(57)【要約】【課題】異常事象中におけるセンサの精度を増強するシステムを提供する。【解決手段】センサの精度を増強するシステムが提供される。当該システムは、センサの出力の測度を決定し、当該測度がセンサの正常動作範囲内の出力に対する許容範囲の外側に入るか否かを決定し、当該測度が許容範囲の外側に入るとき、出力の測度がセンサの許容範囲内に入るように当該出力の測度を変更する。【選択図】図１
2011180154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力を有する加速度計（１０２）と、
前記加速度計の出力に結合された拡張回路（１０４）であって、
前記加速度計の出力におけるパルスの立上り縁を選択された期間にわたり計数し、前記選択された期間中に計数された前記立上り縁の数を出力回路（２１４）及び比較器（２１２）に提供するカウンタ（２１０）と、
前記選択された期間中に計数された前記立上り縁の数を受け取ると、前記計数された数が選択された範囲の値の外側にあるか否かを決定し、前記計数された数が前記選択された範囲の値の外側にある場合、前記加速度計が異常読み取りを与えたことを示す信号を前記出力回路（２１４）に送る、前記比較器（２１２）と、
前記異常読み取りを示す信号を受け取ると、１）前記選択された期間中に計数された前記立上り縁の数を前記選択された範囲内の値で置換し、２）前記選択された範囲内の置換値を訂正された出力として出力する、前記出力回路（２１４）と
を含む拡張回路（１０４）と、
前記加速度計のモジュールに結合され、前記加速度計の前記訂正された出力を前記拡張回路の前記出力回路から受け取る誘導及び航法システム（１０６）と
を備えるシステム（１００）。
【請求項２】
前記加速度計（１０２）は、方形波出力を与える、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記加速度計（１０２）は、２つの振動ビームをもつ振動ビーム加速度計を含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記選択された範囲はゼロの加速度値を含み、前記出力回路（２１４）は、前記異常読み取りを前記ゼロの加速度値で置換する、請求項１に記載のシステム（２００）。
【請求項５】
前記選択された範囲は内挿された値を含み、前記出力回路（２１４）は、前記異常読み取りを前記内挿された値で置換する、請求項１に記載のシステム（２００）。
【請求項６】
前記選択された範囲は相補的振動ビームからの良好な値から得られた値を含み、前記出力回路（２１４）は、前記異常読み取りを前記相補的振動ビームからの前記良好な値から得られた前記値で置換する、請求項１に記載のシステム（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００４年３月２６日に出願された米国仮出願Ｎｏ．６０／５５７，１０９に関連し、そしてその出願日の恩恵を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの最近の誘導及び航法システムは、振動ビーム・センサを用いて、航空機、ミサイル、又は他の飛行体を制御するのに用いられるパラメータを測定する。振動ビーム・センサは、典型的には、水晶ビーム発振器に依存して、当該ビームの歪みが変わるにつれて周波数を変える周波数出力を与える。一例として、典型的な加速度計応用においては、ビームは、別の構造に接続されたフレキシャにより支持されたプルーフ・マスに接続される。プルーフ・マスが加速度の作用を受けたとき、プルーフ・マスは、フレキシャの周りで撓んで、水晶ビームを引き伸ばし又は押し縮める。或る応用においては、２つの水晶ビームは、プルーフ・マスが撓んだとき、一方が押し縮められ、他方が引き伸ばされるように用いられる。張力状態でのビームの周波数は、増大し、そして圧縮状態におけるビームの周波数は、低減する。これらのタイプの加速度計では、両方の周波数を用いて、より良好な性能を与える。
【０００３】
２つの水晶ビームを有する加速度計の一例は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社（ワシントン州Ｒｅｄｍｏｎｄ所在）により作られたＡｃｃｅｌｅｒｅｘ（登録商標）である。この加速度計では、水晶ビームは、それらの固有共鳴周波数のうちの１つで駆動され、そして発振が、閉ループ電子機器でほぼ正弦波を発生する。この正弦波は、加速度計からの方形波出力信号へ内部的且つ電子的に変換される。
