(57)【要約】制御電圧Ｖｔｙによる閉ループ動作を有するマイクロジャイロスコープ10は、感知電極Ｓ１、Ｓ２の出力信号により復調され、出力軸ｙ軸でのマイクロジャイロスコープ10の変位を防止するためコリオリトルクの再平衡を行う。本発明は整列および同調を検出し調節するために別々のセンサとアクチュエイタを使用することによりマイクロジャイロスコープの独立した整列と同調を行う。直角位相振幅信号は誤整列の検出に使用され、静電バイアス調節によりゼロに補正される。直角位相信号雑音レベルまたは伝達関数試験信号は残留する誤同調を検出するために使用され、これは第２の静電バイアス調節によりゼロに補正される。
2005530124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸、出力軸、感知軸の閉ループ制御を有するマイクロジャイロスコープの整列方法において、
前記マイクロジャイロスコープの誤整列を検出し、
静電気バイアスの調節により誤整列をゼロに補正するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
誤整列を検出する前記ステップはさらに、直角位相の信号を使用して、前記駆動軸のレート信号へ前記出力軸の信号を復調することにより得られる直角位相信号振幅によって誤整列を検出するステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、同位相バイアスをゼロにするステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項４】
同位相バイアスをゼロにする前記ステップはさらに、前記駆動軸のトルク成分を前記出力軸と電子的に結合することによりゼロにすることを含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項５】
駆動軸、出力軸、感知軸の閉ループ制御を有するクローバーリーフマイクロジャイロスコープを同調する方法において、
信号により残留する誤同調を検出し、
静電気バイアス調節により前記残留する誤同調をゼロに補正するステップを含んでいる方法。
【請求項６】
残留する誤同調を検出する前記ステップはさらに、直角位相信号雑音レベルによる検出を含んでいる請求項５記載の方法。
【請求項７】
残留する誤同調を検出する前記ステップはさらに、伝達関数試験信号による検出を含んでいる請求項５記載の方法。
【請求項８】
駆動軸、出力軸、感知軸の閉ループ制御を有するクローバーリーフマイクロジャイロスコープを独立に整列し、同調する方法において、
直角位相信号振幅により前記マイクロジャイロスコープの誤整列を検出し、
静電気バイアス調節により前記誤整列をゼロに補正し、
信号により残留する誤同調を検出し、
静電気バイアス調節により前記残留する誤同調を補正するステップを含んでいる方法。
【請求項９】
残留する誤同調を検出する前記ステップはさらに、直角位相信号雑音レベルによる残留する誤同調の検出を含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１０】
残留する誤同調を検出する前記ステップはさらに、伝達関数試験信号による残留する誤同調の検出を含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１１】
さらに、同位相バイアスをゼロにするステップを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１２】
ゼロにする前記ステップはさらに前記駆動軸のトルク成分を電子的に前記出力軸に結合するステップを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記マイクロジャイロスコープ閉ループ制御はさらに、
前記誤整列を補正する前記ステップと前記残留する誤同調を補正する前記ステップのために別々のセンサおよびアクチュエイタを使用している請求項８記載の方法。
【請求項１４】
前記誤整列を補正する前記ステップはさらに、前記誤整列を消去するために、静電的交差結合ばねＫeｘｙを導入するステップを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１５】
さらに、前記駆動軸上の別の駆動電極へのバイアス電圧とは異なるバイアス電圧を前記駆動軸上の駆動電極へ与えるステップを含んでいる請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
