(57)【要約】  振動式ジャイロスコープを備えるヨーレートセンサの調整方法であって、前記振動式ジャイロスコープは第１入力端と第１出力端を備え、かつ一次制御回路の一部であり、該一次制御回路は振動式ジャイロスコープを、励振信号を第1入力端に供給することにより固有周波数で励振させ、前記振動式ジャイロスコープはさらに第２入力端と第２出力端を備え、かつ二次制御回路の一部であり、前記第２出力端から出力信号が取り出され、該出力信号は増幅およびＡ／Ｄ変換後に同相成分と直交成分に復調され、当該成分はフィルタリング後に再び変調され、１つの駆動信号にまとめられ、該駆動信号は第２入力端に供給され、前記同相成分からはヨーレート信号が導出される形式の方法において、振動式ジャイロスコープが運動していないときに、同相成分と直交成分に補正値を追加し、該補正値を、同相成分と直交成分がそれぞれ最小値を有するまで変化し、該補正値を不揮発性メモリに記憶し、ヨーレートセンサの駆動時に使用する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動式ジャイロスコープを備えるヨーレートセンサの調整方法であって、
前記振動式ジャイロスコープは第１入力端と第１出力端を備え、かつ一次制御回路の一部であり、該一次制御回路は振動式ジャイロスコープを、励振信号を第１入力端に供給することにより固有周波数で励振させ、
前記振動式ジャイロスコープはさらに第２入力端と第２出力端を備え、かつ二次制御回路の一部であり、
前記第２出力端から出力信号が取り出され、該出力信号は増幅およびＡ／Ｄ変換後に同相成分と直交成分に復調され、
当該成分はフィルタリング後に再び変調され、１つの駆動信号にまとめられ、該駆動信号は第２入力端に供給され、
前記同相成分からはヨーレート信号が導出される形式の方法において、
振動式ジャイロスコープが運動していないときに、同相成分と直交成分に補正値を追加し、
該補正値を、同相成分と直交成分がそれぞれ最小値を有するまで変化し、
該補正値を不揮発性メモリに記憶し、ヨーレートセンサの駆動時に使用することを特徴とする調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動式ジャイロスコープを備えるヨーレートセンサの調整方法に関するものであり、前記振動式ジャイロスコープは第１入力端と第１出力端を備え、かつ一次制御回路の一部であり、この一次制御回路は振動式ジャイロスコープを、励振信号を第１入力端に供給することにより固有周波数で励振させる。この振動式ジャイロスコープはさらに第２入力端と第２出力端を備え、かつ二次制御回路の一部であり、第２出力端から出力信号が取り出され、この出力信号は増幅およびＡ／Ｄ変換後に同相成分と直交成分に復調され、これらの成分はフィルタリング後に再び変調され、１つの駆動信号にまとめられ、この駆動信号は第２入力端に供給され、前記同相成分からはヨーレート信号が導出される。
【０００２】
冒頭に述べた手段により駆動される振動式ジャイロスコープを有するヨーレートセンサでは、コリオリ力により作用する出力信号の変化がヨーレート信号に入り込むだけでなく、不所望の位相シフトも入り込む。この不所望の位相シフトは、少なくとも１つの制御回路を形成するコンポーネントの有効寿命に起因するものである。
【０００３】
本発明の課題は、ヨーレート信号へのこの影響を十分に阻止することである。
【０００４】
この課題は本発明により、振動式ジャイロスコープが運動していないときに、同相成分と直交成分に補正値を追加し、この補正値を、同相成分と直交成分がそれぞれ最小値を有するまで変化し、この補正値を不揮発性メモリに記憶し、ヨーレートセンサの駆動時に使用することによって解決される。
【０００５】
本発明の方法は有利には、ヨーレートセンサの製造の枠内で最終調整の際に実行される。ここで不揮発性メモリは、さらなる補正量および初期量に使用され、従って本発明の方法のためにだけ設ける必要はない。
【０００６】
本発明によれば多数の実施形態が可能である。次に、本発明の実施例についていくつかの図面を参照しながら以下で説明する。
図１は、ヨーレートセンサのブロック回路図である。
図２は、ヨーレートセンサの二次制御回路の詳細図である。
【０００７】
なお、実施例ならびにそれらの一部分がここではブロック図として描かれているけれども、これは本願発明による装置が各ブロックに対応する個々の回路を用いた実現手法に限定されることを意味するものではない。本発明による装置はむしろ、高密度集積回路を用いてきわめて有利に実現することができる。この場合、適切なプログラミングによってブロック回路図に示されている処理ステップを実行するマイクロプロセッサを使用することができる。
【０００８】
