프

Info

Publication number: KR20060132718A
Application number: KR1020067018592A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 포터 호텔링; 렉스 바이에르; 브라이언 알. 랜드
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-12-21
Also published as: WO2005090913A1; KR20070002008A; ES2547721T3; WO2005090914A1; KR101147803B1; CN1954189B; EP1723388B1; CN1954189A; KR20070002009A; US20070194842A1; CN1954191A; JP5160218B2; US20070177316A1; KR101308550B1; CN100582666C; EP1723389B1; MY143625A; ES2545768T3; EP1723390B1; US20070186652A1

Abstract

복원 요소에 연결되고 공진하는 역-위상 운동으로 구동되는 2개의 진동 질량체를 구비한 2-축 회전 속도 센서로서, 2개의 질량체는 단일 축을 중심으로 동일하지만 대향하는 크기로 진동한다. 진동 구조는 또한 진동 축에 수직인 평면에서 질량체의 운동을 수용한다. 이 평면에서 2개의 축에서 질량체의 운동의 측정은 2개의 축을 중심으로 센서의 회전에 직접적으로 대응하는 신호를 제공한다. 측정과 구동은 자성 질량체와 전자기적 드라이브(drive) 및 감지 트랜스듀서를 통해 촉진된다.

Description

2축 진동형 속도 자이로스코프{DUAL AXIS VIBRATORY RATE GYROSCOPE}

본 발명은 진동 공진기(resonators)를 포함하는 회전 속도 센서의 분야에 관한 것이다.

본 출원은 2004년 3월 12일에 출원한 "2축 진동형 속도 자이로스코프"라 칭하는 미국 가특허 출원 60/552,652의 우선권을 주장한다.

"진동형 속도 자이로스코프"라고도 칭하는 진동하는 공진기를 구비한 회전 속도 센서는 센서의 회전에 대응하여 진동 요소에 의해 생성된 힘을 감지하는 것에 의해 직접적으로 회전 속도를 측정한다. 매달린 소리굽쇠(tuning-fork) 구조, 진동하는 빔(beams), 그리고 진동하는 링을 포함하는, 진동 요소의 다양한 구성이 진동형 속도 자이로스코프에 사용하기 위해 개발되었다. 이런 요소는 공진으로 구동되고, 회전에 대응한 요소의 운동은 요소에 가해지는 힘과 센서의 회전을 결정하기 위해 측정된다.

소리굽쇠 요소를 구비한 예시적인 진동형 속도 자이로스코프는, 1997년 12월 16일자로, 스티븐 피. 호텔링 및 브라이언 알. 랜드에게 허여된, 진동 속도 자이로스코프와 조립 및 작동 방법이라 칭하는, 미국특허공보 USP5,698,784호에 설명된다. 호텔링-랜드의 자이로스코프는 2개의 진동 요소를 사용하는데, 각각은 2개의 각각 다른 회전 축을 중심으로 운동을 검출한다. 그렇지만, 이런 설계는 2개의 소리굽쇠의 이용을 요구할 뿐만 아니라, 2개의 소리굽쇠는 유닛 간의 크로스토ㅋ크rosstalk)를 최소화하기 위해 서로 다른 주파수로 작동해야만 한다. 복잡성과 소형과의 관점에서, 단지 1개의 진동 요소가 요구되는 2개의 축을 중심으로 회전을 감지할 수 있는 자이로스코프를 갖는 것은 바람직하다.

진동형 속도 센서에서의 한 어려운 점은, 구동되는 진동 운동이 회전으로부터 기인하는 힘과 운동에 비하여 매우 크다는 사실로부터 발생한다. 기계적인 트랜스듀서(transducer)의 약간의 오정렬(misalignment)은 다른 축에서 감지되는 작은 신호들에서 에러를 유발시키는 큰 구동 운동을 야기할 수 있다. 이런 에러들은 전형적으로 센서를 조정하거나 및/또는 진동 요소에서 재료를 손질하는(trimming) 것에 의해 기계적으로 수정된다. 그렇지만, 기계적인 손질과 조정은 시간이 오래 걸리고 고가이다. 전자적으로 자동 에러 수정을 제공하고 작동 상태에서 큰 변화를 보상하는 수정을 추가로 제공하는 것은 바람직하다.

작고 제조비가 적게 들고, 다양한 종류의 응용에 적용되고, 정밀 전자장치와 쉽게 통합될 수 있는 회전 속도 센서를 제공하는 것은 바람직하다. 이런 적응성(adaptability)은 센서의 대역폭을 조정하고 다수의 센서로부터 균일한 출력을 제공하는 능력을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명은 이런 장점들을 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 2축 회전 속도 센서로서, 이 센서는 복원 요소에 대해 대칭으로 배치되고 공진하는 역-위상 운동으로 구동되는, 2개의 진동 질량체(masses)를 갖고 2개의 질량체는 단일 축을 따라 동일하지만 대향하는 진폭으로 진동한다. 진동 구조는 진동 축에 수직한 평면에서 질량체의 운동을 수용하고, 2개의 축을 중심으로 센서의 회전에 직접적으로 대응하는 신호를 제공하기 위해 이 수직인 평면의 2개의 축을 따라 질량체의 운동을 측정한다.

도 1은 진동 조립체(100)의 분해도.

도 2는 빔 요소(150)의 평면도.

도 3은 조립된 진동 조립체를 도시하는 사시도.

도 4는 진동 조립체(100)의 역-위상 운동을 도시하는 측면도.

도 5는 x 축 및/또는 y 축을 중심으로 회전에 대응하여 진동 조립체(100)의 운동을 도시하는 사시도로서, 이 운동은 "감지 모드"로 칭하는, 도면.

도 6은 "동-위상" 모드에서 진동 조립체(100)의 운동을 도시하는 측면도.

도 7은 장착 플레이트(700)에 장착된 진동 조립체(100)를 도시하는 사시도.

도 8은 구동 측면 조립체(800)를 분해하여 도시하는 사시도.

도 9는 감지 측면 조립체(900)를 분해하여 도시하는 사시도.

도 10은 신호 PCB(1010)를 분해하여 도시하는 사시도.

도 11은 매달린 조립체(1110)를 분해하여 도시하는 사시도.

도 12는 최종 조립체(1200)를 분해하여 도시하는 사시도.

도 13은 ASIC(1030)의 논리 개략도.

도 14는 결합 및 스케일링 DACs(1340) 및 주변 회로를 상세히 도시하는 개략도.

본 발명의 특징과 장점은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 회전속도 센서의 예로서 나타낸 다음의 상세한 설명에서 명확해 질 것이다.