相対的な利得の不一致δT≠０を前記駆動軸上の各駆動電極へ導入するステップをさらに含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１７】
さらに、スチフネスマトリックスＫを最大にするステップを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１８】
前記残留する誤同調をゼロに補正する前記ステップはさらに、前記マイクロジャイロスコープの全体的なスチフネスの調節を含んでいる請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ機械加工された電子機械システムに関し、特に閉ループ出力を有するＭＥＭＳ振動性ジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで説明されている本発明は、ＮＡＳＡの契約下での動作性能において行われ、契約者が権利を保持するように選任されている法律９６−５１７（３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．２０２）の規定を受ける。
【０００３】
マイクロジャイロスコープは、宇宙および地上応用の両者における通信、制御、ナビゲーションシステムを含む多数の応用で使用されているがそれに限定されない。これらの非常に特別化された応用は高い性能と価格が効率的なマイクロジャイロスコープを必要とする。
【０００４】
マイクロ宇宙船応用のために設計されているマイクロ機械加工された電子機械的振動性ジャイロスコープが技術で知られている。ジャイロスコープは1996年６月にサウスカロナイナ州ヒルトンヘッドのSolid State Sensors and Actuator Workshopで発行された技術文献（“Silicon Bulk Micro-machined Vibratory Gyroscope”）で説明され記載されている。
【０００５】
従来技術のジャイロスコープは単一結晶のシリコンから製造され、リム、４つのシリコンリーフ、４つのソフトな支持体、またはカンチレバーからなる“クローバーリーフ”構造を有する共振器を有している。金属ポストはシリコンリーフの平面に垂直な平面において共振器の中心と、シリコンリーフのクローバーリーフパターンに一致する電極のパターンを有する水晶ベースプレートにスチフネスに取付けられている。電極は２つの駆動電極と２つの感知電極を含んでいる。
【０００６】
マイクロジャイロスコープは静電的に付勢され、感知電極は容量的にシリコンリーフのコリオリの誘起運動を検出する。ジャイロスコープの応答特性は共振周波数に反比例し、低い共振周波数は装置の応答性を増加する。
【０００７】
マイクロジャイロスコープは、ドリフトとスケール係数の安定性に関して性能を劣化する電気干渉を受ける。マイクロジャイロスコープはしばしば簡単な電子回路を可能にするために同じ周波数で駆動および感知信号を動作する。しかしながら、両方の機能に対して共通の周波数を使用すると比較的強力な駆動信号が比較的弱い感知信号へ不注意に電気的に結合することを可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クローバーリーフのマイクロジャイロスコープの残留する機械的な不平衡は出力軸に対する駆動動作の誤整列または結合を生じる。現在、感知および制御軸を機械軸と整列するように電子的に回転することにより機械的なモード軸の任意の誤整列を補正することが知られている。
【０００９】
しかしながら、感知および制御軸が機械的なモード軸と整列される電子整列は、ＡＧＣ位相調節によるように第２高調波と電子同調を生じ、例えば高いＱ共振器で限定された同調範囲を有し、同調は制動または温度の変化で変化する。静電的同調およびＡＧＣ同調は直角位相振幅をゼロにすることにより動作することが技術で知られている。しかしながら、直角位相振幅信号はさらに適切に誤整列に関し、それによって誤整列が存在しないとき、依然として残留する誤同調が存在するが、直角位相信号は存在しない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、閉ループ動作を有するクローバーリーフマイクロジャイロスコープの静電的整列および同調方法である。閉ループ出力に対しては、差動感知信号（Ｓ１−Ｓ２）は線形の電子フィルタにより補償され、２つの駆動電極（Ｄ１−Ｄ２）の電圧を差動的に変化することにより、直接フィードバックされ、それによってコリオリトルクを再度平衡し、直角位相運動を抑圧し、感知軸の共振の制動を増加する。結果的なフィードバック信号はコリオリ力の測定値と慣性レート入力を発生するために駆動軸信号（Ｓ１＋Ｓ２）と同位相に復調される。
