(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小機械式加速度センサーを用いる、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法であって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクトルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
その特徴は、
当該方法において、始動中および／または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施されることであって、
−  センサーが完全に機能している場合に、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000188
のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対して、乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられ、
−  センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000189
のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎが所与の間隔で計測され、
−  式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値が計算され、
−  上記式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
−  上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施されるものである、前記加速度の計測方法。
【請求項２】
上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向が、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出されることを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
微小機械式加速度センサーであって、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のための該加速度センサーであり、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクトルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
その特徴は、
当該加速度センサーが、始動中および／または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段（１〜４）を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック（１）、センサー自己試験ブロック（２）、センサー比較ブロック（３）、および、警報ブロック（４）を有し、ここで、
−  センサー計測ブロック（１）は、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000190
のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎをセンサー自己試験ブロック（２）に与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロック（２）は、センサーが完全に機能している場合に、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000191
のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎを与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
0005486097.tif 000192
に対して式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロック（３）に与えるための手段をさらに有し、−  センサー比較ブロック（３）は、上記式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
−  センサー比較ブロック（３）は、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロック（４）に与えるための手段をさらに有するものである
前記微小機械式加速度センサー。
【請求項５】
上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向が、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択され
ることを特徴とする、請求項４記載の微小機械式加速度センサー。
【請求項６】
値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出されることを特徴とする、請求項４または５記載の微小機械式加速度センサー。
【請求項７】
センサー比較ブロック（３）が、センサー自己試験ブロック（２）に連結されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の微小機械式加速度センサー。
【請求項８】
センサー計測ブロック（１）が、センサー自己試験ブロック（２）に連結されることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載の微小機械式加速度センサー。
【請求項９】
センサー警報ブロック（４）が、センサー比較ブロック（３）に連結されることを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載の微小機械式加速度センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、加速度の計測に使用される計測デバイスに関し、より詳細には、微小機械式(マイクロメカニカル、micromechanical)加速度センサーに関する。本発明は、微小機械
式加速度センサーに加えて、改良された、加速度の微小機械的な測定方法を提示しようとするものであり、これは小型微小機械式加速度センサーソリューションでの使用に適しており、数本の軸線に関して計測を行なう小型化された微小機械式加速度センサーソリューションでの使用に特に適している。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
微小機械式加速度センサーに基づく計測は、原則として、加速度を計測するための簡潔かつ信頼性の高い方式であることが判明している。微小機械式加速度センサーの場合、計測は、例えば、キャパシタンス計測における、加速度によって生じるセンサー電極対の２表面間の隙間の変化に基づくものである。表面間のキャパシタンス、すなわち電荷の蓄積容量は、両表面の面積および両表面間の距離に依存する。キャパシタンス計測などの微小機械式加速度センサーに基づく計測は、特に微小な加速度計測領域についても使用され得る。
【０００３】
小型の微小機械式加速度センサーは、例えば、自動車産業で使用されるＡＢＳおよびＥＳＰシステム（ＡＢＳ、アンチロックブレーキシステム；ＥＳＰ、電子安定化プログラム）などの特に重要な用途部位でよく使用される。このため、容量性加速度センサーの適正な機能を、始動時および連続的な使用時に確保することがきわめて重要である。要求が苛酷な用途部位では、工場での較正後に、加速度センサーの機能におけるデバイスの仕様を超えるすべての逸脱を知るという要望がある。これらの逸脱の種類としては、特に、オフセットの逸脱、感度の逸脱、または物理的な損傷があり得る。
【０００４】
現在、数本の軸線に関して計測を行なう既知の技術による微小機械式加速度センサーソリューションがいくつか知られている。例えば、フィンランド国特許出願公報ＦＩ  ２００３０２０６およびＦＩ  ２００３０２０７には、数本の軸線に関して計測を行なう既知の技術による、容量性加速度センサーソリューション(capacitive acceleration sensor solution)が記載されている。
【０００５】
既知の技術による加速度センサーソリューションでは、連続的(constant)な使用時に加えて始動時におけるセンサーの機能的な信頼性の観察が欠点になっている。既知の技術による加速度センサーソリューションでは、既知の自己試験装置(self-testing arrangement)が使用され得、該装置では、加速度センサーは高電圧を受ける。高電圧は、計測電極とセンサーの質量部(mass)との間に静電気力を生じさせ、ばねの屈曲および質量部の転位をもたらし、それがセンサーのキャパシタンスを変化させ、それがＡＳＩＣ（ＡＳＩＣ、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit)）を用いて計測され得
る。
【０００６】