도 1은 진동 조립체(100)의 분해도이며, 이는 원통형 영구자석(110, 120), 자석 고정부(130, 140), 그리고 평면 빔 구조부(150)를 포함한다. 자석(110, 120)은 바람직하게, 도시된 것처럼 동일한 방향으로 배향된 극성으로 정렬되어 그 자계가 서로 강화된다.

빔 구조부(150)의 상부가 도 2에 제공된다. 빔 구조부(150)는 축상으로 대칭적인 육각 형태를 갖고 z축에 대해 대칭적으로 접히는 몇몇의 휘어지고 구부러진 빔을 포함한다. 빔(210 내지 265)은 진동 조립체(100)에 복원력을 제공하기 위해 스프링 암으로서 작동한다. 빔의 단부 상의 접촉부(210c 내지 235c)는 2개의 자석 고정부(130, 140)를 위한 장착 지점을 제공한다. 장작 지점(240m 내지 265m)은 외부 조립체에 고정하기 위한 위치를 제공한다.

이제 도 1 내지 도 3에서, 3개의 구부러진 빔(210, 215, 220)은 접촉부(210c, 215c, 220c)에서 자석 고정부(130)에 연결된다. 자석 고정부(140)는 유사한 방식으로 빔 구조부(150)의 대향 측면 상의 3개의 엇갈린 빔 단부(225c, 230c, 235c)에 연결된다. 이 장착과 자석 고정부(130, 140)의 볼록부는, 자석 고정부(130, 140)가 빔 구조부(150)의 평면의 내측과 외측으로 모두 서로에 대해 자유롭 게 이동하는 것을 허용한다. 특히, 자석 고정부(130, 140)는 진동 조립체(100)의 작동에 충분한 거리에 대해 간섭없이 z축을 따라 서로를 향해 이동할 수 있다.

자석 고정부(130, 140)는 특정한 스텐레스 스틸과 같은 비-자성 물질로 형성되고, 빔 구조부(150)에 부착된다. 자석(110, 120)은 자석 고정부(130, 140) 내에 고정된다. 나머지 6개의 구부러진 빔은 장착 지점(240m, 245m, 250m, 255m, 260m, 265m)에서 외부 조립체에 장착된다.

작동에서, 자석(110, 120)은 도 4에 도시된 것처럼 z축을 따라 역-위상(counter-phase) 운동으로 구동된다. 역-위상 운동은 z축을 따라 강제-진동하는 정현파 운동이고, 여기서 자석(110, 120)은 z축을 따라 순차적으로 멀어지고 가까워진다.

일반적으로, 진동 회전속도 센서는 센서의 회전하는 기준 프레임(frame-of-reference)내에서 선형 방향으로 운동하는 질량에 가해진 힘을 감지하는 것에 의해 센서의 회전 속도를 측정한다. 이 힘은 주로 "코리올리의 힘(Coriolis force)'으로 칭하고, 다음의 수학식으로 나타낸다.

F_코리올리 = -2m(ω×v)

여기서 m은 이동하는 물체의 질량이고, v는 이동하는 물체의 속도 벡터이고, ω는 시스템의 회전 각속도이다.

진동 조립체(100)가 x축 또는 y축을 중심으로(또는 x-y평면 상의 임의의 축 을 중심으로) 회전할 때, 수학식 1에 나타낸 것처럼, 힘이 회전 축과 진동 축에 모두 수직방향으로 자석(110, 120)에 가해진다. 이 힘은 회전 각속도(ω)에 비례하고 x-y 평면에서 자석(110, 120)의 운동을 야기한다. 이 운동은 x축 및 y축을 중심으로 회전 속도를 구하기 위해 검출된다. 더 자세히, 도 4의 좌표계에서, 강제 역-위상 진동의 축은 z축이다. 도시된 것처럼 자석(110)이 +z방향으로 이동할 때, 진동 조립체(100)가 x축 또는 y축을 중심으로 회전될 때 이동하는 자석(110, 120)에 힘이 생성된다. 진동 조립체(100)가 도 4에 도시된 "R" 방향으로 x축을 중심으로 회전 때, 각속도(ω)는 +x축을 따른 벡터일 것이다. 이는 +y방향으로("오른손 법칙"을 따라) 자석(100)에 힘을 야기하여, +y방향으로 자석(110)의 이동을 야기한다. 동일한 분석은 자석(120)이 -z방향으로(동시에) 이동할 때, 자석(120)에 가해지는 힘을 구한다. 진동 조립체(100)가 도 4에 도시된 "R" 방향으로 x축을 중심으로 회전 때, 자석(120)에 가해진 힘은 -y방향이고, 자석(120)을 -y방향으로 이동하게 한다.

도 5에 도시된 것처럼, y-축을 중심으로 진동 조립체(100)의 회전은 자석(110, 120)을 x축에 평행하게 이동하게 하고, 이 운동의 진폭은 y-축을 중심으로 회전 속도의 측정을 제공하기 위해 감지된다. 특히, 자석(110, 120)은 y-축을 중심으로 센서의 회전에 대응하는 x-축에 평행하거나 x-축에 따른 운동 요소를 갖는 것으로 도시된다. x-y평면에서 자석(110, 120)의 운동은 x-y평면에서의 운동이 진동 조립체(100)의 회전 속도를 측정하기 위해 감지되기 때문에 "감지 운동(sense motion)"이라 칭한다.

상술하고 도 4에 도시된 것처럼, 진동 조립체(100)의 요구되는 공진 역-위상 운동을 확립하기 위해, 자석(110)은 1800Hz의 역-위상 모드 공진 주파수로 z-축을 따라 구동된다. 이 운동의 진폭은 피크 투 피크 약 50미크론이며, 공진은 약 2000의 특성 계수(quality factor) "Q"를 특징으로 한다. 시스템이 작동 시간에 걸쳐 그 에너지의 작은 부분만을 손실하는 것을 나타내는 높은 Q 값과 구동 주파수를 진동 조립체의 공진에 매치시키는 것은 역-위상 운동이 상대적으로 작은 힘의 입력으로 구동되는 것을 허용한다.

자석(120)은 자석(110)의 운동에 대응하여 대칭적인 공진(sympathetic) 운동을 달성한다. x-y평면에서 비-구동 자석(120)의 운동은 x-축 및 y-축을 중심으로 진동 조립체(100)의 회전을 탐지하기 위해 감지된다. 대안적으로, 동일한 자석 또는 질량체(mass)는 적합한 타임 시퀀싱(time squencing)을 이용하여 구동되고 감지될 수 있다. 그렇지만, 바람직한 실시예는 구동 및 감지 기능의 배치에서 추가의 설계를 허용한다.

