KR20070116750A - 진동 센서 - Google Patents

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KR20070116750A
KR20070116750A KR1020070055179A KR20070055179A KR20070116750A KR 20070116750 A KR20070116750 A KR 20070116750A KR 1020070055179 A KR1020070055179 A KR 1020070055179A KR 20070055179 A KR20070055179 A KR 20070055179A KR 20070116750 A KR20070116750 A KR 20070116750A
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KR1020070055179A
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유지 다까하시
후미히꼬 나까자와
히로시 이시까와
마사노리 야찌
다까유끼 야마지
미노루 오따
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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

검출 감도의 온도 특성을 안정하여 보상하는 것이 가능한 진동 센서를 제공하는 것이다. 본 발명은, 진동체(10)와, 진동체를 기계 진동시키는 구동 회로(20)와, 구동 회로(20)의 구동 신호(S1)에 관한 참조 신호(S3)를 참조하여, 진동체(1O)의 기계 진동에 관한 검출 신호(S4)에 기초해서 진동체(10)의 물리 상태를 검출하는 검출 회로(30)를 갖고 있으며, 참조 신호(S3)와 검출 신호(S4)와의 위상차의 온도 특성은, 기계 진동에 대한 검출 신호(S4)의 검출 감도의 온도 특성 중 적어도 일부를 보상하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서이다.
진동체, 기계 진동, 검출 신호, 검출 회로, 캐패시터

Description

진동 센서{VIBRATION SENSOR}
도 1은 검출 감도의 온도 의존성의 예를 도시하는 도면.
도 2는 종래의 검출 감도의 온도 특성의 보상을 위한 회로의 예.
도 3은 실시예 1에 따른 각속도 센서의 블록도.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 진동체의 표면의 전극 패턴을 도시하는 도면.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 진동체의 진동 모드를 도시하는 도면이다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 구동 회로 내의 각 신호의 파형을 도시하는 모식도.
도 7의 (a) 내지 도 7의 (c)는 검출 회로의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)는, 검출 신호 S4의 위상이 변화한 경우의 출력 신호를 도시하는 도면.
도 9는 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차에 대한 출력 감도를 도시하는 도면.
도 10은 캐패시터(50)의 용량값을 변화시켰을 때의 검출 신호 S4의 파형의 모식도.
도 11은 캐패시터의 종류에 의한 정전 용량의 온도　특성을 도시하는 도면.
도 12의 (a) 내지 도 12의 (d)는, 참조 신호 S3의 위상이 변화한 경우의 출 력 신호를 도시하는 도면.
도 13의 (a)는 이상기의 회로도, 도 13의 (b)는 각 온도에서의 위상 변화의 계산 결과를 도시하는 도면.
<도면을 설명하기 위한 부호의 설명>
10 : 진동체
11, 12 : 암부
11a, 11b, 11c : 검출 전극
12a, 12b, 12c : 검출 전극
14a, 15a : 구동 전극
13 : 베이스부
17, 18 : 영역
20 : 구동 회로
22 : 이상기
23 : 비교기
24 : 반전 증폭기
30 : 검출 회로
32 : 검파기
34 : 증폭기
40 : 차동 증폭 회로
50 : 캐패시터
[특허 문헌1] 일본 특개평 11-148829호 공보
본 발명은 진동 센서에 관한 것으로, 특히 온도 특성을 보상하는 기능을 갖는 진동 센서에 관한 것이다.