上述した自己試験装置を使用した場合、時間または温度によるオフセットの逸脱または感度の逸脱は、計測され得ない。さらに自己試験中には、加速度計測は中断されなければならない。
【０００７】
既知の技術による微小機械式加速度センサーソリューションおよびそれらの自己試験方
法では、使用される回路構成に高電圧部分を具備することが欠点になっており、これが加速度センサーに関する回路技術の設計および実現における多くの欠点を生み出している。
【０００８】
要求が過酷な微小機械式加速度センサーの用途部位においては、以前の手段よりも高い機能的信頼性を有し、特に数本の軸線に関して計測を行なう小型微小機械式加速度センサーソリューションにおける信頼性の高い加速度計測での使用に適した微小機械式加速度センサーに対する必要性が明らかに高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明の要旨
本発明の目的は、改良された微小機械式加速度センサーに加えて、微小機械式加速度センサーの連続的な自己試験を実行するための改良された方法である。この発明を用いれば、微小機械式加速度センサーの機能的な信頼性がコンスタントな使用においてモニターされ得、数本の軸線に関して計測を行なう小形の(small-sized)微小機械式加速度センサー
ソリューションでの使用に特に適している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、微小機械式加速度センサーを用いる、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法が提供され、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクトルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、当該方法では、始動中および／または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
−  センサーが完全に機能している場合に式
0005486097.tif 000002
の値が
0005486097.tif 000003
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000004
に対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられ、
−  センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000005
が所与の間隔で計測され、
−  式
0005486097.tif 000006
の絶対値が計算され、
−  上記式の絶対値が所定のしきい値と比較され、かつ
−  上記式の絶対値が、上記所定のしきい値を超えて
0005486097.tif 000007
の絶対値から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
【００１１】
好ましくは、上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向は、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００１２】
好ましくは、４つの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度が、方程式：
0005486097.tif 000008
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000009
に対して、ｋ１＝ｋ３＝１かつｋ２＝ｋ４＝−１となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、異なる方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
【００１３】
好ましくは、値
0005486097.tif 000010
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００１４】
本発明の第２の特徴によれば、微小機械式加速度センサーを用いる、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法が提供され、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクトルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、当該方法では、始動中および／または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
−  センサーが完全に機能している場合に、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000011
の対応するスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対して、乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられ、
−  センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000012
のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎが所与の間隔で計測され、
−  式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値が計算され、
−  上記式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
−  上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
【００１５】
好ましくは、上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向は、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００１６】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００１７】
本発明の第３の特徴によれば、微小機械式加速度センサーを用いる、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法が提供され、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクト
ルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、当該方法では、始動中および／または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が、次のように線形計測または線形化された計測で実施され、
−  センサーが完全に機能している場合に加算式
0005486097.tif 000013
の値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，ｓ３，・・・ｓｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられ、
−  センサー計測デバイスにより与えられる信号レベルｓ１，ｓ２，ｓ３，・・・ｓｎが所与の間隔で計測され、
−  加算式
0005486097.tif 000014
の値が計算され、
−  上記加算式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
−  上記加算式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
【００１８】
好ましくは、上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向は、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００１９】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００２０】
本発明の第４の特徴によれば、微小機械式加速度センサーを用いる、２次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法が提供され、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも３つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する３つのベクトルのうちのどの２つのベクトルも（逆）平行にはなっておらず、
当該方法では、始動中および／または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
−  センサーが完全に機能している場合に式
0005486097.tif 000015
の値が
0005486097.tif 000016