다시 도 2에서, 빔 구조부(150)는 진동 구조부(100)의 원하는 공진 주파수를 확립하기 위해 요구되는 복원력을 제공한다. 구조부(150)가 또한 x-y평면에서 방사상의 대칭을 제공하도록 설계되어, 자석(110, 120)은 회전에 대응하여 x-y평면에서 대칭적으로 이동한다. 특히, 빔 구조부(150)는 축을 중심으로 6중의 대칭이다. 즉, 만일 빔 구조부(150)가 6개의 60도의 세그먼트들로 분리된다면, 세그먼트들은 동일하여, 회전시에도 동일함을 유지한다. 이 대칭 설계는 구동 경로 오정렬 에러, 교차-축 에러를 최소화하여, x-y평면에서 임의의 방향으로 동일한 자석의 움직임을 촉진한다.

6개의 구부러진 빔(210, 215, 220, 225, 230, 235)은 접촉부(210c, 215c, 220c, 225c, 230c, 260c)에서 자석/자석 고정부 쌍과 연결한다. 이 빔들은 약 1800Hz의 역-모드 공진을 확립하는 복원력을 제공한다. 빔들의 구부러진 형태는 소형 설계로 원하는 1800Hz로 공진 주파수를 낮추기 위해 요구되는 더 긴 빔 길이를 허용한다.

빔 구조부(150)는 또한 원하지 않는 진동 모드를 감소하는 설계 특징을 포함한다. 더 자세히, 설계는 도 6에 도시된 "동-위상(in-phase)"모드를 최소화한다. 동-위상 모드에서, 자석(110, 120) 모두는 +z 방향으로 이동하고 나서, 모두 -z 방향으로 이동한다. 이 작동 모드는 장착 지점(240m 내지 265m)에서 진동 조립체(100)의 내측과 외측으로 불균형한 힘을 연계시키기 때문에 바람직하지 않다. 동-위상 모드는 동-위상 모드의 공진 주파수가 역-위상 공진으로부터 잘 분리되도록 빔 구조부(150)를 설계하는 것에 의해 최소화된다. 이는 빔 구조부(150)를 장착 지점(240m 내지 265m)에서 외부 조립체와 연결하는 6개의 빔(240 내지 265)에 대한 빔의 길이의 적합한 선택을 통해 달성된다. 소리굽쇠의 암(arm)이 동-위상으로 이동할 때 소리굽쇠의 핸들(handle)과의 연관과 유사한 방식으로, 이 빔들은 역-위상 모드에서는 최소로 연관되고 동-위상 모드에서는 연관된다. 이 6개의 빔의 길이를 늘리는 것은 동-위상 모드의 공진 주파수를 낮추고, 이는 동-위상 모드와 원하는 역-위상 모드에 일치하도록 선정된 구동 주파수 사이에 연관된 에너지를 줄인다. 빔(240 내지 265)의 길이는 구동 주파수 한참 아래인 1400Hz의 동-위상 공진 주파 수를 야기하도록 선택되었다. 20% 를 초과하는 이런 분리는 필터가 동-위상 주파수를 제거하는 것을 허용하기에 충분하다.

빔 구조부(150)는 쉬운 제조에 적합하고, 다수의 바람직한 기계적 특성이 있는 평면의 단일-요소 설계를 갖는다. 평면의 빔-스프링 구성은 화학적 에칭, 또는 다양한 반도체 또는 미세-기계 제조법, 또는 에칭, 미세 블랭킹(blanking), 스템핑, 또는 전기 방전 가공을 통해 쉽게 제조될 수 있다. 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적인 진공 증착 공정은 또한 원하는 빔 형태를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 빔 구조부(150) 재료가 센서의 작동 온도에 걸쳐 진동 주파수가 적합하게 일정하게 유지되도록 온도범위에 걸쳐 일정한 탄성률을 유지하는 것이 바람직하다. 재료는 바람직하게 균질이고, 빔 요소(150)를 위한 적합한 재료는 엘린바(elinvar), 스텐레스 스틸, 베릴륨 동, 스프링강 또는 다른 적합한 합금과 같은 금속을 포함한다. 대안적으로, 수정 또는 실리콘이 사용될 수 있고 종래의 포토리소그래픽 에칭 공정을 통해 제조될 수 있다.

다른 메커니즘이 본 발명의 특정한 실시예를 위한 복원력을 제공하기 위해 개발될 수 있지만, 평면 빔 구조부, 그리고 더 자세히 다양한 길이의 빔-스프링을 갖는 구부러진 빔 구조부는 본 발명의 바람직한 실시예에 빔 구조부(150)의 저-손실 균질 설계의 결과인 매우 높은 Q값과 같은 특유의 장점을 제공한다.

다시 도 5에서, 감지 움짐임은 진동 조립체(100)의 회전에 의해 야기된 토크에 반응된다. 감지 움직임은 역-위상 움직임의 주파수로 구동되고, 회전 속도와 역-위상 운동의 진폭에 모두 비례하는 진폭을 갖는 정현파 움직임이다. "감지 모드" 라 칭하는 감지 움직임의 고유 진동수는 역-위상 모드의 구동 주파수에 가깝게 선택된다. 감지 모드의 고유 진동수는 바람직하게 바람직한 실시예에서 약 1700Hz의 역-위상 모드의 구동 주파수에 가깝다. 감지 모드 공진이 구동되는 역-위상 움직임의 주파수에 가깝게 선택하는 것은 감지 움직임의 진폭을 확대하고, 이는 움직임의 매우 작은 크기가 감지되기 때문에 바람직하다. 이 주파수는 약 10배의 확대의 큰 물리적인 공진을 달성하기 위해 역-위상 움직임의 구동 주파수에 충분히 가깝다. 더 큰 확대와 감도는, 만일 감지 모드 공진이 구동된 역- 위상 움직임의 주파수에 가깝거나 일치되도록 선택된 경우 가능하다. 그렇지만, 본 설계에서, 동일한 입력에 대해 동일하게 반응하도록 다수의 센서를 교정하는 것이 바람직했고, 따라서 주파수가 선택되었고, 여기서 확대 곡선의 기울기는 유닛당 변동이 더 쉽게 보상될 수 있을 만큼 작았다.

빔 구조부(150)는 따라서 원하는 역-위상 모드를 위한 복원력을 제공하고, 진동 축에 수직인 평면에서 조립체의 회전을 나타내도록 감지되는 진동("감지 운동"이라 칭하는)을 허용한다. 게다가, 빔 구조부(150)는 역-위상 모드에 대해 높은 Q값(Q는 약 2000이다)의 공진을 확립하고, 역-위상 모드의 구동되는 주파수에 가깝게 감지 모드의 공진을 확립한다.