가속도 센서나 각속도 센서 등의 진동 센서는 진동체를 갖고, 진동체의 진동을 검지함으로써, 가속도나 각속도를 검지하는 센서이다. 예를 들면, 각속도 센서는, 카 네비게이션 시스템이나 디지털 카메라의 손 떨림 방지 등에 이용되고 있다. 진동 센서에서는, 진동체는 압전체로 이루어지고, 진동체의 진동을 전기 신호로 변환해서 진동체의 진동을 검지한다. 그러나, 분위기 온도가 변화하면 진동체의 기계 진동을 전기 신호로 변환하는 검출 감도가 변화되게 된다. 예를 들면, 도 1은 온도에 대한 각속도 센서의 검출 감도를 도시한 도면이다. 이 예에서는 검출 감도는 마이너스의 온도 특성을 갖는다. 특허 문헌 1에는, 검출 감도의 온도 특성을 보상하기 위해서, 도 2에 도시하는 차동 증폭 회로(60)를 진동 센서의 출력에 접속하는 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌 1의 기술에 따르면, 도 2의 저항 R1이나 R2의 저항값의 온도 특성을 이용해서 검출 감도의 온도 특성을 보상하는 것이다.
그러나, 특허 문헌 1에서는, 온도 특성을 갖는 저항으로서 확산 저항을 이용 하고 있지만, 확산 저항은, 양산 시에 안정된 저항값의 온도 특성을 얻는 것이 어렵다. 또한, 확산 저항에 온도 특성을 갖게 하면, 차동 증폭 회로 자체도 온도 특성을 갖게 된다. 이와 같이, 종래, 검출 감도의 온도 특성이 안정된 온도 보상은 곤란하였다.
본 발명은, 상기 과제를 감안해서 이루어진 것으로, 검출 감도의 온도 특성을 안정되게 보상하는 것이 가능한 진동 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 진동체와, 상기 진동체를 기계 진동시키는 구동 회로와, 상기 구동 회로의 구동 신호에 관한 참조 신호를 참조하여, 상기 진동체의 기계 진동에 관한 검출 신호에 기초해서 상기 진동체의 물리 상태를 검출하는 검출 회로와, 상기 구동 회로와 그라운드 사이에 접속되는 캐패시터를 구비하고, 상기 캐패시터의 용량값의 온도 특성은, 상기 기계 진동에 대한 상기 검출 신호의 검출 감도의 온도 특성 중 적어도 일부를 보상하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서이다. 본 발명에 따르면, 캐패시터의 용량값의 온도 특성을 이용함으로써, 검출 감도의 온도 특성을 안정하여 보상하는 것이 가능한 진동 센서를 제공할 수 있다.
본 발명은, 진동체와, 상기 진동체를 기계 진동시키는 구동 회로와, 상기 구동 회로의 구동 신호에 관한 참조 신호를 참조하여, 상기 진동체의 기계 진동에 관한 검출 신호에 기초해서 상기 진동체의 물리 상태를 검출하는 검출 회로를 구비하고, 상기 참조 신호와 상기 검출 신호와의 위상차의 온도 특성은, 상기 기계 진동에 대한 상기 검출 신호의 검출 감도의 온도 특성 중 적어도 일부를 보상하도록 설 정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서이다. 본 발명에 따르면, 참조 신호와 검출 신호와의 위상차의 온도 특성을 이용하여, 검출 감도의 온도 특성을 안정하여 보상할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 구동 회로와 그라운드 사이에 접속되는 캐패시터를 구비하고, 상기 위상차의 온도 특성은, 상기 캐패시터의 용량값의 온도 특성에 의해 규정되어 있는 구성으로 할 수 있다. 상기 구성에 따르면, 용량값의 온도 특성이 서로 다른 캐패시터는 간단히 입수할 수 있기 때문에, 간단히, 검출 감도의 온도 특성을 보상할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 구동 신호의 위상을 변환하는 이상기를 구비하고, 상기 위상차의 온도 특성은, 상기 이상기의 위상의 온도 특성에 의해서 규정되어 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 구동 신호의 위상을 변환하는 이상기를 구비하고, 상기 위상차의 온도 특성은, 상기 캐패시터의 용량값의 온도 특성 및 상기 이상기의 위상의 온도 특성에 의해서 규정되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 검출 감도가 큰 온도 특성을 보상할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 캐패시터는 탈착 가능한 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 검출 감도의 온도 특성을 한층 엄밀하게 보상할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 검출 회로의 출력 신호는, 상기 참조 신호와 상기 검출 신호와의 위상차가 기준 위상차인 경우, 최대로 되고, 상기 검출 감도는 마이너스의 온도 특성을 갖고, 상기 위상차는, 온도 상승에 수반하여 상기 기준 위상차에 근접하도록 설정되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 참조 신호와 검출 신호와의 위상차의 온도 특성을 이용하여, 검출 감도의 온도 특성을 보상할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 검출 회로의 출력 신호는, 상기 참조 신호와 상기 검출 신호와의 위상차가 기준 위상차인 경우, 최대로 되고, 상기 검출 감도는 플러스의 온도 특성을 갖고, 상기 위상차는, 온도 상승에 수반하여 상기 기준 위상차로부터 멀어지도록 설정되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 따르면, 참조 신호와 검출 신호와의 위상차의 온도 특성을 이용하여, 검출 감도의 온도 특성을 보상할 수 있다.