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000017
に対して乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎが与えられ、
−  センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000018
が所与の間隔で計測され、
−  式
0005486097.tif 000019
の絶対値が計算され、
−  上記式の絶対値が所定のしきい値と比較され、かつ
−  上記式の絶対値が、上記所定のしきい値を超えて
0005486097.tif 000020
の絶対値から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
【００２１】
好ましくは、上記３つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記３つの
計測方向は、地球の重力が、上記３つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように選択される。
【００２２】
好ましくは、４つの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度が、方程式：
0005486097.tif 000021
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000022
に対して、ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝ｋ４＝１となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、異なる方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
【００２３】
好ましくは、値
0005486097.tif 000023
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００２４】
本発明の第５の特徴によれば、微小機械式加速度センサーを用いる、２次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法が提供され、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも３つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する３つのベクトルのうちのどの２つのベクトルも（逆）平行にはなっておらず、
当該方法では、始動中および／または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が次のように実施され、
−  センサーが完全に機能している場合に、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎの
値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000024
のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎに対して、乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎが与えられ、
−  センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000025
のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎが所与の間隔で計測され、
−  式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎの値が計算され、
−  上記式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
−  上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
【００２５】
好ましくは、上記３つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記３つの計測方向は、地球の重力が、上記３つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように選択される。
【００２６】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００２７】
本発明の第６の特徴によれば、微小機械式加速度センサーを用いる、２次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度の計測方法が提供され、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも３つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する３つのベクトルのうちのどの２つのベクトルも（逆）平行にはなっておらず、
当該方法では、始動中および／または動作中の加速度センサーの連続的な自己試験が、次のように線形計測または線形化された計測で実施され、
−  センサーが完全に機能している場合に加算式
0005486097.tif 000026
の値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，・・・ｓｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎが与えられ、
−  センサー計測デバイスにより与えられる信号レベルｓ１，ｓ２，・・・ｓｎが所与の間隔で計測され、
−  加算式
0005486097.tif 000027
の値が計算され、
−  上記加算式の値が所定のしきい値と比較され、かつ
−  上記加算方程式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合、エラーメッセージが出される、
というように実施される。
【００２８】
好ましくは、上記３つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記３つの計測方向は、地球の重力が上記３つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００２９】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場
合に、エラーメッセージが出される。
【００３０】
本発明の第７の特徴によれば、微小機械式加速度センサーが提供され、該加速度センサーは、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のためのものであって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクトルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
該加速度センサーは、始動中および／または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
−  センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000028
の値をセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式
0005486097.tif 000029
の値が
0005486097.tif 000030
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000031
に対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎを与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
0005486097.tif 000032
に対して式
0005486097.tif 000033
の絶対値を計算するための手段、および、上記式の絶対値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
−  センサー比較ブロックは、上記式
0005486097.tif 000034
の絶対値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
−  センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて
0005486097.tif 000035
の絶対値から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
【００３１】
好ましくは、上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向は、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００３２】