【０００４】
水晶ビーム加速度計の周波数出力は、入力加速度に依存する。周波数出力は、加速度計の機械的構造並びにその内部電子機器により制限される。更に、プルーフ・マスの撓みが、物理的ストップにより制限される。この物理的ストップは、加速度計に対して所望の加速の動的範囲を可能にするよう設計される。更に、物理的ストップは、水晶及びフレキシャが過剰な歪みから損傷を受けるのを避けるためプルーフ・マスの移動を制限する。プルーフ・マスの撓みが制限されるので、水晶ビームの歪みが、制限されることになり、そして水晶ビームの期待された周波数変化が、確立された周波数帯域内に入ることになるであろう。加速度がプルーフ・マスが物理的ストップにぶつかる大きさを超える場合、水晶ビームの周波数出力が物理的ストップで撓んだプルーフ・マスに対応する値に制限されることが期待される。例えば、ＲＢＡ−５００の公称出力は、３５ｋＨｚの周波数を有する２つの方形波である。それらの周波数は、物理的ストップに接触するまで加速度と共に変わる。物理的ストップに接触するとき、一方の水晶の周波数は、約３０ｋＨｚであり、そして他方の水晶の周波数は、約４０ｋＨｚである。これらは、単なる例示の値であり、各加速度計に対して変わるであろう。
【０００５】
典型的には、誘導及び航法システムは、デジタル電子機器でもって加速度計の出力信号の意味を決定する。或るシステムにおいては、デジタル電子機器は、加速度計により出力された方形波信号の立上り縁又は立下り縁の数を計数する。これは、出力信号の周波数が加速度と関連するので、出力信号の周波数の測度、従って加速度の測度を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
不都合にも、加速度計の水晶は、高い動的環境の下で標準（基準）より高い又は低い周波数を出力することが知られている。これは、水晶ビームの他の共鳴周波数のためであるか、又はそれは、物理的ストップによる高速度パドル衝撃の結果としての水晶ビームにかかる過渡歪みのためである。発生回数及び発生の持続時間は、予測不能である。
【０００７】
より高い又はより低い周波数の異常出力は、あり得る計数より大きい又は少ない計数を招き、結局、既に説明したエラーのタイプとなり得る。期待された計数より高い又は低いこれらの計数の影響により、加速度及び速度を間違って計算するようにされ、明らかな速度シフト及びそれに続く誘導及び航法システムのエラーを招くことになる。
【０００８】
従って、当該技術において、センサの出力の精度を増強する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態は、異常事象中におけるセンサの出力の精度を増強することにより解決することができるセンサにより問題に対処する。一実施形態においては、振動ビーム・センサの誤差は、正常動作の下であり得ない値を有する出力周波数を除去することにより低減される。処理される信号は、アナログでもデジタルでもよい。一実施形態においては、本方法は、センサの出力の測度を決定するステップを含む。本方法は更に、当該測度がセンサの出力にとって許容可能な範囲の外側に入るか否かを決定するステップを含む。測度が許容範囲の外側に入る場合、本方法は、測度がセンサにとって許容範囲内に入るように出力の測度を変更する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】異常事象中に増強した精度を有するセンサを備えるシステムの一実施形態のブロック図である。
【図２】異常事象中に増強した精度を有するセンサを備えるシステムの別の実施形態のブロック図である。
【図３】異常事象中のセンサの精度を増強するプロセスの一実施形態のフロー・チャートである。
【図４】異常事象を有するセンサの出力の一例を示すグラフである。
【図５】既存の訂正技術を用いた図３の例の訂正された出力のグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に従ったセンサ出力の訂正をした場合の図３の例の訂正された出力のグラフである。
【図７】センサ出力を訂正する既存の技術を用い、異常事象中のセンサの出力に基づいて発生された信号を示すグラフである。
【図８】異常事象中のセンサの出力であって本発明の一実施形態に従って訂正されたセンサの出力に基づいて発生された信号を示すグラフである。