상기 구성에서, 상기 진동체의 상기 물리 상태는, 상기 진동체의 진동인 구성으로 할 수 있다.
<실시예>
이하, 도면을 참조에 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1은 진동체로서 음차형 진동자를 이용한 각속도 센서의 예이다. 도 3은 실시예 1에 따른 각속도 센서의 진동체(10)(음차형 진동자), 구동 회로(20) 및 검출 회로(30)의 블록도이다. 음차형 진동자인 진동체(10)의 구동 전극(15a)은 캐패시터(50)를 통해서 접지되어 있다. 구동 전극(15a)과 캐패시터(50) 사이의 노드 N1에는 구동 회로(20)가 접속되어 있다. 즉, 구동 회로(20)와 그라운드 사이에 캐패시터(50)가 접속된다. 구동 회로(20)는, 위상을 90° 지연시키는 이상기(22)(즉 구동 신호의 위상을 변환하는 이상기)와, 이상기(22)의 출력 신호 S2의 위상을 반전해서 증폭하는 반전 증폭기(24)로 구성된다. 구동 회로(20)의 출력은 진동체(10)의 구동 전극(14a)에 입력한다. 진동체(10)의 검출 전극(12a, 12b 및 11c)은 노드 N3에서 공통으로 접속되고, 검출 전극(11a, 11b 및 12c)은 노드 N4에서 공통으로 접속되고, 각각 검출 회로(30) 내의 차동 증폭 회로(40)에 입력한다. 차동 증폭 회로(40)의 출력인 검출 신호 S4는 검파기(32)에 입력한다. 구동 회로(20)의 반전 증폭기(24)의 출력 신호는 검출 회로(30)의 비교기(23)에 의해서 사각형파로 변환되고, 참조 신호 S3으로서 검파기(32)에 입력한다. 검출 회로(30)는, 차동 증폭 회로(40), 비교기(23), 검파기(32) 및 증폭기(34)를 갖고, 참조 신호 S3과 진동체(10)로부터의 2개의 출력 신호의 차동 신호인 검출 신호 S4로부터 출력 신호 S5를 출력한다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 음차형 진동자인 진동체(10)의 전극 패턴을 도시하는 도면이다. 진동체(10)는 예를 들면 LiNbO3(니오븀산 리튬) 또는 LiTaO3(탄탈산 리튬) 등의 압전성 재료로 형성되어 있다. 예를 들면 LiNbO3(니오븀산 리튬) 또는 LiTaO3(탄탈산 리튬)을 이용하는 경우에는, 130° 내지 140° Y판을 이용함으로써, 고 k23 전기 기계 결합 계수를 얻을 수 있다. 진동체(10)의 표면에는 Au, Al 또는 Cu 등의 금속막을 이용한 전극이 형성되어 있다.