好ましくは、４つの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度が、方程式：
0005486097.tif 000036
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000037
に対して、ｋ１＝ｋ３＝１かつｋ２＝ｋ４＝−１となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
【００３３】
好ましくは、値
0005486097.tif 000038
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００３４】
好ましくは、センサー比較ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー計測ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー警報ブロックは、センサー比較ブロックに連結される。
【００３５】
本発明の第８の特徴によれば、微小機械式加速度センサーが提供され、該加速度センサーは、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のためのものであって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクトルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
該加速度センサーは、始動中および／または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
−  センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000039
のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値が０となるよう、センサー計測デバイスの計
測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000040
のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎを与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
0005486097.tif 000041
に対して式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
−  センサー比較ブロックは、上記式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
−  センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
【００３６】
好ましくは、上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向は、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００３７】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００３８】
好ましくは、センサー比較ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー計測ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー警報ブロックは、センサー比較ブロックに連結される。
【００３９】
本発明の第９の特徴によれば、微小機械式加速度センサーが提供され、該加速度センサーは、３次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のためのものであって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも４つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する４つのベクトルのうちのどの３つのベクトルも同じ平面には属しておらず、
該加速度センサーは、始動中および／または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
−  センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，ｓ３，・・・ｓｎをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、加算式
0005486097.tif 000042
の値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，ｓ３，・・・ｓｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎを与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度のスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，ｓ３，・・・ｓｎに対して加算式
0005486097.tif 000043
の値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
−  センサー比較ブロックは、上記加算式
0005486097.tif 000044
の値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
−  センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
【００４０】
好ましくは、上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向は、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００４１】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００４２】
好ましくは、センサー比較ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー計測ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー警報ブロックは、センサー比較ブロックに連結される。
【００４３】
本発明の第１０の特徴によれば、微小機械式加速度センサーが提供され、該加速度センサーは、２次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のためのものであって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも３つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する３つのベクトルのうちのどの２つのベクトルも（逆）平行にはなっておらず、
該加速度センサーは、始動中および／または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
−  センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000045
の値をセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式
0005486097.tif 000046
の絶対値が
0005486097.tif 000047
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000048
に対して乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎを与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
0005486097.tif 000049
に対して式
0005486097.tif 000050
の絶対値を計算するための手段、および、上記式の絶対値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
−  センサー比較ブロックは、上記式
0005486097.tif 000051
の絶対値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
−  センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて
0005486097.tif 000052
の絶対値から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
【００４４】
好ましくは、上記３つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記３つの計測方向は、地球の重力が、上記３つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように選択される。