【図９】異常事象中に増強した精度を有するセンサを備えるシステムの別の実施形態のブロック図である。
【図１０】異常事象中に増強した精度を有するセンサを備えるシステムの別の実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、記載の一部を形成する添付図面を参照し、その図面には、本発明を実施し得る特定の例示的実施形態が例証として示されている。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのを可能にするよう十分詳細に記載されており、そして他の実施形態を利用することができること、及び本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなしに論理的、機械的及び電気的変更を行うことができることを理解すべきである。
【００１２】
図１は、センサ１０２の精度を異常事象中増強する、全体的に１００で示されたシステムの一実施形態のブロック図である。この明細書の目的のため、異常事象は、センサ１０２がその正常に期待される出力の範囲の外側にある出力を与えるようにさせる事象である。この出力はまた、本明細書では、「異常」出力と呼ばれる。
【００１３】
システム１００は、センサ１０２と電子回路１０６との間に結合された拡張回路１０４を含む。一実施形態においては、センサ１０２は、加速度計、又は選択された刺激をモニタリングする他の適切なセンサを含む。一実施形態においては、センサ１０２は、振動ビーム加速度計を含む。更に、一実施形態においては、センサ１０２は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（ワシントン州Ｒｅｄｍｏｎｄ所在）から商業的に入手可能であるＡｃｃｅｌｅｒｅｘ（登録商標）ＲＢＡ−５００のような、２つの相補的振動ビームを有する振動ビーム加速度計を含む。他の実施形態においては、センサ１０２は、異常事象をセンサ１０２の出力に基づいて検出し得るように出力信号の定義可能な範囲を有するいずれの他の適切なセンサをお含む。他の実施形態においては、センサ１０２は、既知の範囲の物理的に有り得る値をアナログ信号かデジタル信号かのいずれかで出力し、且つ変調された発振の周波数シフト（即ち、印加された応力／歪みの関数としての共振振動数）の形式で動的測定を行う適切なデバイスから成る。
【００１４】
一実施形態においては、電子回路１０６は、例えば、航空機、ミサイル又は他の飛行体に用いられる誘導及び航法システムから成る。別の実施形態においては、電子回路１０６は、センサ１０２の出力をその動作で用いるいずれの適切な回路又はシステムから成る。
【００１５】
拡張回路１０４は、センサ１０２の出力を受け取る。拡張回路１０４は、センサ１０２の出力が当該センサ１０２の正常動作範囲内にないときを決定する。更に、拡張回路１０４は、信号を電子回路１０６に与える。センサ１０２の出力がその正常動作範囲内にあるとき、拡張回路１０４は、センサ１０２の出力を電子回路１０６に与える。センサ１０２の出力がその正常動作範囲内にないとき、拡張回路１０４は、異常出力を電子回路１０６に渡さないで、センサ１０２の出力を増強する。一実施形態においては、拡張回路１０４は、センサ１０２の正常動作範囲内の公称値を渡す。他の実施形態においては、拡張回路１０４は、センサ１０２により出力された他の値から外挿された値を渡す。
【００１６】
Ａｃｃｅｌｅｒｅｘ（登録商標）ＲＢＡ−５００のような、２つの水晶発振器ビームを有するセンサに基づく実施形態においては、追加の技術が、センサの精度を増強するため利用可能である。一方の水晶ビームが圧縮状態であるとき他方の水晶ビームが伸張状態であること、及び２つの周波数がそれらの無歪みでの値からほぼ同じ大きさで符号が異なった大きさだけ変位されることが、このデバイスの特質である。換言すると、両方の水晶の公称値が、３５ｋＨｚであるとする。加速度を受けたとき、一方の水晶は３３ｋＨｚ示し、他方の水晶は３７ｋＨｚを示す。即ち、両方は、公称から２ｋＨｚであるが反対方向に変位される。両方の水晶が異常挙動を厳密に同時に経験することは非常にありそうにもない。一方の水晶が問題を経験しているとき、他方の水晶が良好なデータを与えるであろうことが非常に確度が高い。従って、良好な水晶、例えば、正常動作範囲内の値を有する水晶からのデータを用いることにより、センサ１０２の精度を異常事象中に増強することができる。この値から、異常な水晶から期待される応答が、計算され、そして電子回路１０６に渡される。大部分の場合、これは、公称値又は外挿された値を単純に用いるより、異常事象中のデバイス出力の一層正確な調整となるであろう。