도 4의 (a)는 진동체(10)의 표면측을 나타내고, 도 4의 (b)는 이면측을 나타낸다. 암부(11)에는 검출 전극(11a, 11b, 11c)이 설치되어 있다. 검출 전극(11a 와 11b)은 전극(11d)에 의해 접속되어 있다. 검출 전극(11a)에는 인출 전극(11f)이 설치되어 있다. 전극(11c)은, 인출 전극(11e)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 암부(12)에는, 검출 전극(12a, 12b, 12c)이 설치되고 있다. 검출 전극(12a와 12b)은 전극(12d)에 의해 접속되어 있다. 전극(12a)에는 인출 전극(12f)이 설치되어 있다. 전극(12c)은, 인출 전극(12e)에 접속되어 있다. 진동체(10)의 표면에는 구동 전극(14a)이 설치되고, 인출 전극(14b)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 이면에는 구동 전극(15a)이 설치되고, 인출 전극(15b)에 접속되어 있다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 진동체(10)의 구동 모드와 검출 모드를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a)를 참조하여, 진동체(10)의 구동 전극(14a 및 15b)에 구동 신호를 인가함으로써 암부(11 및 12)가 서로 개폐하도록 하는 진동 모드를 발생시킨다. 이 진동은 암부(11 및 12) 방향의 면에 평행한 진동이다. 여기서 검지 축에 대하여 각속도가 더해지면, 코리올리력에 의해서 도 5의 (b)와 같은 암부(11 및 12)가 전후로 진동하는 진동 모드가 나타난다. 이 진동은 암부(11 및 12) 방향의 면에 수직한 트위스트 진동이다. 도 3의 차동 증폭 회로(40)가, 노드 N3과 N4와의 전위차를 검출 신호 S4로서 검출함으로써, 진동체(10)의 기계 진동을 전기 신호로서 검출할 수 있다. 특히, N3과 N4의 전위차가 최대로 되는 시간은 도 5의 (a)에서, 암부(11, 12)의 진폭이 최대로 되는 타이밍이다. 따라서, 암부(11, 12)의 진폭이 최대로 되는 시간과 동기시켜, N3과 N4의 위상차를 검출하는 방법이, 효율이 좋다. 즉 S/N비가 좋다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는, 암부(11, 12)의 진폭 최대 시간과 동기한 검 출을 가능하게 하기 위한, 도 3에서의 각 신호의 파형을 도시하는 도면이다. 도 6의 (a)는, 진동체(10)의 구동 전극(15a)으로부터 출력되는 구동 신호 S1을 나타내고 있다. 암부(11, 12)의 진폭이 최대로 되는 타이밍은 구동 신호 S1의 진폭 최대의 시간부터 90° 위상이 지연된 시간이다. 따라서, 이상기(22)에서, 구동 신호 S1의 위상을 90° 지연하여, 도 6의 (b)와 같은 신호 S2를 출력한다. 반전 증폭기(24)는, 입력 신호 S2의 위상을 반전시켜, 증폭한 신호를 출력한다. 또한, 비교 기(23)에서 도 6의 (c)와 같은 사각형파를 출력한다. 비교기(23)의 출력은 검파기(32)에 참조 신호 S3으로서 입력한다. 반전 증폭기(24)의 출력은 진동체(10)의 구동 전극(14a)에 입력한다. 진동체(10)의 구동 전극(14a와 15a)에서는 위상이 90° 지연된다. 이와 같이, 진동체(10)로부터 구동 회로(20)을 경유해서 진동체(10)에 이르는 루프에서는 위상이 360° 회전하고 있다. 이 때문에, 구동 신호 S1은 발진하고, 진동체(10)를 도 5의 (a)와 같이 진동시킨다. 이와 같이, 구동 회로(20)는 진동체(10)를 기계 진동시키는 회로이다.