図１は、一次励振信号PDと二次励振信号ＳＤのための２つの入力端２，３を備えた振動式ジャイロスコープ１の設けられた装置構成を示すブロック回路図である。励振は適切な変換器ないしはトランスデューサたとえば電磁変換器によって行われる。振動式ジャイロスコープはさらに、一次出力信号ＰＯと二次出力信号ＳＯのための２つの出力端４，５を有している。これらの信号は、ジャイロスコープが空間的に配置された個所における個々の振動を表している。この種のジャイロスコープはたとえばＥＰ ０ ３０７ ３２１ Ａ１から公知であり、コリオリ力の作用に基づくものである。
【０００９】
振動式ジャイロスコープ１は高いＱのフィルタを成しており、この場合、入力端２と出力端４との間の区間が一次制御回路６の部分を成しており、入力端３と出力端５との間の区間が二次制御回路７の部分を成している。一次制御回路６は、たとえば１４ｋＨｚという振動式ジャイロスコープの共振周波数で振動を励振するために用いられる。この場合、励起は振動式ジャイロスコープの１つの軸において行われ、この軸に対し２次閉ループ制御回路のために利用される振動方向が９０゜ずらされている。２次閉ループ制御回路７において、信号ＳＯは２つの直交成分に分けられ、それらのうちの一方がフィルタ８を介して出力側９へ導かれ、そこからヨーレートに比例する信号を取り出すことができる。
【００１０】
両方の制御回路６，７において、信号処理の基本的な部分はディジタルで行われる。信号処理に必要とされる信号は水晶発振器により制御されるディジタル周波数シンセサイザ１０において形成され、そのクロック周波数はここで示す実施例ではたとえば１４．５ＭＨｚである。一次制御回路の説明は省略する。なぜなら一次制御回路は実施例の理解に不要だからである。
【００１１】
二次制御回路７が図２にブロック回路図として示されており、増幅器２５，アンチエーリアスフィルタ２６およびＡ／Ｄ変換器２７を含む。乗算器２８，２９には増幅されデジタル化された信号ＳＯと、まだ分離されていない成分ＩとＱおよび搬送波Ｔｉ１とＴｑ１が供給される。この乗算器２８，２９によって実数部と虚数部への分離が行われる。
【００１２】
両方のコンポーネントはついで（ｓｉｎｘ／ｘ）フィルタ３０，３１およびローパフフィルタ３２，３３を通過する。フィルタリングされた実数部から処理回路３４によって、ヨーレートセンサにより測定すべきヨーレートを表す２つの信号Ｒ１およびＲ２が導出される。信号Ｒ１とＲ２の相違点は、信号Ｒ２は利用される回路技術によって可能なたとえば０Ｖ〜＋５Ｖまでの振幅範囲全体はとらない、ということである。エラー通報を出力するため信号Ｒ２がゼロにおかれ、接続されたシステムはこのことをエラー通報として識別する。
【００１３】
ローパスフィルタ３２，３３にはそれぞれ1つの加算器３５，３６が後置接続されている。ついで乗算器３７によって、両方の成分ＳｉないしはＳｑは搬送波Ｔｉ２およびＴｑ２により再び変調される。３９における加算によってやはり１４ｋＨｚの振動が発生し、この振動は出力ドライバ４０において、振動式ジャイロスコープ１の励振に適切な電流に変換される。
【００１４】
周波数シンセサイザ１０の詳細に図示しない制御によって、２８で位相ｉによる変調が、２９で位相ｑによる復調が行われる。これにより２８では同相成分Iが、２９では直交成分Ｑが復調される。
【００１５】
しかし伝搬時間が関与する種々の回路内でばらつくことにより、同相成分と直交成分の錯誤が生じる。そのため測定結果、すなわちヨーレート信号に誤差が生じる。
【００１６】
これを回避するために、調整の際に装置４１の加算器３５，３６により形成された補正量ｋ１とｋ２がフィルタリングされた成分に追加される。ここで補正量ｋ１とｋ２は、これらが励振信号ＳＤおよびひいては出力信号ＳＯの位相回転を生じさせるように選択される。スイッチ４２が図示の位置に配置されている。調整中に補正値ｋ１とｋ２の所定の値領域を通過する。同時に装置４３では、同相成分と直交成分がそれぞれゼロであるか、ないしは最小値と取るかが検査される。そのような場合に、装置４１で形成された補正値ｋ１，ｋ２がＥＥＰＲＯＭ４４に記憶される。通常動作時にスイッチ４２は右側の位置となり、調整時に検出された補正値がＥＥＰＲＯＭ４４から読み出され、加算器３５，３６に供給される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、ヨーレートセンサのブロック回路図である。
【図２】図２は、ヨーレートセンサの二次制御回路の詳細図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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