【００１７】
動作において、拡張回路１０４は、センサ１０２の出力を受け取り、そして異常出力を検出したときセンサ１０２の出力を選択的に変更する。センサ１０２の出力がその正常動作の期待された範囲内にないとき、その出力は間違っていると推定される。これは、センサの出力がそのセンサがモニタリングするよう設計された刺激の正確な表示でないことを意味する。エラーが電子回路１０６へ伝搬することを許される場合、電子回路１０６による更に別の動作において依拠されたときエラーを拡大し得るので、電子回路１０６の動作は危険にさらされそうである。一実施形態においては、拡張回路１０４は、上記で説明したようにセンサ１０２の出力の正常範囲内にある値を電子回路１０６へ与えることにより、異常事象中のこの問題を有利に克服する。センサ１０２からの出力を異常事象中にこのようにして増強することにより、拡張回路１０４は、センサ１０２からの正しくない読み取りが電子システム１０６の動作に及ぼす影響を低減することにより電子システム１０６の性能を改善する。
【００１８】
図２は、異常事象中に増強された精度を有するセンサ２０２を備える、全体的に２００で示されるシステムの別の実施形態のブロック図である。この実施形態においては、センサ２０２は、方形波出力を有する加速度計である。センサ２０２の方形波出力の周波数は、センサ２０２に印加される加速度に依存する。一実施形態においては、センサ２０２は、ゼロの加速度、即ち、「ゼロｇ」で３５キロヘルツ（ＫＨｚ）の公称周波数を有する方形波出力を有するＡｃｃｅｌｅｒｅｘ（登録商標）ＲＢＡ−５００である。ＲＢＡ−５００の動作範囲は、典型的には、一方の振動ビームに対して３５から４２ＫＨｚの範囲であり、そして他方の振動ビームに対して２８から３５ＫＨｚの範囲である。
【００１９】
拡張回路２０４は、センサ２０２の出力が期待された又は正常な動作範囲内にないときを決定する。拡張回路２０４は、センサ２０２の出力をカウンタ２１０で受け取る。カウンタ２１０は、センサ２０２の出力における立上り縁の数を計数するようプログラムされている。一実施形態においては、センサ２０２の出力は、０．５ミリ秒（ｍｓ）間隔期間
にわたりモニタリングされる。この間隔期間の場合、１つのビームに対する立上り縁の期待される数は、３５から４２ＫＨｚの周波数範囲である場合１７．５から２１である。この計数値は、出力回路２１４に与えられる。
【００２０】
拡張回路２０４は、比較器２１２を用いて、センサ２０２の出力が正常動作範囲の外側に入るときを決定する。一実施形態においては、比較器２１２は、１つのビームの出力を最大２２．５と比較する。計数がこの値を超える場合、比較器２１２は、センサ２０２が異常読み取りを行ったことを示す信号を出力回路２１４に与える。さもなければ、計数がこの値より下に入る場合、比較器２１２は、センサ２０２の出力が許容できることを示す信号を出力回路２１４に与える。
【００２１】
出力回路２１４は、カウンタ２１０により生成された値及び比較器２１２の出力に基づいて出力を電子回路２０６に与える。比較器２１２がセンサ２０２の出力がその正常動作範囲内にあると決定したとき、出力回路２１４は、カウンタ２１０により出力された値を電子回路２０６に与える。比較器２１２がセンサ２０２の出力がその正常動作範囲内にないと決定したとき、出力回路２１４は、カウンタ２１０の出力以外の或る値を電子回路２０６に与える。例えば、一実施形態においては、出力回路２１４は、１７．５の値を電子回路２０６に与える。他の実施形態においては、出力回路２１４は、カウンタ２１０により生成された他の計数から外挿された値を与える。別の実施形態においては、出力回路２１４は、センサ２０２の別の振動ビームに関する計数値に基づいて正常動作範囲内の或る値を発生する。例えば、一方のビームが２１を超える計数を生成し、他方の相補的ビームがその許容範囲内の値、例えば、１５を生成するとき、出力回路２１４は、他方のビームにより生成された値、例えば、２０に相当する、１７．５から２１の範囲の中の或る値を決定する。
【００２２】