도 7의 (a) 내지 도 7의 (c)는 검출 회로(30)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 진동체(10)가 코리올리력을 받아 도 5의 (b)와 같이 진동하면, 도 3의 진동체(10)의 노드 N3과 N4 사이에 전위차가 발생한다. 차동 증폭 회로(40)가 노드 N3과 N4의 전위차를 검출 신호 S4로서 검파기(32)에 출력한다. 도 7의 (a)는 검출 회로(30)의 검파기(32)에 입력하는 참조 신호 S3, 도 7의 (b)는 검출 신호 S4를 나타내고 있다. 참조 신호 S3과 검출 신호 S4는 거의 동기하고 있다. 검파기(32)는 참조 신호 S3의 하이 레벨 동안의 검출 신호 S4를 적산해서 출력한다. 즉, 도 7의 (b)의 해칭 부분의 면적에 상당하는 출력을 행한다. 증폭기(34)가 이 출력을 증폭하고, 검출 회로(30)의 출력 신호 S5로서 출력한다. 도 7의 (c)와 같이 검출 신호 S4의 진폭이 작아지면, 출력 신호 S5는 작아진다. 반대로, 검출 신호 S4의 진폭이 커지면, 출력 신호 S5는 커진다. 이와 같이, 검출 회로(30)는, 구동 회로(20)의 구동 신호 S1에 관한 참조 신호 S3을 참조하여, 진동체(10)의 기계 진동에 관한 검출 신호 S4에 기초해서 진동체(10)의 진동의 진폭(물리 상태)을 검출하는 회로이다. 즉, 검출 신호 S4와 동기한 참조 신호 S3을 이용하여, 검출 신호 S4의 진폭에 관계된 출력 신호 S5를 출력하는 회로이다.
도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차에 기인해서 출력 신호 S5는 변화한다. 도 8의 (a)는 참조 신호 S3을 나타내고 있다. 도 8의 (b) 내지 도 8의 (d)는 각각 위상이 다른 검출 신호 S4를 나타내고 있다. 출력 신호 S5는 도 8의 (c)일 때 최대로 된다. 이 때의 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차를 기준 위상차라고 한다. 참조 신호 S3이 사각형파, 검출 신호 S4가 삼각함수파인 경우에는 기준 위상차는 위상차가 0°인 경우이다. 도 8의 (b) 및 도 8의 (d)와 같이, 참조 신호 S3과 검출 신호 S4의 위상차가 기준 위상차로부터 어긋나면, 참조 신호 S3과 동기한 검출 신호 S4의 면적(해칭 부분)은 도 8의 (c)보다 작아진다. 즉, 출력 신호 S5은 작아진다. 출력 신호 S5의 검출 신호 S4에 대한 감도인 출력 감도를 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차에 대하여 나타내면 도 9로 된다. 기준 위상차일 때 출력 감도는 최대로 되고, 기준 위상차로부터 위상차가 어긋나면 출력 감도는 저하한다. 여기에서, 위상 차는 참조 신호 S3에 대하여 검출 신호 S4가 앞서고 있는 경우는 플러스, 늦어 있는 경우는 마이너스로 나타낸다.
도 3의 캐패시터(50)의 용량값을 변화시키면, 도 10과 같이 참조 신호 S3에 대하여 검출 신호 S4의 위상이 변화되는 것을 알 수 있었다. 도 10에서는 a, b, c에 따라 캐패시터(50)의 용량값을 작게 하고 있다. 즉, 캐패시터의 용량값을 작게 하면 검출 신호 S4의 위상이 지연된다. 이것은, 캐패시터(50)의 용량값에 의해서 기계 진동의 위상이 변화하기 때문이라고 생각된다.
도 11은 캐패시터의 종류에 의한 정전 용량값의 온도 특성을 도시하는 도면이다. 캐패시터는 마이너스의 온도 특성을 갖고 있고, 캐패시터의 종류로서 A로부터 F를 선택함으로써 온도 계수가 서로 다른 캐패시터를 선택할 수 있다.