도 7은 외부 금속 장착 플레이트(700)에 장착된 빔 요소를 도시한다. 빔 구조부(150)는 6개의 구부러진 빔(240 내지 265)의 장착 지점(240m 내지 265m)을 장착 플레이트(700)상의 들어올려진 돌출부에 결합하는 것에 의해 장착 플레이트(700)에 부착된다. 이 돌출부(미도시)는 플레이트(700)에서 절반의 관통부로서 형 성되고, 빔 구조부(150)의 모든 빔이 자유롭게 진동할 수 있도록 장착 플레이트(700)로부터 약 0.23mm 떨어져서 빔 구조부(150)를 고정한다.

도 8은 구동 측면 조립체(800)를 분해하여 도시한다. 구동 측면 조립체(800)는 자석(110)과 자석 고정부(130)(이전의 도면 1, 3 내지 7에 도시됨) 근처에 구동 코일(810)을 위치시키고, 구동 코일(810)을 위한 장착부(location feature)를 포함하는 플라스틱 구동 몰드(mold)(820)를 포함한다.투자성 철판(830)은 구동 몰드(820)의 후면에 부착되어, 자석(110)에 의해 생성된 자력선을 채널화하는(channel) 것을 돕고 구동 코일(810)과 자석(110) 사이의 결속을 증가시킨다. 철판(830)은 또한 원하지 않는 운동을 감소시키기 위한 시스템에 추가적인 관성을 제공한다. 핀(840)은 구동 몰드(820)에 부착되어 전기 신호를 구동 측면 조립체(800) 내외로 전달한다.

도 9는 감지 측면 조립체(900)를 분해하여 도시한다. 감지 측면 조립체(900)는 구동 조립체(800)에 대향하는 빔 구조부(150)의 측면 상에 자석(120) 근처에 장착된다. 2 쌍의 감지 코일(910, 915)은 감지 몰드(920)에 부착된다. 2 쌍의 납작하고 타원형인 감지 코일은 90도로 분리되어 배향되고, 완전히 조립되었을 때, 자석(120) 근처에 배치된다. 코일(910, 915)은 각각 x-y 평면에 장착되고, x-y 평면에서 자석(120)의 운동을 감지하기 위해 이용되며, 한 쌍은 x-축을 따라 운동을 감지하고, 다른 한 쌍은 y-축을 따라 운동을 감지한다. 특히, 도 9에 도시된 x-y 축을 참조하여, 감지 코일(910)은 x축을 따른 자석(120)의 운동이 일반적으로 한 코일에서 자속을 증가시키고 다른 코일에서 자속을 감소시키고, 자석(120)의 x축 상의 위 치에 대응하는 신호를 주도록 배향된다. 코일의 타원 형태는 x-축 방향으로의 운동에 코일이 더 민감하게 한다. 각각의 코일 쌍은 반대 극성으로 연결되어(반대 방향으로 감긴) 자석(120)의 z축 방향으로 구동에 의해 야기되는 자속 변화가 일반적으로 상쇄되지만, x축 방향으로 운동은 추가될 것이다.

도 10은 신호 인쇄 회로 기판(PCB)(1010)을 분해하여 도시한다. 신호 PCB(1010)에 부착된 것은 EEPROM(1020)과 ASIC(1030)이다. 용량성 절연판(1040)은 신호 PCB(1010)에 부착되어, 감지 코일(910, 915)과 신호 PCB(1010) 상의 다양한 트레이스(trace)와 핀 사이의 용량성 결합을 방지한다. 용량 절연판(1040)은 인청동과 같은 전기 전도성 및 비-자기성 재료로 제조된다. AGC 코일(1050)은 신호 PCB(1010)의 후면에 부착된다. 아래에 자세히 기술된 것처럼, AGC 코일(1050)은 z-축을 따라 구동되는 역-위상 운동의 진폭과 정확한 위상을 감지하고, 구동을 위한 피드백, 에러 정정, 신호 디모듈레이션(demodulation) 회로를 제공한다. 코일(810, 910, 915, 1050)은 이후에 제거될 스핀들(spindle) 주위에 구리와 같은 절연된 전기 전도성 배선을 감는 것에 의해 제조된다. 코일은 또한 코일 구조를 생성하기 위해 몇몇 PCB 층 상에 나선 트레이스에 의해, 또는 기판 상에 금속 필름을 증작한 후 포토리소그래픽 방법으로 코일 권수(turns)를 에칭하는 것에 의해 형성될 수 있다. 본 설계의 한 가지 장점은, 저렴하고 쉽게 제조될 수 있는 납작하게 감은 코일의 사용으로 변경될 수 있다는 것이다. 대안적으로, 다른 종류의 트랜스듀서(transducers)가 진동 운동을 구동하고 감지하는데 사용될 수 있다.

도 11은 매달린 조립체(1110)를 분해하여 도시한다. 구동 측면 조립체(800) 는 슴베(tangs)(710)를 통해 장착 플레이트(700)에 부착된다. 장착 플레이트(700)는 추가로 슴베(720)를 통해 감지 측면 조립체(900)에 부착된다. 결과의 소형의 결합된 조립체는 구동 코일(810)을 자석(110) 근처에 위치시킨다; 그리고 AGC 코일(1050), 감지 코일(910, 915)은 자석(120) 근처에 위치시킨다. 다양한 교차 연결 핀은 매달린 조립체(1110)에 걸쳐 전기 경로를 확립하기 위해 신호 PCB(1010)에 연결된다(납땜된다).

도 12는 최종 조립체(1200)를 분해하여 도시한다. 베이스 조립체(1210)는 플라스틱 사출성형된 부분인, 베이스 몰드(1220)를 포함하고, 이 베이스 몰드(1220)에는 4개의 핀(1225)이 부착되어 있다. 전도성 금속 벨리(belly) 플레이트(1230)는 베이스 몰드(1220)에 접착된다. 실리콘 고무로 몰딩된 가스켓(gasket)(1240)은 도시된 것처럼 베이스 몰드(1220)와 벨리 플레이트(1230) 사이에 삽입된다. 4개의 헬리컬 스프링(1250)은 핀(1225)에 연결된다. 헬리컬 스프링(1250)은 헬리컬 나선 모양으로 감겨진 전기적으로 전도성 재료로 제조된다. 매달린 조립체(1110)는 4개의 헬리컬 스프링(1250) 상에 위치되고, 납땜, 용접, 브레이징, 또는 기계적인 결속에 의해 부착된다.