【００４５】
好ましくは、４つの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度が、方程式：
0005486097.tif 000053
として表現され得、かつセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000054
に対して、ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝ｋ４＝１となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は対称的に選択される。
【００４６】
好ましくは、値
0005486097.tif 000055
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００４７】
好ましくは、センサー比較ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー計測ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー警報ブロックは、センサー比較ブロックに連結される。
【００４８】
本発明の第１１の特徴によれば、微小機械式加速度センサーが提供され、該加速度センサーは、２次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のためのものであって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも３つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する３つのベクトルのうちのどの２つのベクトルも（逆）平行にはなっておらず、
該加速度センサーは、始動中および／または動作中の連続的な自己試験を実施するため
の手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
−  センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000056
のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎの値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000057
のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎを与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度
0005486097.tif 000058
に対して式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎの値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
−  センサー比較ブロックは、上記式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎの値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
−  センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
【００４９】
好ましくは、上記３つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記３つの計測方向は、地球の重力が、上記３つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように選択される。
【００５０】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００５１】
好ましくは、センサー比較ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー計測ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー警報ブロックは、センサー比較ブロックに連結される。
【００５２】
本発明の第１２の特徴によれば、微小機械式加速度センサーが提供され、該加速度センサーは、２次元の方向における、センサーに加えられる加速度の値がセンサーの計測範囲内にある、加速度測定のためのものであって、
該加速度センサーは、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスのユニットを少なくとも３つ有し、センサー計測デバイスの計測方向を記述する３つのベクトルのうちのどの２つのベクトルも（逆）平行にはなっておらず、
該加速度センサーは、始動中および／または動作中の連続的な自己試験を実施するための手段を有し、これらの手段は、センサー計測ブロック、センサー自己試験ブロック、センサー比較ブロック、および、警報ブロックを有し、ここで
−  センサー計測ブロックは、センサー計測デバイスを使用して所与の間隔でいくつかの異なる方向への方向を持つ加速度を計測するための手段、および、計測結果として得られる加速度のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，・・・ｓｎをセンサー自己試験ブロックに与えるための手段を有し、
センサー自己試験ブロックは、センサーが完全に機能している場合に、加算式
0005486097.tif 000059
の値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，・・・ｓｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎを与えるための手段を有し、
−  センサー自己試験ブロックは、センサー計測デバイスの計測結果として得られ所与の間隔で計測される加速度のスカラー値ａ１，ａ２，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，・・・ｓｎに対して加算式
0005486097.tif 000060
の値を計算するための手段、および、上記式の値をセンサー比較ブロックに与えるための手段をさらに有し、
−  センサー比較ブロックは、上記加算式
0005486097.tif 000061
の値を所与の所定のしきい値と比較するための手段を有し、かつ
−  センサー比較ブロックは、上記式の値が、上記所定のしきい値を超えて値０から逸脱している場合に、エラーメッセージを警報ブロックに与えるための手段をさらに有する。
【００５３】
好ましくは、上記３つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記３つの計測方向は、地球の重力が上記３つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように、選択される。
【００５４】
好ましくは、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００５５】
好ましくは、センサー比較ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー計測ブロックは、センサー自己試験ブロックに連結される。好ましくは、さらに、センサー警報ブロックは、センサー比較ブロックに連結される。
以下に、本発明による微小機械式加速度センサーソリューションを示す添付の図１を一例として参照し、本発明およびその好適な態様を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による微小機械式加速度センサーソリューションを示している。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
発明の詳細な説明
本発明による微小機械式加速度センサーソリューションは、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスを使用して実施される。３次元の方向を持つ加速度の計測のためには、いくつかの異なる方向における計測を行なうこれらのセンサー計測デバイスのユニットが少なくとも４個なければならない。さらにこの場合、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向を記述するベクトルの中で４つのベクトルが、これら４つのベクトルのうちどの３つのベクトルも同じ平面に属さないように選択され得るよう、センサー計測デバイスの計測方向を選択しなければならない。
【００５８】
上記４つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記４つの計測方向は、地球の重力が上記４つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように選択することができる。これは、選択された４つの計測方向のいずれも、地球の重力に対し直角またはほとんど直角であることを意味する。地球の重力が上記４つの計測方向の各々に影響を