【００１１】
マイクロジャイロスコープおよび本発明の整列および同調方法は、直角位相信号振幅によりクローバーリーフマイクロジャイロスコープの残留する機械的不平衡を検出し、機械的不平衡ではなく静電気バイアス調節手段により整列をゼロに補正する。同位相バイアスはまた駆動軸トルクの成分を出力軸に電子的に結合することによってゼロにされる。残留する誤同調は直角位相信号雑音レベルまたは伝達関数試験信号により検出され、静電気バイアス調節手段により補正される。本発明では、直角位相振幅は誤整列の指示として使用され、直角位相雑音レベルまたは試験信号レベルは同調の静電的調節の同調インジケータとして使用される。
【００１２】
本発明の目的は、閉ループマイクロジャイロスコープ性能を改良することである。本発明の別の目的は、マイクロジャイロスコープ整列および同調の正確度を改良することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、振動性マイクロジャイロスコープの閉ループ動作の静電的整列および同調を行うことである。本発明のさらに別の目的は誤整列の指示として直角位相振幅を使用することである。本発明のさらに別の目的は同調インジケータとして直角位相雑音レベルまたは試験信号レベルを使用することである。本発明のさらに別の目的は独立した整列制御と、閉ループマイクロジャイロスコープの同調とを行うことである。
【００１４】
本発明の他の目的および特徴は添付図面および特許請求の範囲と関連した好ましい実施形態の詳細な説明を考慮して明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の方法は閉ループマイクロジャイロスコープに適用可能である。好ましい実施形態では、閉ループマイクロジャイロスコープを図１乃至３と関連して説明する。例示目的で、簡潔にするために、好ましい実施形態の閉ループ制御は４つの電極を有するクローバーリーフマイクロジャイロスコープにしたがって説明される。
【００１６】
図１は、マイクロジャイロスコープ10の分解図である。クローバーリーフマイクロジャイロスコープ10は１，２，３，４と符号を付けられたペタルを有するクローバーリーフ形状の共振器プレート14に取付けられたポスト12を有している。クローバーリーフ形状の共振器プレート14は弾性的に外部フレーム16から懸架されている。
【００１７】
共振器プレート14下に位置されている４個の電極のセット18は共振器プレートを付勢して共振器プレート14のキャパシタンスを感知する。駆動電極Ｄ１、Ｄ２は共振器プレート14の運動を付勢し、感知電極Ｓ１、Ｓ２はキャパシタンスを感知する。１組の軸はマイクロジャイロスコープの動作を示すためにｘ、ｙ、ｚと符号を付けられている。
【００１８】
ｘ軸を中心とするポスト12のロッキングはマイクロジャイロスコープ10を付勢する。ロッキング運動は、駆動電極Ｄ１とＤ２へ与えられる電圧によって静電力をペタル１および４へ与えることにより実現される。一定の慣性レートに対しては、ｚ軸または入力軸に沿って、ｙ軸または出力軸を中心とする変位が存在し、これは感知電極Ｓ１―Ｓ２の差動出力またはＶｔｈｙにより感知されることができる。ｙ軸を中心とする変位は反作用の力により抑制されることが必要なコリオリの力を誘起する回転の影響によるものである。
【００１９】
図２を参照して、マイクロジャイロスコープの広帯域の閉ループ動作を説明する。閉ループ制御回路は線形にされた静電的トルクによりｙ軸を中心とする変位をゼロにする。静電トルクは制御電圧に比例する。２つの駆動電極Ｄ１およびＤ２は制御電圧ＶｔｘとＶｔｙに比例するｘおよびｙ軸を中心とする線形静電トルクを生成する。Ｄ１とＤ２は次式のように規定される。  
Ｄ１＝Ｖ０―Ｖｔｙ＋Ｖｔｘ 
Ｄ２＝Ｖ０＋Ｖｔｙ＋Ｖｔｘ 
ここでＶ０はバイアス電圧である。
【００２０】
線形化されたトルクは次式のように規定される。  
Ｔｘ＝ＫＴＶｔｘ 
Ｔｙ＝ＫＴＶｔｙ 
ここで、トルク定数は、
ＫＴ＝［２ｒ０Ｃ０Ｖ０］［ｄ０］−１ 