헬리컬 스프링(1250)은 2개의 기능을 수행한다. 우선, 4개의 전도성 스프링은 신호 PCB(1010)와 베이스 몰드(1220) 사이에 전기 신호를 전달하기 위해 사용된다. 게다가 스프링(1250)은 매달린 조립체(1110)와 베이스 몰드(1220) 사이에 진동 차단을 제공한다. 이 차단은 원하지 않는 진동(선형 가속도, 질량 불일치 효과)이 진동 조립체(100)로 연관되는 것을 방지한다. 끝으로, 캔(can)(1260)은 이후에 센 서를 원하지 않는 간섭원으로부터 차폐하기 위한 닫힌 컨테이너를 형성하기 위해 벨리 플레이트(1230)에 부착된다. 가스켓(1240)은 습기가 조립체로 들어가는 것을 방지하기 위해 캔에 대해 밀봉을 형성한다.

이제 도 13에서, ASIC(1030)은 회전속도 센서를 위한 신호 처리를 수행한다. EEPROM(1020)은 ASIC(1030)에 의해 사용되는 다양한 보정 계수와 다른 데이터를 저장한다. 도 13은 ASIC(1030)의 시스템 전자 장치의 개략적인 논리도이다.

최종 조립체(1200)에서 코일(810, 910, 915, 1050)은 트랜스듀서 섹션(1305)에 도시된다. 진동 조립체(100)는 코일(810)을 구동하기 위해 구동 교류(DP-DM)를 인가하는 것에 의해 그 고유 공진 주파수로 구동된다. 이는 z-축을 따라 진동 조립체(100)에 정현파 운동을 생성하고, 이는 AGC 코일(1050)에 의해 감지된다. AGC 코일(1050)은 z축에 따른 진동 조립체(100)의 진동의 원하는 물리적인 진폭을 제공하기 위해 스케일된 진폭을 갖는 정현파 AGC 신호(AGP-AGM)를 생성한다. 구동 전류의 주파수와 위상은 구동되는 운동을 최대화하기 위해 역-위상 모드에서 진동 조립체(100)의 주파수와 일치하도록 조정된다. 요(yaw) 운동(x-축에 대한)은 감지 코일(910)에 의해 검출되고, 이는 요 신호(YWP-YWM)를 발생시킨다. 유사하게, 피치 운동(y-축에 대한)은 감지 코일(915)에 의해 검출되고, 이는 피치 신호(PWP-PWM)를 발생시킨다.

요 및 피치 프리앰프(preamps)(1320, 1330)와, AGC 프리앰프 및 진동 오실레이터(1310)의 AGC 프리앰프부는 코일(910, 915, 1050)로부터의 저레벨 전압 신호 온-칩 변환 레지스터를 사용하여 차동 전류로 변환한다. 이 프리앰프들은 최소의 위상-지연 특성을 갖고, 이는 ASIC(1030)에 의해 사용되는 요, 피치, 그리고 AGC 신호 사이의 정확한 위상 관계를 유지한다. 대안적으로, 위상 특성은 매칭될 수 있다. 모든 경우에, 신호들 사이의 위상 관계는 정확하게 유지된다.

차동 아날로그 AGC 신호(AGP-AGM)는 AGC 프리앰프 및 진동 오실레이터(1310)에 연결된다. AGC 프리앰프 및 진동 오실레이터(1310)의 진동 오실레이터부는, AGC 코일(1050)로부터의 AGC 신호(AGP-AGM)에서 피드백되는 위상과 진폭을 이용하여, 구동 코일(810)에 구동 전류(DP-DM)를 인가하는 것에 의해, 진동 조립체(100)를 그 공진 주파수로 구동한다. AGC 신호(AGP-AGM)는 절반의 주기마다 결합되고, 결과의 AGC 신호는 온도-보상된 밴드(band) 갭(gap) 기준치(BG)에서 유도된 기준 전압값과 비교되고, 그 차이는 출력(DP, DM)에서 적합한 크기의 슬류-제한된(slew-limited) 구동 신호를 생성하는데 사용된다. 신호(DP-DM)는 구형파와 같은 파형이고, AGC 신호에 공칭으로 동-위상이다. 아날로그 차동 AGC 신호(AGP-AGM)는 증폭되어, 신호(AGP,-AGM)로서 결합 및 스케일링 DACs((1340)으로 출력된다. 위상 기준 신호(ADPCOMP)는 또한 AGC 신호의 제로크로싱(zero crossings)에 대응하여 ADC 클럭 합성기(Synthesizer) 및 카운터(1325)에 제공된다.

결합 및 스케일링 DACs(1340)은 아날로그 요(YWP-YWM) 및 피치(PTP-PTM) 감지 신호를 조정하여, 프리앰프로부터 dc 옵셋 제거를 제공하도록 하고, 기생 수직위상(quadrature) 에러 신호를 제공하도록 하고, ADC 블록에 제공되는 신호가 유닛별 변동에 대해 정규화될 수 있도록 유닛별 변동을 보상하기 위한 교차-축 에러를 제거하도록 한다. DC 옵셋과 기생 직교위상 에러 신호는 시리얼 인터페이스 및 RAM(1355)의 디지털 레지스터에 저장된 교정 값을 사용하여, 프로그래밍 가능한 DAC을 통해 합성되는 동일하고 반대의 아날로그 신호의 아날로그 추가에 의해 제거된다. 교차-축 에러는 동일한 방식으로 보상되지만, 감지 채널 신호를 직접적으로 기준으로서 사용한다. 스케일링 DACs(1340)과 시리얼 인터페이스 및 RAM(1355)을 상호 연결하는 COMCAL 버스 라인은 시리얼 인터페이스 및 RAM(1355)의 PINPH, POFST, PCAX, PSF, YINPH,YOFST, YCAX, 그리고 YSF 레지스터로의 스케일링 DACs(1340)에 접근을 제공한다는 것에 주의하라. 이런 레지스터들의 사용은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

도 14는 결합 및 스케일링 DACs(1340)과 인접 회로의 상세한 개략도이다. 요 입력 신호는 요 입력 핀(YWP, YWM) 양단의 차동 전압이다. 차동 아날로그 요 신호(YWP-YWM)는 요 회전을 위한 원하는 속도 신호뿐만 아니라 원하지 않는 에러 신호를 포함하는 복합 신호이다. 특히:

V _yaw = V( YWP )-V( YWM )

원하는 그리고 에러 요소를 기술하는 요 신호의 이론적인 정의는 다음과 같다.