与えるので、これにより微小機械式加速度センサーのエラー検出能力が高められる。
【００５９】
通常のデカルト直交空間座標では、ｘ、ｙおよびｚ方向における単位ベクトルは、
0005486097.tif 000062
である。センサー計測デバイスの選択された方向において得られる加速度
0005486097.tif 000063
は、ｘ、ｙおよびｚ方向における成分
0005486097.tif 000064
に分解され得るか、あるいはｘ、ｙおよびｚ方向の単位ベクトル
0005486097.tif 000065
を使用して
0005486097.tif 000066
として記述され得る。選択された計測方向とｘ、ｙおよびｚ方向との間の角度として、
αｉ、βｉおよびχｉが選択され得、ここでαｉは
0005486097.tif 000067
と
0005486097.tif 000068
との間の角度を記述するものであり、これに対応してβｉは
0005486097.tif 000069
と
0005486097.tif 000070
との間の角度を記述するものであり、さらにχｉは
0005486097.tif 000071
と
0005486097.tif 000072
との間の角度を記述するものである。これに対応して、ａｉは計測方向における加速度ベクトル
0005486097.tif 000073
の加速度のスカラー読取値を記述するものである。
【００６０】
微小機械式加速度センサーを使用する３次元の方向を持つ加速度の計測のための本発明による方法では、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度は、ｘ、ｙおよびｚ方向の成分に分解した場合に、方程式：
0005486097.tif 000074
として記述され得る。
【００６１】
センサー計測デバイスの計測方向は予め選択されるので、方程式の組における定数の値cosα１，cosα２，cosα３，・・・cosαｎ，cosβ１，cosβ２，cosβ３，・・・cosβｎおよびcosχ１，cosχ２，cosχ３，・・・cosχｎも計測の前に既知である。さらに、方向余弦に関しては：
0005486097.tif 000075
が成り立つ。
【００６２】
ベクトル
0005486097.tif 000076
は、
0005486097.tif 000077
の形でも表現され得、ここでａｉはベクトル
0005486097.tif 000078
のスカラー値であり、これに対応して、
0005486097.tif 000079
は、方向余弦を使用して
0005486097.tif 000080
として表される計測方向の単位ベクトルである。
【００６３】
加速度
0005486097.tif 000081
がセンサーに影響を与える場合、計測結果のベクトル
0005486097.tif 000082
のスカラー値ａｉは、センサーに影響を与える加速度ベクトル
0005486097.tif 000083
と計測方向における単位ベクトル
0005486097.tif 000084
との内積：
0005486097.tif 000085

として計算され得る。
【００６４】
これに対応して、計測結果のベクトル
0005486097.tif 000086
は、センサーに影響を与える加速度ベクトル
0005486097.tif 000087
の計測方向における射影：
0005486097.tif 000088
として計算され得る。
【００６５】
本発明による方法では、センサーが完全に機能している場合に式
0005486097.tif 000089
の値が
0005486097.tif 000090
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000091
に対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられるように、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施される。
【００６６】
本発明による方法では、センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000092
が所与の間隔で計測され、その後、式
0005486097.tif 000093
の値が計算される。式の値は上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値
0005486097.tif 000094
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値
0005486097.tif 000095
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００６７】
本発明による方法では、加速度のベクトル方程式およびベクトル式の計算は、実際にはスカラー値を使用して実施され得る。方程式
0005486097.tif 000096
の代わりに、方程式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎ＝０と書かれ得る。これに各計測方向における主加速度ベクトル
0005486097.tif 000097
の射影が挿入されると、得られる方程式は：
0005486097.tif 000098
である。
【００６８】
これは、任意の主加速度
0005486097.tif 000099
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数ｋｉを解くための方程式の組
0005486097.tif 000100
が得られる。
【００６９】
乗数ｋｉは、計測方向が方向について適切に異なるように選択された場合に求めることができる。本発明による方法において、このように求められた乗数を使用して、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎの値が算出されて所定のしきい値と比較され得る。
【００７０】
典型的には、加速度の線形計測または線形化された計測においては、加速度は線形信号値として計測され、ここで各加速度のスカラー値ａｉは、以下の方法： 
0005486097.tif 000101
で信号レベルから計算され得る。
【００７１】
本発明による方法では、加速度の結果に基づく方程式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋ｋ３ａ３＋・・・＋ｋｎａｎ＝０の代わりに、信号値に基づく方程式が使用され得る：
ｋ１ｓ１＋ｋ２ｓ２＋ｋ３ｓ３＋・・・＋ｋｎｓｎ−ｋ０＝０
【００７２】
以前に解かれた方程式からの加速度計測結果に対応する信号値
0005486097.tif 000102
、および各計測方向における主加速度ベクトル
0005486097.tif 000103
の計測結果のベクトル
0005486097.tif 000104
のスカラー値ａｉがこれに挿入されれば、得られる方程式は：
0005486097.tif 000105
である。
【００７３】
これは、任意の主加速度
0005486097.tif 000106
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数ｋｉを解くための方程式の組
0005486097.tif 000107
が得られる。
【００７４】
定数ｋ０は、センサーの構成全体のオフセット定数を記述し、これを使用することにより、例えば、センサーの零位の較正誤差、ならびに湿度または温度の変動によって生じる計測事象への影響を考慮することが可能になり得る。定数ｈｉｘ、ｈｉｙおよびｈｉｚは、ｘ、ｙおよびｚ方向におけるセンサーの計測信号ｓｉの感度を記述している。
【００７５】
本発明による別の方法では、センサー計測デバイスのｘ、ｙおよびｚ方向の信号計測感度ｈｉｘ、ｈｉｙおよびｈｉｚ、ならびにオフセット定数ｋ０が前もって知られている場合に、センサーが完全に機能している場合に加算式
0005486097.tif 000108
の値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られるスカラー値ａ１，ａ２，ａ３，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，ｓ３，・・・ｓｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられるよう、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が、線形計測または線形化された計測として実施される。
【００７６】
本発明による方法では、センサー計測デバイスにより与えられる信号レベルｓ１，ｓ２，ｓ３，・・・ｓｎが所与の間隔で計測され、その後、加算式
0005486097.tif 000109
の値が計算される。加算式の値は、上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値０から所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記加算式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００７７】