ｒ０はｘ軸またはｙ軸から制御または駆動電極の中心までのオフセットであり、Ｃ０は１つの制御電極のキャパシタンスであり、Ｖ０はバイアス電圧であり、ｄ０は電極平面と共振器平面との間の公称上の分離距離である電極ギャップである。
【００２１】
制御電圧Ｖｔｘは駆動振幅の自動利得制御を行わせる。制御電圧Ｖｔｙはコリオリのトルクの再平衡を行わせる。出力軸（ｙ軸）利得と位相補償は計算または測定された伝達関数Ｇ（ｓ）に基づいて、ＶｔｙからＶｔｈｘを選択される。Ｖｔｙの復調に使用される基準信号は駆動軸レート信号ωｘと同位相であるＶｔｈｘである。
【００２２】
図２を参照すると、本発明のマイクロジャイロスコープの閉ループ動作はｚ軸を中心とする慣性レートΩを測定する。信号Ｓ１とＳ２は感知電極Ｓ１とＳ２に取付けられている前置増幅器20からの出力である。
【００２３】
マイクロジャイロスコープはポストをｘ軸を中心に振動させる駆動ループ22による運動で設定される。ポストは揺動運動をし、ｘ軸を中心とする回転レートを有する。Ｄ１およびＤ２は同位相の電圧を供給し、それ故、これらはｘ軸でトルクＴｘを生成する共振器平面（図-２では図示せず）をプッシュプルする。
【００２４】
ｚ軸に慣性レートが存在しないとき、Ｓ１とＳ２に差動運動はない。この場合、Ｖｔｈｙ＝Ｓ１―Ｓ２＝０である。Ｓ１とＳ２は同位相でありｘ軸を中心とする回転を示す。Ｖｔｈｘ＝Ｓ１＋Ｓ２はＶｔｈｘからＶｔｘへ駆動するために自動利得制御ループ22、25、27で補償される振幅および利得位相である。振幅基準レベルＶｒは、比較器23により振幅検出器22の出力と比較され、これはＶｔｈｘの振幅を決定する。結果的な振幅エラーは25で利得および位相を補償されており、利得として自動利得制御乗算器27へ与えられる。これによりＶｔｈｘに比例する駆動電圧Ｖｔｘは決定され、これは振動駆動の振幅を調節する。
【００２５】
慣性レートが与えられるとき、Ｖｔｈｙに等しいＳ１とＳ２間の差を生成する。従来技術では、Ｖｔｈｙはマイクロジャイロスコープのレートに比例するような単なる感知された開ループであった。本発明では、Ｖｔｈｙは計算されまたは測定された伝達関数Ｇ（ｓ）に基づいて補償された利得および位相である。結果的な閉ループ出力電圧Ｖｔｙはコリオリトルクを平衡するために静電トルクＴｙを発生し、それによって出力軸の運動をゼロにする。
【００２６】
入力レートΩに比例するマイクロジャイロスコープの出力信号Ｖｏｕｔを得るため、再平衡トルク電圧Ｖｔｙは出力軸復調器29により駆動基準信号Ｖｔｈｘで復調され、その後、復調器およびフィルタ回路26により処理される。復調器の出力信号のＤＣ成分Ｖｏｕｔは回転レートΩに比例する。
【００２７】
前述の閉ループ制御では、駆動軸がｙ軸で妨害を発生するならば、前述の出力の復調方式を使用しても感知される。閉ループ動作は差動的にＤ１とＤ２を供給することにより与えられるフィードバック24によりｙ軸における任意のロッキングを阻止する。Ｄ１とＤ２はＶｔｙおよびＶｔｘに応答する。
【００２８】
ＶｔｈｘとＶｔｈｙは次式のように規定される。  
Ｖｔｈｘ＝Ｓ１＋Ｓ２  
Ｖｔｈｙ＝Ｓ１−Ｓ２  
ＶｔｈｘとＶｔｈｙの両者は駆動軸レート、即ちＶｔｈｘ＝Ｋω―ωｘと、出力軸レートωｘ＝ＫωΘｘに直接比例し、Ｋωは次式のように規定される。  
Ｋω＝［２ｒ０Ｃ０Ｖ０Ｒ］［ｄ０］−１ 
Ｒは前置増幅器20からのトランスインピーダンスである。
【００２９】
共振器プレートのクローバーリーフとＳ１とＳ２電極下の基体は駆動周波数において良好に接地され、容量駆動フィードスルーは減少され、安定性のマージンは改良される。
【００３０】
図３は閉ループ感知／開ループ駆動動作のための１例の概略図である。しかしながら、本発明は開ループまたは閉ループ駆動動作に応用可能である。図３で示されている構成では、２つの感知信号Ｓ１とＳ２は減算されて差が形成され、濾波され、増幅されることに留意すべきである。フィルタは安定な閉ループ動作を行うために残留する第２高調波を除去し、ループ位相を調節するのを助ける。後続する増幅器は閉ループ出力フィードバック信号を開ループ駆動信号と結合し、正確な信号を電極Ｄ１とＤ２へ与える役目を行う。コリオリ力の再平衡と、出力軸共振の頑丈な制動はこの広帯域の閉ループ設計により行われる。
【００３１】