V _yaw NOM = InphYaw * SIN (2π* Fvib *t)

- CrossYaw * RatePitch * COS (2π* Fvib *t)

-( RateYaw + MROyaw )* YSF * COS (2π* Fvib *t)

이 방정식의 SIN 항은 구동되는 진동 운동의 트랜스듀서 오정렬로부터 기인하는 원하지 않는 에러 요소인 동-위상 신호(AGC 신호에 대해)이다. InphYaw는 이 동-위상 요신호의 크기로 정의된다. 이 에러는 가산기(14110)에서, YINPH DAC(1410)에 의해 제공된 동일하고 반대의 신호를 감지된 요 신호(YWP-YWM)에 더하는 것에 의해 제거된다. YINPH DAC(1410)은 그 출력을 AGC 신호(AGP-AGM)로 스케일하고, 이 AGC 신호(AGP-AGM)는 YINPH 교정 파라미터와 곱해진다. 디지타이즈하기에 앞서 감지 신호를 수정하는 것과, 진동 운동과 감지 운동 사이의 위상 관계를 보존하기 위해 직접적으로 아날로그 AGC 신호를 사용하는 것에 의해, 동-위상 에러 요소는 크게 감소된다.

첫 번째 COS 항은 요 및 피치 축 사이의 연결에서 기인하는 원하지 않는 에러 신호이다. CrossYaw는 이 교차-축(피치) 에러 신호의 크기로 정의된다. 이 교차-축 에러는 가산기(14110)에서 검출된 요 신호(YWP-YWM)와 동일하고 반대의 신호를 추가하는 것에 의해 보상된다. 수정 신호는 YCAX DAC(1430)에 의해 제공되고, YCAX DAC(1430)은 그 출력을 피치 신호(PWP-PYM)로 스케일하고, YCAX 교정 파라미터와 곱해진다. 디지타이즈하기에 앞서 감지 신호를 수정하는 것과, 에러 소스와 수정 신호 사이의 위상 관계를 보존하기 위해 직접적으로 아날로그 피치 신호를 사용하는 것에 의해, 교차-축 에러 요소는 크게 감소된다.

제 2 COS 항은 요 각속도에 의해 변조되는 원하는 신호를 포함한다. 이 신호는 진동 조립체(100)의 원하는 요 각속도 운동을 나타낸다. 그렇지만, 이 항은 또 한 정렬 에러로부터 야기된 원하지 않는 기계적인 속도 옵셋(MROyaw)을 포함한다.

결합 및 스케일링 DACs(1340)의 피치 신호 부분의 작동은 요 신호 회로를 참조하여 상술한 것과 유사하다. DAC 디지털 교정 레지스터의 디지털 값은 DAC을 위한 스케일링 계수를 제공한다. 보상 신호 소스, 에러 루트의 원인의 설명, 그리고 정상-상태(steady-state) 신호 정의에 대응성 각각에 의해 보상된 에러의 추가 설명은 표 1에서 더 자세히 제공된다.

DAC 디지털 교정 레지스터	보상될 에러의 설명	보상되는 신호 소스	에러 루트 원인의 설명	정상-상태 신호 정의에 참조
<YOFST>	요 DC 옵셋	프리앰프 바이어싱에 비례한DC 전류	입력 옵셋 전압, ASIC(1030)에서의 전류 미러 허용치(입력 신호는 무시할만한 DC 옵셋을 갖는다)	정상 상태 신호 정의에서 기술되지 않음
<YINPH>	요 동 위상 에러	AGC 신호	기계적 트랜스듀서 오정렬	Vyaw 식에서 SIN 항
<YCAX>	요 교차 축	피치 신호	기계적 트랜스듀서 오정렬과 진동 요소 감지 주 진동 모드 오정렬	Vyaw 식에 서 제 1 COS 항
<YSF>	요 스케일 계수	DC 옵셋 보상, 동 위상 보상, 그리고 교차 축 보상 이후에 요 신호	출력에서 로(raw) 스케일 계수과 원하는 ADC 풀-스케일(full-scale) 변환 범위 사이의 불일치	Vyaw 식에 서 제 2 COS 항
<POFST>	피치 DC 옵셋	프리앰프 바이 어싱에 비례한 DC 전류	입력 옵셋 전압, ASIC(1030)에서의 전류 미러 허용치(입력 신호는 무시할만한 DC 옵셋을 갖는다)	정상 상태 신호 정의에서 기술되지 않음
<PINPH>	피치 동 위상 에러	AGC 신호	기계적 트랜스듀서 오정렬	Vpitch 식에서 SIN 항
<PCAX>	피치 교차 축	요 신호	기계적 트랜스듀서 오정렬과 진동 요소 감지 주 진동 모드 오정렬	Vpitch 식에서 제 1 COS 항
<PSF>	피치 스케일 계수	DC 옵셋 보상, 동 위상 보상, 그리고 교차 축 보상 이후에 피치 신호	출력에서 로(raw) 스케일 계수과 원하는 ADC 풀-스케일(full-scale) 변환 범위 사이의 불일치	Vpitch 식에서 제 2 COS 항

가산기(14110)에서 아날로그 가산에 의해 에러 신호들이 전자적으로 제거된 이후에, 원하는 요 감지 신호는 원하는 요 신호를 디모듈레이트하고 나머지 원하지 않는 사인 성분을 추가로 제거하기 위해 코사인 신호(AGC 신호와 직교 위상으로)로 믹서(14140)에서 디모듈레이트된다. 믹서(14140)는 추가로 요 감지 신호를 선택적으로 사인 신호 또는 dc 신호로 디모듈레이트한다. 이런 모드는 아래에 기술되는 것처럼 교정 값을 결정하는데 사용된다.

요 ADC(1350)와 피치 ADC(1360)는 AGC 신호에 대해 동기화 되는 동시의 아날로그-디지털 변환을 실행한다. 피치 ADC(1360)는 이제 설명할 요 ADC(1350)와 일치하는 방식으로 작동한다. 수정된 요 신호는 믹서(14140)에 인가되고, 거기서 요 신호는 코사인 신호(AGC 신호와 직교 위상으로)로 믹싱하는 것에 의해 디모듈레이트된다. 디모듈레이트된 신호는 이후에 정류되고 요 ADC(1350)에 의해 디지털 레벨로 변환된다. 바람직한 실시예에서, 요 ADC(1350)는, ADC 클럭 합성기로부터 카운터(1325)와 HSCLK 신호에 대응하여 싸이클당 여러번 디모듈레이트된 요 신호를 높은 비율로 샘플링하는 시그마 델타 변환기(Sigma Delta Converter)(14150)를 이용한다. 1.8KHz 싸이클 당 2 회로, 정류된 샘플은 ADC 클럭 합성기로부터의 카운터(1325)로부터 동기화하여 적산기(14160)에 의해 적산된다. CLK 신호는 물리적인 오실레이터와 정확한 위상 관계를 유지하기 위해 AGC 신호로부터 직접적으로 유도된다. 이 동기화된 디모듈레이션과 변환은 추가로 특정한 에러 신호들을 제거하는 것에 의해 감지 신호의 신호 대 잡음을 향상시킨다.