これに対応して、２次元の方向を持つ加速度の計測では、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスが少なくとも３個なければならない。さらにこの場合、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向を記述するベクトルのうち、３つのベクトルが選択可能であり、これら３つのベクトルのうちどの２つのベクトルも（逆）平行でないようにセンサー計測デバイスの計測方向を選択しなければならない。
【００７８】
上記３つのベクトルにより記述されるセンサー計測デバイスの上記３つの計測方向は、地球の重力が上記３つの計測方向の各々に作用する本質的な成分を持つように選択することができる。これは、選択された３つの計測方向のいずれも、地球の重力に対し垂直ないしほぼ垂直ではないことを意味する。地球の重力が上記３つの計測方向の各々に影響を与えるので、これにより微小機械式加速度センサーのエラー検出能力が高められる。
【００７９】
通常のデカルト直交平面座標では、ｘおよびｙ方向における単位ベクトルは、
0005486097.tif 000110
である。センサー計測デバイスの選択された方向において得られる加速度
0005486097.tif 000111
は、ｘおよびｙ方向における成分
0005486097.tif 000112
に分解され得るか、あるいはｘおよびｙ方向の単位ベクトル
0005486097.tif 000113
を使用して
0005486097.tif 000114
として記述され得る。選択された計測方向とｘおよびｙ方向との間の角度として、αｉおよびβｉが選択され得、ここでαｉは
0005486097.tif 000115
と
0005486097.tif 000116
との間の角度を記述するものであり、これに対応してβｉは
0005486097.tif 000117
と
0005486097.tif 000118
との間の角度を記述するものである。これに対応して、ａｉは計測方向における加速度ベクトル
0005486097.tif 000119
の加速度のスカラー読取値を記述するものである。
【００８０】
微小機械式加速度センサーを使用する２次元の方向を持つ加速度の計測のための本発明による方法では、いくつかの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度は、ｘおよびｙ方向の成分に分解した場合に、方程式：
0005486097.tif 000120
として記述され得る。
【００８１】
センサー計測デバイスの計測方向は予め選択されるので、方程式の組における定数の値cosα１，cosα２，cosα３，・・・cosαｎおよびcosβ１，cosβ２，cosβ３，・・・cosβｎも計測の前に既知である。さらに、方向余弦に関しては：
0005486097.tif 000121
が成り立つ。
【００８２】
ベクトル
0005486097.tif 000122
は、
0005486097.tif 000123
の形でも表現され得、ここでａｉはベクトル
0005486097.tif 000124
のスカラー値であり、これに対応して、
0005486097.tif 000125
は、方向余弦を使用して
0005486097.tif 000126
として表される計測方向の単位ベクトルである。
【００８３】
加速度
0005486097.tif 000127
がセンサーに影響を与える場合、計測結果のベクトル
0005486097.tif 000128
のスカラー値ａｉは、センサーに影響を与える加速度ベクトル
0005486097.tif 000129
と計測方向における単位ベクトル
0005486097.tif 000130
との内積：
0005486097.tif 000131
として計算され得る。
【００８４】
これに対応して、計測結果のベクトル
0005486097.tif 000132
は、センサーに影響を与える加速度ベクトル
0005486097.tif 000133
の計測方向における射影：
0005486097.tif 000134
として計算され得る。
【００８５】
本発明による方法では、センサーが完全に機能している場合に式
0005486097.tif 000135
の値が
0005486097.tif 000136
となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000137
に対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられるように、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施される。
【００８６】
本発明による方法では、センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000138
が所与の間隔で計測され、その後、式
0005486097.tif 000139
の値が計算される。式の値は上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値
0005486097.tif 000140
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値
0005486097.tif 000141
からの上記所定のしきい値を超えた上記式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００８７】
本発明による方法では、加速度のベクトル方程式およびベクトル式の計算は、実際にはスカラー値を使用して実施され得る。方程式
0005486097.tif 000142
の代わりに、方程式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎ＝０と書かれ得る。各計測方向における主加速度ベクトル
0005486097.tif 000143
の射影がこれに挿入されれば、得られる方程式は：
0005486097.tif 000144
である。
【００８８】
これは、任意の主加速度
0005486097.tif 000145
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数ｋｉを解くための方程式の組
0005486097.tif 000146
が得られる。
【００８９】
乗数ｋｉは、計測方向が方向について適切に異なるように選択された場合に求めることができる。本発明による方法において、このように求められた乗数を使用して、式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎの値が計算されて所定のしきい値と比較され得る。
【００９０】
典型的には、加速度の線形計測または線形化された計測においては、加速度は線形信号値として計測され、ここで各加速度のスカラー値ａｉは、以下の方法： 
0005486097.tif 000147
で信号レベルから計算され得る。
【００９１】
本発明による方法では、加速度の結果に基づく方程式ｋ１ａ１＋ｋ２ａ２＋・・・＋ｋｎａｎ＝０の代わりに、信号値に基づく方程式が使用され得る：
0005486097.tif 000148
【００９２】
以前に解かれた方程式からの加速度計測結果に対応する信号値
0005486097.tif 000149
、ならびに各計測方向における主加速度ベクトル
0005486097.tif 000150
の計測結果のベクトル
0005486097.tif 000151
のスカラー値ａｉがこれに挿入されれば、得られる方程式は：
0005486097.tif 000152
である。
【００９３】
これは、任意の主加速度
0005486097.tif 000153
の値を使用して実施される必要があり、それにより、乗数ｋｉを解くための方程式の組
0005486097.tif 000154
が得られる。
【００９４】
定数ｋ０は、センサーの構成全体のオフセット定数を記述し、これを使用することにより、例えば、センサーの零位の較正誤差、ならびに湿度または温度の変動によって生じる計測事象への影響を考慮することが可能になり得る。定数ｈｉｘおよびｈｉｙは、ｘおよびｙ方向におけるセンサーの計測信号ｓｉの感度を記述している。
【００９５】
本発明による別の方法では、センサー計測デバイスのｘおよびｙ方向の信号計測感度ｈｉｘおよびｈｉｙ、ならびにオフセット定数ｋ０が前もって知られている場合に、センサーが完全に機能している場合に加算式
0005486097.tif 000155
の値が０となるよう、センサー計測デバイスの計測結果として得られるスカラー値ａ１，
ａ２，・・・ａｎに対応する信号レベルｓ１，ｓ２，・・・ｓｎに対して乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎが与えられるように、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が、線形計測または線形化された計測として実施される。
【００９６】
本発明による方法では、センサー計測デバイスにより与えられる信号レベルｓ１，ｓ２，・・・ｓｎが所与の間隔で計測され、その後、加算式