図３は、センサの精度を異常事象中に増強するプロセスの一実施形態のフロー・チャートである。このプロセスは、ブロック３００で始まる。ブロック３０２で、プロセスは、センサ出力の測度を決定する。一実施形態においては、プロセスは、方形波出力を分析する。この実施形態においては、プロセスは、指定された間隔中、例えば、０．５ｍｓ中における出力信号の立上り縁の数を計数する。ブロック３０４で、プロセスは、センサ出力の測度が期待された範囲に入るか否かを決定する。一実施形態においては、この期待された範囲は、センサの物理的及び電気的特性により決定される。例えば、ＲＢＡ−５００の場合、加速度計の出力範囲は、３５ＫＨｚと４２ＫＨｚの間の範囲内の或る周波数を有する方形波に制限される。このセンサの場合、期待された計数の範囲は、０．５ｍｓ間隔で１７．５から２１である。
【００２３】
測度が範囲内である場合、ブロック３０６で、出力は、訂正なしで通される。しかしながら、測度が範囲内でない場合、ブロック３０８で、出力は、変更される。一実施形態においては、出力は、期待された範囲内にある或る値と置換される。例えば、２１を超える測度は、１７．５の測度と置換されるであろう。他の実施形態においては、測度は、センサにより生成された値間で内挿により選定され且つ範囲内に入る或る値と置換される。別の実施形態においては、値は、センサの別の出力に依存する値であって範囲内に異常事象中に入る或る値と置換される。
【００２４】
図４は、異常事象の場合のセンサの出力の一例を示すグラフである。グラフにおいて、センサの出力、例えば、Ａｃｃｅｌｅｒｅｘ（登録商標）ＲＢＡ−５００加速度計の出力の周波数が、垂直軸に沿ってプロットされる。水平軸は、加速度計の読み取りがミリ秒で取られた時間を表す。参照番号４００で示されるように、異常事象は、２０ミリ秒と４０ミリ秒との間で生じている。この異常事象は、センサの出力の周波数が正常な３５ＫＨｚから４２ＫＨｚの期待された範囲を越えているので検出可能である。図５において、信号の出力は、異常事象の影響を低減する試みのため時間に関して平均化されている。参照番号５００で分かることができるように、センサの出力は、相変わらず、２０ミリ秒と４０ミリ秒との間の時間部分で正常範囲の外側に入っている。図６において、センサからの異常読み取り値は、センサの許容範囲内に入る正常な出力と置換される。この置換により、センサ出力は、フルの２００ｍｓ間隔中その正常動作範囲内に入る。この置換技術の効果は、図７のグラフと図８のグラフとを比較することにより示される。
【００２５】
図７は、速度を垂直軸に沿って、時間を水平軸に沿って示したグラフである。このグラフは、変更されてない異常事象の場合のセンサ読み取りを用いているシステムの出力の一例を示す。異常事象中に、４０００ｃｍ／ｓを超えた速度シフトがセンサ読み取りに基づいて報告されたことを知ることができる。これは、許容できない速度シフトである。図８は、センサ出力がセンサの期待された公称範囲の外側のいずれの値も取り除くよう変更されときの速度対時間曲線を示すグラフである。グラフから分かることができるように、正常動作範囲の外側に入る値を取り除き、それらの値を公称１７．５の計数と置換することにより、４０００ｃｍ／ｓの速度シフトが、取り除かれている。こうして、センサの出力の精度が、増強されている。
【００２６】
図９は、センサ９０２の増強された動作を与える、全体的に９００で示されたシステムの別の実施形態のブロック図である。システム９００において、センサ９０２は、電子回路９０６に拡張回路９０４を介して結合される。他の実施形態におけるように、拡張回路９０４は、センサ９０２の正常動作範囲内にない当該センサ９０２から出力を抑圧することによりセンサ９０２の出力の精度を増強する。この実施形態においては、拡張回路９０４は、フィルタ９０８を備える。センサ９０２は、測定された刺激と関連した周波数を有する出力信号を生成する。センサ９０２は、アナログ信号を生成する。フィルタ９０８の帯域幅は、センサ９０２の正常動作範囲内の周波数を有する信号が通され且つ他の周波数を有する信号が抑圧されるように選定される。バンドパス・フィルタは、最新の技術では周知であるが、或る一定の値より上で且つそれより高い別の或る一定の周波数より下の周波数のみを通すよう設計されることができる。例えば、期待された最低周波数及び最高周波数がそれぞれ３０ＫＨｚと４０ＫＨｚとである場合、６ｄＢ／オクターブのバンドパス・フィルタを用いて、３０−４０ＫＨｚの正弦波を減衰なしで通し、そしてこの範囲の外側の周波数を非常に減衰させるであろう。電子回路９０６における続いての処理及び計算は、アナログであれデジタルであれ、処理すべき実際的な値のみを有し、より高い精度が得られることになるであろう。