YINPH DAC(1410)과 PINPH DAC(1460)에 인가된 디지털 값은, 감지 채널들의 사인 디모듈레이션을 수행하고, 2개의 감지 채널의 각각에 동-위상 신호의 양을 최소화하기 위해 스케일링 YINPH DAC(1410)과 PINPH DAC(1460)를 조정하는 자동-보정 루프에 의해 유도된다. 특히, 선택가능한 동-위상 트림 모드는 믹서(14140)의 사인 입력값을 선택하여 수정된 요 신호를 사인 파형으로 디모듈레이트한다. 요 ADC(1350)으로부터의 결과의 사인 디모듈레이트된 디지털 신호는 YINPH 파라미터의 값을 확립하고, 이 값은 YINPH 레지스터(1420)에 로드되어, 정상 작동 도중에 사인 에러 신호들을 제거하기 위해 YINPH DAC(1410)을 스케일하기 위해 사용된다. PINPH 자동-수정 루프는 유사한 방식으로 작동한다.

YCAX DAC(1430)과 PCAX DAC(1480)에 대한 디지털 값은, 완성된 조립체가 회전되고나서 각 채널에 대해 교차 축의 정도가 측정되는 공장에서의 교정 과정으로부터 유도된다. 이런 디지털 값은 이후에 EEPROM(1020)과 ASIC(1030) 상의 디지털 레지스터로 로드된다.

YOFST 및 POFST는 DC 옵셋 에러를 위한 수정 신호이다. YOFST 및 POFST에 대한 디지털 값은 또한 자동-수정 루프에 의해 결정된다. 가산기(14110)로부터의 출력은 적산기(14190)로 인가되고, 이는 가산기(14110)로부터의 출력을 AGC 신호의 설정된(set) 싸이클 회수에 대해 적산하기 위해 ADC 클럭 합성기및 카운터(1320)로부터의 CLK 신호에 동기화된다. 적산된 값은 비교기(14200)에서 기준 값(보통 영)에 비교된다. 결과값은 카운터(1450)에 전해진다. 이 카운터는 YOFST DAC(1440)에 저장된 YOFST 값을 조정하는데, 이는 DC 에러 수정을 제공하기 위해 가산기(14110)에 인가되는 DC 신호를 스케일한다. POFST 루프는 동일한 방식으로 작동한다. 작동 중에, 이런 루프들은 감지 채널에 대한 DC 신호의 양을 최소화하기 위해 YOFST 및 POFST를 스케일링하는 것을 조정할 것이다.

다시 도 13에서, ADC 클럭 합성기 및 카운터(1320)는 AGC 프리앰프 및 진동 오실레이터(1310)로부터 아날로그 AGCCOMP 신호를 수용하고, 디지털 회로와 샘플링을 진동 조립체의 진동과 정확하게 동기화하기 위해 사용되는 디지털 클럭 신호 CLK 및 COUNT를 제공한다. 이는 진동 조립체(100)의 고유 진동수와 일치하는 주파수로 작게 나누어지고 AGC 신호 AGPCOMP의 위상 기준값(제로 크로싱 지점과 같은)에 고정되는 고 주파수 오실레이터를 사용하는 것에 의해 달성된다.

CLK/COUNT 신호는 감지 신호 각속도 정보의 검출을 용이하게 하기 위해 AGCCOMP 신호로부터 90도 동위상으로 이동된다. 따라서, CLK/COUNT 신호는 진동 조립체(100)의 물리적인 진동과 정확하게 동기화된다. 고속의 HSCLK 신호는 또한 제공되고, 이는 CLK 신호에 동기화되고 고 주파수를 갖는다. 교정 도중에, 90도 위상 이동은 YINPH 및 PINPH 교정 값을 결정하기 위해 선택적으로 비활성화된다.

ASIC(1030)과 EEPROM(1020)은 시리얼 인터페이스 및 RAM 블록(1355)에 포함된 Philips 사의 I2C 인터페이스와 같은 시리얼 2 배선 인터페이스를 사용하여 외부 마이크로프로세서와 통신한다. 2 배선 인터페이스는 외부 패키지와 매달린 조립체 사이에 요구되는 연결의 개수를 절약한다. 사실상, 매달린 조립체에는 단지 4개의 전기적 연결이 있다. 이는 외부 마이크로프로세서가 결과 레지스터로부터 디지털 값을 읽어서, 교정 값과 상태 값을 입력 레지스터로 기록하게 한다.

공장 교정 도중에, 에러 신호는 측정되고 접합한 스케일링 계수는 EEPROM(1020)에 저장된다. 정상 작동의 초기화 도중에, 외부 마이크로프로세서는 EEPROM(1020)으로부터 저장된 교정 값을 읽고나서, 이를 ASCU(1030)상의 레지스터에 기록한다. ASIC(1030)은 이 저장된 값을 상술한 에러 수정을 수행하기 위해 사용되는 적합한 DAC 레벨을 설정하기 위해 사용한다.

값 YINPH, PINPH, YOFST, POFST, YCAX, PCAX, YSF, PSSF, RCC, CN, 그리고 AGS는 각각 <PINPH>, <YINPH>, <POFST>, <YOFST>, <YCAX>, <PCAX>, <YSF>, <PSSF>, <RCC>, <CN>, <AGS> 레지스터에 저장된다. 공장 교정 도중에 이런 레지스터 값들은 영구적인 저장을 위해 외부 프로세서에 의해 EEPROM(1020)에 기록된다. 이어지는 시동에서, 이런 값들은 루프 세틀링(settling) 시간을 최소화하기 위해 ASIC(1030)의 레지스터로 재-로드된다{시드된다(seeded)}. RCC 및 AGC를 위한 값은 AGC 프리앰프와 진동 오실레이터(1310)와 연관된 레지스터로 시드된다. RCC는 AGC 공정 변화를 보상하기 위한 오실레이터의 중심 주파수를 조정하는데 사용되는 시간 상수 교정이다. AGS는 진폭 검출에 앞서 AGC 신호를 스케일하는 진폭 교정 값이다. 따라서, AGS 값을 바꾸는 것은 구동되는 역-위상 운동의 물리적인 진폭을 변화시킨다. 매달린 조립체(1110)에 장착된 ASIC(1030)에 있는 능동 레지스터에 이런 값들을 시드하는 것은(예비로딩) 각각의 센서가 전자적으로 교정되고 시동 시간을 향상시키는 것을 허용한다.