캐패시터의 용량값이 마이너스의 온도 특성을 갖는 경우, 온도가 상승하면, 캐패시터(50)의 용량값은 작아진다. 따라서, 도 10보다 검출 신호 S4의 위상은 지연된다. 따라서, 도 9의 위상차는 마이너스쪽으로 움직인다. 따라서, 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차를, 예를 들면 캐패시터(50)의 용량값을 선택함으로써, 도 9중 X와 같이, 기준 위상차보다 크게 설정해둔다. 그렇게 하면, 온도가 상승하면 도 9의 화살표 x와 같이 출력 감도는 증가한다. 예를 들면, 출력 감도가 위상차에 대한 여현 함수로 했을 때, 위상차가 50°인 X1로 하고, 도 11의 캐패시터 A(-750ppm/℃의 온도 특성을 가짐)를 이용하면, 출력 감도에 945ppm/℃의 온도 특성을 갖게 할 수 있다. 한편, 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차를 도 9 중의 Y와 같이, 기준 위상차보다 작게 설정해 둔다. 그렇게 하면, 온도가 상승하 면 도 9의 화살표 y와 같이 출력 감도는 저하한다. 예를 들면, 위상차 -40°의 Y1로 하고, 캐패시터 A를 이용하면, 출력 감도에 -905ppm/℃의 온도 특성을 갖게 할 수 있다.
이상과 같이, 출력 감도의 온도 특성에 의해서 기계 진동에 대한 검출 신호의 검출 감도의 온도 특성을 보상할 수 있다. 즉, 검출 감도가 마이너스의 온도 특성을 갖는 경우, 위상차는 분위기 온도 상승에 수반해서 기준 위상차에 근접하도록 설정한다. 한편, 검출 감도가 플러스의 온도 특성을 갖는 경우, 위상차는 분위기 온도 상승에 수반해서 기준 위상차로부터 멀어지도록 설정한다. 이에 의해, 검출 감도의 온도 변화를 출력 감도의 온도 특성으로 보상할 수 있다.
이상과 같이, 실시예 1에 따르면, 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차의 온도 특성은, 검출 감도의 온도 특성을 보상하도록 설정한다. 이에 의해, 특허 문헌 1과 같이 저항을 이용하지 않고, 검출 감도의 온도 특성을 안정하여 보상할 수 있다. 또한, 위상차의 온도 특성은, 검출 감도의 온도 특성 중 적어도 일부를 보상하면 된다. 즉, 출력 신호 S5의 온도 특성이 검출 감도의 온도 특성보다 작아지면, 검출 감도의 온도 특성을 보상하는 효과가 있다. 또한, 캐패시터(50)의 용량값의 온도 특성은, 검출 감도의 온도 특성 중 적어도 일부를 보상하도록 설정되어 있다. 즉, 위상차의 온도 특성은, 캐패시터(50)의 용량값의 온도 특성에 의해서 규정되어 있다. 온도 특성이 서로 다른 캐패시터는 도 11과 같이, 용이하게 입수할 수 있다. 따라서, 간단히, 검출 감도의 온도 특성을 보상할 수 있다.
또한, 캐패시터(50)를 탈착 가능으로 함으로써, 개개의 진동체(10)의 검출 감도에 맞추어 용량값의 온도 계수가 서로 다른 캐패시터를 선택하여, 캐패시터(50)로서 이용하는 것이 가능하다. 이에 의해, 검출 감도의 온도 특성을 한층 엄밀하게 보상할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 2는 이상기의 위상의 온도 특성을 이용해서 검출 감도의 온도 보상을 행하는 예이다. 도 12의 (a) 내지 도 12의 (d)는, 검출 신호 S4의 위상은 변화하지 않고, 참조 신호 S3의 위상이 변화한 경우를 나타내고 있다. 도 12의 (a)는 참조 신호 S3을 나타내고 있다. 참조 신호 S32일 때 검출 신호 S4와의 위상은 일치하고 있고, 도 12의 (c)와 같이, 출력 신호 S5는 최대로 된다. 즉, 이 때의 위상차가 기준 위상차이다. 참조 신호 S31일 때 참조 신호 S3의 위상은 검출 신호 S4의 위상보다 앞서고 있다. 참조 신호 S33일 때 참조 신호 S3의 위상은 검출 신호 S4의 위상보다 늦어 있다. 따라서, 참조 신호 S31 및 S33일 때는 각각 도 12의 (b) 및 도 12의 (d)와 같이, 출력 신호 S5는 작아진다. 이와 같이, 참조 신호 S3의 위상을 변화시키는 것에 의해서도, 도 8과 같이 출력 감도를 변화시킬 수 있다.