本発明の方法は、図４で示されている８個の電極のマイクロジャイロスコープ100を参照して最良に説明される。閉ループ制御は図１乃至３に関連して説明したことと非常に類似している。しかしながら、８個の電極を有するマイクロジャイロスコープでは、明白に４つの付加的な電極Ｑ１、Ｑ２、Ｔ１、Ｓ３が存在する。Ｄ１およびＤ２はｙ軸の閉ループ制御で差動的に、ｘ軸制御で共通のモードで使用される。Ｓ１およびＳ２は差動ｙ軸出力感知に専用である。Ｓ３は駆動またはｘ軸の運動を感知し、Ｔ１はｘ軸での同調に使用され、Ｑ１およびＱ２はマイクロジャイロスコープを整列するために使用される。
【００３２】
マイクロジャイロスコープは慣性マトリックスＪと、スチフネスマトリックスＫと、ｘおよびｙ軸を中心とする回転運動を規定する制動マトリックスＤとを有している。動作において、マイクロジャイロスコープは感知またはｙ軸への駆動運動のコリオリ結合によりｚ軸を中心とする慣性レートを感知するためにｘ軸を中心として駆動される。前述したように、本発明の好ましい実施形態では、感知軸の運動は線形のフィードバックトルクｕｙによりゼロにされ、ここでトルクは慣性レートΩの測定結果である。
【００３３】
マイクロジャイロスコープは近く同調された動作を有することも好ましい。緊密に同調される動作は最大の機械的利得の感知軸自然共振周波数に近く選択された駆動周波数を有する。マイクロジャイロスコープの対称設計および正確な構造は２つのロッキングモードの自然周波数が類似であるようにするために重要である。例えばＡＧＣループのようなｘ軸を中心とする自己共振駆動は小さいトルク制御による大きい駆動運動を許容する。
【００３４】
原子の正確度のマイクロジャイロスコープの製造方法は現在のところ知られていない。それ故、マトリックスＪ、Ｄ、Ｋの非対称および不平衡は誤ったコリオリレートの指示につながることは避けられない。本発明はマイクロジャイロスコープの整列および同調を独立に制御する。ｙ軸を中心とする制御トルクｕｙはゼロの慣性レート出力で検出される。
【００３５】
本発明の方法100を図５を参照にして説明する。誤整列はＶｏｕｔにおける直角位相信号振幅の存在により102で検出される。誤整列は電極Ｑ１またはＱ２への静電バイアスの調節により104で補正される。
【００３６】
残留する誤同調は108で検出され、電極Ｔ１への静電バイアスの調節により110で補正される。検出108は直角信号雑音レベルまたは伝達関数試験信号の存在に注意することにより実現される。
【００３７】
以下の本発明の説明では、ｙ軸を中心とする運動は無限小、即ち完全なフィードバックであるとみなされ、ｘ軸を中心とする駆動軸運動は次式のように説明される。  
【数１】
2005530124.tif 000003
【００３８】
慣性およびスチフネス誤整列を有するロッキングモードジャイロスコープの小さい角度運動は次式により支配される。  
【数２】
2005530124.tif 000004
【００３９】
ｙ軸における小さい運動の解析を以下説明する。ｙ軸運動の式は以下の形態である。  
【数３】
2005530124.tif 000005
【００４０】
適切に補償されたトランスインピーダンスバッファ、電子振幅、バイアスされた静電駆動（即ち図３）により、ｓＫにほぼ等しいループ補償Ｇ（ｓ）を提供することが可能であり、それによってｕｙは次式のように展開されることができる。  
【数４】
2005530124.tif 000006
【００４１】
ここで、δｃ＝Ｄｙｙ／Ｋである。ｓ＝ｊω０での定常状態の駆動運動では、フィードバックトルクは次式のようになる。
【数５】
2005530124.tif 000007
【００４２】
ここでＫ＝ＫωＫｃＫＴは補償利得Ｋｃにより設定されることができ、それによって閉ループ帯域幅ωｃ＝Ｋ／Ｊｙｙ／２＝ωＯＬ／δｃと開ループ帯域幅ωＯＬ＝Ｄｙｙ／Ｊｙｙ／２を実現する。  
ψｃ＝（Ｊｙｙω０２−Ｋｙｙ）／（Ｋ（１＋δｃ）ω０）  
Ｑ０＝−（−（Ｊｙｘ−δＲＪｙｙ）ω０２＋（Ｋｙｘ−δＲＫｙｙ））／ω０ 
Ｉ０＝（Ｊｙｙ２ｋΩ＋Ｄｙｘ−δＲＤｙｙ−δＴＤｘｘ）
ｕｙに比例するフィードバック電圧Ｖｔｙの駆動基準値Ｖｔｈｘによる復調は、ｕｙの実数成分によるΩプラス同位相レートバイアス項に比例する出力を発生し、次式により与えられる。  
Ωｂｉ＝（Ｄｙｘ−δＲＤｙｙ−δＴＤｘｘ＋ψｃ（−（Ｊｙｘ−δＲＪｙｙ）ω０２＋（Ｋｙｘ−δＲＫｙｙ））／ω０）／２ｋＪｙｙ 
直交位相の信号によるＶｔｈｘへのフィードバック電圧Ｖｔｙの復調は直交位相レートバイアスを発生し、これは次式により与えられる。
【００４３】
Ωｂｑ＝（―ψ（Ｄｙｘ−δＲＤｙｙ−δＴＤｘｘ）＋（−（Ｊｙｘ−δＲＪｙｙ）ω０２＋（Ｋｙｘ−δＲＫｙｙ））／ω０）／２ｋＪｙｙ