디지털 및 아날로그 필터링은 추가로, 신호 상에 존재하는 원하지 않는 저 주파수 및 고 주파수 요소를 제거하기 위해, 종래 방식으로, 회로에 걸쳐 수행된다. 이 회로는 도시되지 않는다.

ASIC(1030)는, 센서의 온도뿐만 아니라 공급 전압이 보고될 수 있도록 전압/온도 ADC(1370)에 그 값이 전해지는 온도 센서(1380)와 전압 레벨 감지기(1390)를 추가로 포함한다. 이런 값들은 온도 및 전압과 관련된 현상을 위한 후속하는 더 고차의 에러 교정을 허용하도록 활용된다.

본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었을지라도, 첨부된 청구범위에 한정된 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 실시예에서 다양한 변경이 있을 수 있다는 것은 명백하다.

본 발명을 활용하여, 작고 제조비가 적게 들고, 다양한 종류의 응용에 적용되고, 정밀 전자장치와 쉽게 통합될 수 있는 회전 속도 센서를 제공할 수 있다.

Claims

진동형 회전 속도 센서에 있어서,

축을 따라 진동 공동 축을 따라 대칭으로 배치된 한 쌍의 진동 질량체(masses)를 포함하는 진동 요소,

상기 축을 따라 상기 진동 질량체에 주기적인 운동을 유도하기 위한 적어도 1개의 상기 진동 질량체에 연결된 구동기(driver),

진동 축에 수직인 한 방향으로 상기 진동 질량체의 운동을 감지하기 위한 적어도 1개의 상기 진동 질량체에 연결된 제 1 감지 회로,

진동 축에 수직인 다른 방향으로 상기 진동 질량체의 운동을 감지하기 위한 적어도 1개의 상기 진동 질량체에 연결된 제 2 감지 회로를,

포함하는, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 상기 구동기는 상기 진동 질량체 사이의 역-위상 운동을 유도하는, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 상기 진동 질량체는 자성 요소를 포함하고, 상기 구동기와 상기 감지 회로는 전자기 요소를 포함하는, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 상기 구동기는 하나의 상기 진동 질량체에 연결되고, 상기 감지 회로는 다른 상기 진동 질량체에 연결되는, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 상기 구동기는 주기적으로 하나의 상기 진동 질량체에 연결되고, 상기 감지 회로는 상기 구동기가 하나의 상기 진동 질량체에 연결되지 않을 때, 상기 동일한 하나의 진동 질량체에 연결되는, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 상기 한 방향 및 다른 방향은 동일 평면에 있고 일반적으로 서로 수직인, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 상기 진동 축을 따라 상기 진동 질량체의 운동의 크기와 위상을 감지하기 위한 운동 센서를 포함하고, 상기 운동 센서는 상기 구동기에 연결되고, 상기 드라이브는 감지된 진폭 및 위상에 대응하여 반복가능한 방식으로 상기 진동 질량체를 구동하는, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 상기 질량체 중 하나에 연결된 탄성의 제 1 부재와 상기 질량체 중 다른 하나에 연결된 탄성의 제 2 부재를 갖는 평면의 복원 요소를 추가로 포함하는, 진동형 회전 속도 센서.
제 8항에 있어서, 상기 질량체의 각각에 연결된 상기 탄성의 제 1 부재를 갖는 단일의 균일한 복원 요소를 추가로 포함하는, 진동형 회전 속도 센서.
제 8항에 있어서, 상기 탄성의 제 1 및 제 2 부재는, 이들이 이 단부 사이의 직선 거리보다 더 큰 길이를 갖도록 연장되는, 진동형 회전 속도 센서.
제 8항에 있어서, 상기 복원 요소는 상기 진동 조립체를 외부 장착부에 연결하기 위한 탄성의 장착 부재를 추가로 포함하는, 진동형 회전 속도 센서.
제 1항에 있어서, 역-위상 운동과 감지 운동의 공진은 감지 모드 운동을 증대시키기에 충분히 가깝고, 다른 공진 모드들은 이들이 필터링에 의해 효과적으로 제거될 수 있도록 그 주파수가 충분히 멀게 이격되는, 진동형 회전 속도 센서.
제 8항에 있어서, 상기 평면 복원 요소는 방사상으로 X 회(X-fold) 대칭이고, X는 정수 3이거나 더 큰, 진동형 회전 속도 센서.
진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법으로서, 상기 속도 센서는 축을 따라 공동(common) 진동 축을 따라 대칭으로 배치된 한 쌍의 진동 질량체를 포함하는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법에 있어서,

상기 축을 따라 상기 진동 질량체에 주기적인 운동을 유도하기 위한 적어도 1개의 상기 진동 질량체를 구동하는 단계,

상기 진동 축에 수직인 한 방향으로 적어도 1개의 상기 진동 질량체의 운동 을 감지하는 단계,

상기 진동 축에 수직인 다른 방향으로 적어도 1개의 상기 진동 질량체의 운동을 감지하는 단계를,

포함하는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법.
제 14항에 있어서, 상기 구동하는 단계는 상기 진동 질량체 사이에 역-위상(counter-phase) 운동을 유도하는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법.
제 14항에 있어서, 상기 진동 질량체는 자성 요소를 포함하고, 상기 감지하는 단계는 전자기적으로 행해지는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법.
제 14항에 있어서, 구동기(driver)가 하나의 진동 질량체에 연결되고, 감지 회로가 다른 진동 질량에 연결되고, 상기 구동하는 단계는 상기 하나의 진동 질량체를 구동하고, 상기 감지하는 단계는 다른 진동 질량체의 운동을 감지하는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법.
제 14항에 있어서, 상기 구동하는 단계는 간헐적으로 상기 하나의 진동 질량체를 구동하고, 상기 감지하는 단계는 상기 하나의 진동 질량체가 구동되지 않을 때 상기 하나의 진동 질량체의 운동을 감지하는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법.
제 14항에 있어서, 상기 하나의 방향과 다른 방향은 동일 평면에 있고 일반적으로 서로 수직하는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법.
제 14항에 있어서,

상기 진동 축을 따라 적어도 하나의 상기 진동 질량체의 운동의 진폭과 위상을 감지하는 단계를 추가로 포함하고,

상기 구동하는 단계는 상기 감지된 크기 및 위상에 대응하여 반복적인 방식으로 상기 진동 질량체를 구동하는, 진동형 회전 속도 센서를 작동하기 위한 방법.