참조 신호 S3의 위상에 온도 의존을 갖게 하는 방법을 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)에 도시한다. 도 13의 (a)는 입력 단자 in과 출력 단자 out에 직렬로 저항 R3, R4, 병렬로 캐패시터 C1, C2를 접속한 이상기의 예이다. 여기에서, 저항 R3 및 R4의 저항값을 15㏀, 온도 계수가 1400ppm/℃, 캐패시터 C1 및 C2의 용량값을 1nF, 온도 계수를 0으로 하고, 위상 특성을 계산하였다. 도 13의 (b)는 계산 결과로서, 주파수에 대한 위상 특성을 나타낸다. 주파수 10㎑일 때, 온도가 -25℃에서 는 이상기(22)에 의한 위상 변화는 -90°, 온도가 75℃에서는 -84°로 된다. 실시예 1과 마찬가지로, 예를 들면, 출력 감도가 위상차에 대한 여현 함수로 했을 때, 참조 신호 S3과 검출 신호 S4와의 위상차가 50°인 X1로 하고, 도 13의 (a)의 이상기를 이용하면, 출력 감도에 1611ppm/℃의 온도 특성을 갖게 할 수 있다. 마찬가지로, 위상차가 -40°인 Y1로 하면, 출력 감도에 -1712ppm/℃의 온도 특성을 갖게 할 수 있다.
실시예 2와 같이, 위상차의 온도 특성은, 이상기(22)의 위상의 온도 특성에 의해서 규정할 수도 있다. 이에 의해, 위상차의 온도 특성을 이용하여, 검출 감도의 온도 특성을 보상할 수 있다. 또한, 실시예 1과 같이, 위상차의 온도 특성을 캐패시터(50)의 용량값의 온도 특성 외에 이상기(22)의 위상의 온도 특성에 의해서 규정할 수도 있다. 이에 의해, 검출 감도의 온도 특성이 큰 경우에도, 캐패시터(50)와 이상기(22)의 양방의 온도 특성을 이용하여, 검출 감도의 온도 특성을 보상할 수 있다. 또한, 참조 신호 S3과 검출 신호 S4의 위상차의 온도 특성은, 실시예 1 및 실시예2 이외의 방법을 이용해서 규정해도 된다.
실시예 1 및 실시예 2는 진동체(10)의 물리 상태로서, 진동의 진폭을 검출하는 예이었지만, 물리 상태로서, 예를 들면 정전 용량 센서와 같이 용량 변화를 수반하는 센서에서도, 본 발명을 이용할 수 있다. 또한, 진동 센서로서 각속도 센서의 예이었지만, 예를 들면 가속도 센서 등에 이용할 수도 있다. 또한, 진동체(10)로서 음차형 진동 지기를 예로 설명했지만, 음편형 진동자 등, 다른 진동자를 이용할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 여러 가지의 변형·변경이 가능하다.