ｙ軸における小さい運動の前述の解析の場合、本発明の方法はセンサ誤整列をゼロ、即ちδＲ＝０に電子的に設定し、誤整列トルクを消去するために静電交差結合ばねＫｅｘｙを導入することによりマイクロジャイロスコープを静電的に整列する。例えば、
【数６】
2005530124.tif 000008
【００４４】
残留する同位相バイアス成分Ωｂｉもゼロにされることができる。これは自動利得制御電圧の相対的な利得不一致δＴ≠０を各駆動電極Ｄ１とＤ２に導入することにより実現されることができる。これは有限のモード制動から生じる誤ったレートと、制動軸の誤整列を補償し、即ちＤｘｙ−δＤｘｘ＝０を設定する。例えばバルク温度変化により生じるような、両軸に影響する制動の任意の体系的変化に対しても補償が適用される。
【００４５】
図１で示されているような４つの電極のクローバーリーフマイクロジャイロスコープでは、交差結合された静電的スチフネスは多かれ少なかれバイアス電圧を駆動電極Ｄ１またはＤ２の１つへ供給することにより誘起されることができる。同位相レートバイアスエラーもまた前述したようにゼロにされる。
【００４６】
本発明の好ましい閉ループ動作では、補償はＧ（ｓ）＝ｓＫになるように設定され、Ｋはループの安定度と一貫するように最大にされる。このような場合、スケール係数と位相シフトの機械的な応答への依存性は最小にされる。さらに、十分に同調された動作では、  
ωｎｘ２＝Ｋｘｘ／Ｊｘｘ＝ωｎｙ２Ｋｙｙ／Ｊｙｙ＝ω０２ 
閉ループ位相エラーは存在せず、ψｃ≠０である。同調された状態では、最大の機械的利得と最大のループ利得が生じる。それ故、入力電子雑音による雑音は最小にされる。
【００４７】
８個の電極設計では、図４に示されているように、整列の目的に対して静電交差結合のスチフネスＫｅｘｙはＱ１またはＱ２のいずれかのバイアス電圧の変形により導入されることができる。同調の目的に対して実質量のＫｘｘの静電的変更は同様にバイアス電圧Ｔ１を増加または減少することにより実現されることができる。
【００４８】
例えば、ωｎｘ＞ωｎｙならば、Ｔ１に与えられるバイアス電圧はＳ１およびＳ２に与えられる電圧よりも大きくされる。総合的なスチフネスは弾性スチフネスプラス静電的スチフネスである。ｘ軸を中心とする全スチフネスは低くされ、それによってωｎｘもまた低くされ、ωｎｙと同調される。これに関して、本発明はバイアス電圧の１つがｒｍｓ雑音の最小値が得られるまで、または伝達関数が同調を示すまで増加または減少される振動マイクロジャイロスコープの同調方法を提供する。代わりに、試験信号は最大にされてもよい。
【００４９】
８個の電極設計では、Ｑ１またはＱ２のバイアスは交差軸静電スチフネスを誘起する。ジャイロスコープを整列するため、Ｑ１のバイアスは直角位相振幅がゼロにされるまで調節される。δＴはレート出力がゼロにされるまで調節される。
【００５０】
本発明にしたがってマイクロジャイロスコープを独立して同調するため、静電同調バイアス、電極Ｔ１は閉ループ直角位相または同位相雑音または別の同調信号が最小にされるまで調節される。
【００５１】
本発明の特別な実施形態を示し説明したが、多数の変化および代わりの実施形態は当業者により行われよう。したがって、本発明は特許請求の範囲に関してのみ限定されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】４つの電極を有する従来技術の振動性マイクロジャイロスコープの分解図。
【図２】従来技術の閉ループマイクロジャイロスコープのブロック図。
【図３】閉ループ感知／開ループ駆動動作用の１例の従来技術の回路の概略図。
【図４】８個の電極を含んでいる本発明による静電的整列および同調方法のための例示的な電極構成図。
【図５】本発明による静電的整列および同調方法のフローチャート。
【図１】
2005530124.tif 000009
【図２】
2005530124.tif 000010
【図３】
2005530124.tif 000011
【図４】
2005530124.tif 000012
【図５】
2005530124.tif 000013
【国際調査報告】
2005530124.tif 000014
2005530124.tif 000015
2005530124.tif 000016
2005530124.tif 000017
2005530124.tif 000018
2005530124.tif 000019