【００２７】
図１０は、センサ１００２の増強された動作を与える、全体的に参照番号１０００で示されるシステムの別の実施形態のブロック図である。システム１０００において、センサ１００２は、電子回路１００６に拡張回路１００４を介して結合される。他の実施形態におけるように、拡張回路１００４は、センサ１００２の正常動作範囲内にない当該センサ１００２からの出力を抑圧することによりセンサ１００２の出力の精度を増強する。この実施形態においては、拡張回路１００４は、処理回路１００８及び出力回路１０１０を備える。センサ１００２は、測定された刺激と関連した周波数を有する出力信号を生成する。一実施形態においては、センサ１００２は、アナログ信号を生成し、そして他の実施形態においては、センサ１００２は、デジタル信号を生成する。処理回路１００８は、センサ１００２の出力の周波数を決定する。周波数がセンサ１００２の正常動作範囲内にある場合、出力回路１０１０は、信号を電子回路１００６に通す。しかしながら、処理回路１００８が出力信号の周波数が正常動作範囲内にないと決定した場合、出力回路１０１０は、センサ１００２からの信号を抑圧する。一実施形態においては、或る信号が、センサ１００２からの信号に取って代わる。例えば、センサ１００２の公称動作点での信号が、出力回路１０１０により電子回路１００６に送られる。他の実施形態においては、内挿された値が、出力回路１０１０により電子回路１００６に与えられる。別の実施形態においては、或る値が、センサ１００２からの他のデータに基づいて出力回路１０１０により電子回路１００６に渡される。
【００２８】
本明細書で説明される方法及び技術は、デジタル電子回路で実現され、又はプログラマブル・プロセッサ（例えば、専用プロセッサ、又はコンピュータのような汎用プロセッサ）、ファームウエア、又はそれらの組み合わせを用いて実現される。これらの技術を採用する装置は、適切な入力及び出力デバイス、プログラマブル・プロセッサ、及び当該プログラマブル・プロセッサによる実行のためのプログラム命令を有形に具体化する記憶媒体を含み得る。これらの技術を具体化するプロセスは、命令のプログラムを実行するプログラマブル・プロセッサにより実行されて、入力データについて演算処理し且つ適切な出力を発生することにより所望の機能を実施する。当該技術は、データ記憶システムからデータ及び命令を受け取りまたデータ及び命令をそれへ送るよう結合された少なくとも１つのプログラマブル・プロセッサと、少なくとも１つの入力デバイスと、少なくとも１つの出力デバイスとを含むプログラマブル・システムで実行可能である１又はそれより多くのプログラムにおいて有利に実現される。一般的に、プロセッサは、命令及びデータを読み出し専用メモリ及び／又はランダム・アクセス・メモリから受け取るであろう。コンピュータ・プログラム命令及びデータを有形に具体化するのに適した記憶装置には、全ての形態の不揮発性メモリが含まれ、それには、一例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュ・メモリ・デバイスのような半導体メモリ・デバイス、内部ハード・ディスク及び取り外し可能ディスクのような磁気ディスク、磁気光ディスク、及びＤＶＤディスクが含まれる。前述のいずれもが、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）により補足され、又はそれに組み込まれ得る。
【００２９】
これらの技術は、衝撃、振動、電子雑音又は他のソースのいずれからであれ、信号についての過渡状態又は雑音のいずれのソースに対して機能する。従って、この発明の実施形態は、それを越えてはデータ（周波数、計数等）が無効と検出可能である境界を定義することができる制限された帯域幅を有するいずれのデバイスに対しても有効である。特に、ＲＢＡ−５００における２つの方形波出力信号のような互いの関係を有する複数の出力が存在する場合効果的である。
【００３０】
添付の特許請求の範囲により定義される本発明の多数の実施形態を説明してきた。それにも拘わらず、説明した実施形態に対する様々な変更を、特許請求の範囲に記載された発明から逸脱することなしに行い得ることが理解されるであろう。
【００３１】