0005486097.tif 000156
の値が計算される。加算式の値は上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が、値０から所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが出される。典型的には、値０からの上記所定のしきい値を超えた上記加算式の値の逸脱がｍ回生じた場合に、エラーメッセージが出される。
【００９７】
図１は、本発明による微小機械式加速度センサーソリューションを示している。本発明による微小機械式加速度センサーソリューションは、センサー計測ブロック１、センサー自己試験ブロック２、センサー比較ブロック３、および、警報ブロック４を含む。
【００９８】
本発明による微小機械式加速度センサーソリューションは、最初に、センサー計測ブロック１において、３つの方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として加速度
0005486097.tif 000157
が得られるように、始動中および／または動作中における連続的自己試験を実施するための手段１〜４を含む。次に、センサー自己試験ブロック２において、センサーが完全に機能している場合に式
0005486097.tif 000158
の値が
0005486097.tif 000159
となるように、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000160
に対して乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３，・・・ｋｎが与えられる。
【００９９】
本発明による微小機械式加速度センサーソリューションでは、センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000161
がセンサー計測ブロック１において所与の間隔で計測され、その後、式
0005486097.tif 000162
の値がセンサー自己試験ブロック２において計算される。さらに、センサー比較ブロック３において、式の値が上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が値
0005486097.tif 000163
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージがセンサー警報ブロック４に与えられる。
【０１００】
本発明による手段では、センサー比較ブロック３は、センサー自己試験ブロック２に連結され得る。さらに、センサー計測ブロック１は、センサー自己試験ブロック２に連結され得る。さらに、センサー警報ブロック４は、センサー比較ブロック３に連結され得る。
【０１０１】
同様に本発明による別の手段は、最初に、センサー計測ブロック１において、異なる計測方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として加速度
0005486097.tif 000164
が得られるように、始動中および／または動作中における連続的自己試験を実施するための手段１〜４を含む。次に、センサー自己試験ブロック２において、センサーが完全に機能している場合に式
0005486097.tif 000165
の値が
0005486097.tif 000166
となるように、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000167
に対して乗数ｋ１，ｋ２，・・・ｋｎが与えられる。
【０１０２】
本発明による別の微小機械式加速度センサーソリューションでは、センサー計測デバイスにより与えられる加速度
0005486097.tif 000168
が、センサー計測ブロック１において所与の間隔で計測され、その後、式
0005486097.tif 000169
の値がセンサー自己試験ブロック２において計算される。さらに、センサー比較ブロック３において、式の値が上記所与の所定のしきい値と比較され、上記式の値が値
0005486097.tif 000170
から上記所定のしきい値を超えて逸脱している場合、エラーメッセージが警報ブロック４に与えられる。
【０１０３】
また、本発明による別の手段では、センサー比較ブロック３は、センサー自己試験ブロック２に連結され得る。さらに、センサー計測ブロック１は、センサー自己試験ブロック２に連結され得る。さらに、センサー警報ブロック４は、センサー比較ブロック３に連結され得る。
【０１０４】
微小機械式加速度センサーを使用する３次元の方向を持つ加速度の計測のための本発明による方法では、異なる計測方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は、例えば、４つの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度が、方程式：
0005486097.tif 000171
として表現され得るように、対称的に選択され得る。
【０１０５】
この場合、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000172
に対して、ｋ１＝−ｋ３＝ｋ３＝−ｋ４となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
0005486097.tif 000173
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
0005486097.tif 000174
とも書かれ得る。
【０１０６】
さらに、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000175
に対して、ｋ１＝ｋ３＝１かつｋ２＝ｋ４＝−１となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
0005486097.tif 000176
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
0005486097.tif 000177
とも書かれ得る。
【０１０７】
本発明による方法では、加速度のベクトル方程式およびベクトル式の計算は、実際には多くの場合、スカラー値を用いて実施される。
【０１０８】
微小機械式加速度センサーを使用する２次元の方向を持つ加速度の計測の本発明による別の方法では、いくつかの異なる方向において計測を行なうセンサー計測デバイスの計測方向は、例えば、４つの異なる方向における計測を行なうセンサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度が、方程式：
0005486097.tif 000178
として表現され得るように、対称的に選択され得る。
【０１０９】
この場合、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000179
に対して、ｋ１＝ｋ３かつｋ２＝ｋ４となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
0005486097.tif 000180
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
0005486097.tif 000181
とも書かれ得る。
【０１１０】
さらに、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000182
に対して、ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝ｋ４となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
0005486097.tif 000183
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
0005486097.tif 000184
とも書かれ得る。
【０１１１】
さらには、センサー計測デバイスの計測結果として得られる加速度
0005486097.tif 000185
に対して、ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝ｋ４＝１となるように乗数ｋ１，ｋ２，ｋ３およびｋ４が与えられるよう、始動中および／または動作中における加速度センサーの連続的自己試験が実施され得る。このように、本発明の基本的発想によれば、センサーが完全に機能している場合に方程式
0005486097.tif 000186
が満たされる。当該方程式は、より明瞭な形で
0005486097.tif 000187
とも書かれ得る。
【０１１２】
本発明を使用すれば、改良された微小機械式加速度センサーに加えて、微小機械式加速度センサーを使用して３次元または２次元の方向を持つ加速度の計測のための改良された方法が提供される。本発明を使用すれば、センサーの機能的信頼性が連続的使用時に監視され得、また、数本の軸線に関して計測を行なう小型微小機械式加速度センサーソリューションでの使用に特に適している。
【図１】
0005486097.tif 000193