본 발명에 따르면, 검출 감도의 온도 특성을 안정하여 보상하는 것이 가능한 진동 센서를 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 진동체와,
    상기 진동체를 기계 진동시키는 구동 회로와,
    상기 구동 회로의 구동 신호에 관한 참조 신호를 참조하여, 상기 진동체의 기계 진동에 관한 검출 신호에 기초해서 상기 진동체의 물리 상태를 검출하는 검출 회로와,
    상기 구동 회로와 그라운드 사이에 접속되는 캐패시터
    를 구비하고,
    상기 캐패시터의 용량값의 온도 특성은, 상기 기계 진동에 대한 상기 검출 신호의 검출 감도의 온도 특성 중 적어도 일부를 보상하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  2. 진동체와,
    상기 진동체를 기계 진동시키는 구동 회로와,
    상기 구동 회로의 구동 신호에 관한 참조 신호를 참조하여, 상기 진동체의 기계 진동에 관한 검출 신호에 기초해서 상기 진동체의 물리 상태를 검출하는 검출 회로
    를 구비하고,
    상기 참조 신호와 상기 검출 신호와의 위상차의 온도 특성은, 상기 기계 진 동에 대한 상기 검출 신호의 검출 감도의 온도 특성 중 적어도 일부를 보상하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 회로와 그라운드 사이에 접속되는 캐패시터를 구비하고,
    상기 위상차의 온도 특성은, 상기 캐패시터의 용량값의 온도 특성에 의해서 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구동 신호의 위상을 변환하는 이상기(移相器)를 구비하고,
    상기 위상차의 온도 특성은, 상기 이상기의 위상의 온도 특성에 의해서 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구동 신호의 위상을 변환하는 이상기를 구비하고,
    상기 위상차의 온도 특성은, 상기 캐패시터의 용량값의 온도 특성 및 상기 이상기의 위상의 온도 특성에 의해서 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 캐패시터는 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 회로의 출력 신호는, 상기 참조 신호와 상기 검출 신호와의 위상차가 기준 위상차인 경우, 최대로 되고,
    상기 검출 감도는 마이너스의 온도 특성을 갖고,
    상기 위상차는, 온도 상승에 수반하여 상기 기준 위상차에 근접하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  8. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 회로의 출력 신호는, 상기 참조 신호와 상기 검출 신호와의 위상차가 기준 위상차인 경우, 최대로 되고,
    상기 검출 감도는 플러스의 온도 특성을 갖고,
    상기 위상차는, 온도 상승에 수반하여 상기 기준 위상차로부터 멀어지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 센서.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동체의 상기 물리 상태는, 상기 진동체의 진동인 것을 특징으로 하는 진동 센서.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5056633B2 (ja) 2008-07-14 2012-10-24 富士通株式会社 マイクロ揺動素子、マイクロ揺動素子アレイ、および光スイッチング装置
JP5561377B2 (ja) * 2010-12-16 2014-07-30 株式会社村田製作所 音片型圧電振動子及び音叉型圧電振動子
CN113720439B (zh) * 2021-08-19 2023-08-18 广东汇天航空航天科技有限公司 振动监测电路及飞行设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5487015A (en) * 1993-09-13 1996-01-23 Rockwell International Corporation Self-oscillating driver circuit for a quartz resonator of an angular rate sensor
JP4192672B2 (ja) * 2003-05-16 2008-12-10 株式会社日本自動車部品総合研究所 超音波センサ
JP4543866B2 (ja) * 2004-10-08 2010-09-15 ソニー株式会社 振動ジャイロ用回路、振動ジャイロユニット、振動ジャイロの出力検出方法
WO2007092337A2 (en) * 2006-02-02 2007-08-16 Gentex Corporation Power supply circuit for selectively supplying power to a vehicle a ccessory
JP4706704B2 (ja) * 2006-04-26 2011-06-22 株式会社村田製作所 角速度センサの温度特性設定方法および角速度センサ
JP5088540B2 (ja) * 2007-05-16 2012-12-05 ソニー株式会社 検出装置、検出方法及び電子機器
FI120921B (fi) * 2007-06-01 2010-04-30 Vti Technologies Oy Menetelmä kulmanopeuden mittaamiseksi ja värähtelevä mikromekaaninen kulmanopeusanturi

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