図１から図１０において、例示的実施形態は、加速度計の精度を改善することに関して説明してきた。この応用は、加速度計の精度を改善することに制限されるわけではない。センサ１０２、２０２、９０２及び１００２は、他の実施形態においては、他の種類のセンサとして実行される。例えば、一部の実施形態においては、センサは、歪みセンサとして実行される。他の実施形態においては、センサは、微少電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサとして実行される。多くのＭＥＭＳ加速度計及びジャイロは、Ａｃｃｅｌｅｒｅｘ（登録商標）ＲＢＡ−５００への出力と非常に類似した出力を有する。他の実施形態においては、センサは、圧電センサを含む。圧縮された、又はねじられた、あるいは歪まされたとき電荷を獲得する結晶は、圧電性であると言われる。これは、電気的発振と機械的発振との間の通常のトランスデューサ効果を与える。クウォーツは、この特性を実証し、そして極めて安定である。水晶振動子は、時計の水晶、無線送信器用周波数基準水晶、精密加速度計等のため用いられる。振動する電界は、水晶をその固有周波数で共振させる。この周波数の振動を計数し、そしてそれを用いて、時計又は腕時計を時間通りに保つ。チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛、及びチタン酸鉛は、圧電現象を呈し、超音波トランスデューサ並びにマイクロフォンで用いられるセラミック材料である。電気的振動がそのようなセラミック・ウェーハに印加される場合、それらは、超音波音源を与える機械的振動でもって応答するであろう。医療イメージング処理用の標準の圧電材料は、チタン酸鉛ジルコネート（ＰＺＴ）を有する。圧電セラミック材料は、走査トンネル顕微鏡の制御においてナノメートルのオーダでの移動を生成するのに使用できることが分かった。他の実施形態においては、センサは、マイクロフォンである。マイクロフォンを用いて、音響エネルギを電気エネルギに変換する。マイクロフォンは、多くの異なる物理的原理を用いて、特定の目的を達成することができるアイデアの一例として働く。
【００３２】
他の実施形態においては、センサは、生体電位センサである。表面記録電極を用いて、多くの異なる生体電位を測定することができる。例えば、それを用いて、筋肉の屈曲及び伸張から発生される電気信号を測定することができる。この信号は、筋電図又はＥＭＧと呼ばれる。この信号は、周波数がほぼ５０Ｈｚから１０００Ｈｚまで変わる。その振幅は、筋肉の大きさ及び行使の量のような特性に依存してほぼ１０μＶから１ｍＶまで変わる。電極により測定された別のコモン信号は、脳電図又はＥＥＧである。これは、脳の神経活動により引き起こされる信号である。それは、１Ｈｚ未満から最大５０Ｈｚまでの周波数を含み、それは、通常１０μＶより小さい。
【００３３】
上記で説明された例示的実施形態はまた、電子回路１０６、２０６、９０６及び１００６が誘導及び航法回路であることに焦点を当ててきた。この説明が一例として与えられ、そしていずれかの限定として与えられるわけではない。例えば、他の電気システムは、上記で説明した改善されたセンサから恩恵を受け得る。例えば、繊維織物における針制御、小容量のポンプ排出デバイス、微少位置決め、機械、切断ツール、ミラー等、安定化させる機械的装置、光ファイバ、振動制御、超音波洗浄器及び溶接機、深層水ハイドロフォン、医療プローブ、圧電アクチュエータ、及び玩具／ゲームに関連するシステムである。例えば、製造業者は、スキーの振動を抑え、そしてスキーのエッジを雪と接触した状態に保つのを助けるため圧電材料をスキーに埋め込んだ。圧電材料は、それぞれの機械的振動を電圧に変換し、その電圧は、半導体電子回路により処理される。次いで、回路は、カウンタ電圧を圧電材料に送り、それは、振動を抑えるため対抗する機械的力を生成する。
【図１】
2011180154.tif 000003
【図２】
2011180154.tif 000004
【図３】
2011180154.tif 000005
【図４】
2011180154.tif 000006
【図５】
2011180154.tif 000007
【図６】
2011180154.tif 000008
【図７】
2011180154.tif 000009
【図８】
2011180154.tif 000010
【図９】
2011180154.tif 000011
【図１０】
2011180154.tif 000012