(57)【要約】複数の二次的ピックオフトランスデューサを備える振動ジャイロスコープが提供され、各二次的ピックオフトランスデューサは、二次的応答モードに対して反応し易く、複数の二次的ピックオフトランスデューサのうちの少なくとも２つは、スキュートランスデューサを含み、スキュートランスデューサは、一次的モードに対して反応し易く設計されており、誘起された直交信号を一次的モードに応答して生成する。使用時に、故障状態でない場合、誘起された直交信号が増幅器によって実質的に拒絶されるようにし、故障状態がスキュートランスデューサの１つを増幅器から切断するとき、増幅器が誘起された直交信号を出力するように、二次的ピックオフトランスデューサとピックオフ増幅器との間に電気的接続を配置するステップを備えており、比較器が、ピックオフ増幅器からの直交出力を所定の閾値と比較し、所定の閾値を超えたときに、故障指示を与える、ジャイロスコープを使用する方法が提供される。
2014533843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次的ピックオフトランスデューサを備える振動ジャイロスコープであって、
各二次的ピックオフトランスデューサは、二次的応答モードに対して反応し易く、
複数の二次的ピックオフトランスデューサのうちの少なくとも２つは、スキュートランスデューサを含み、スキュートランスデューサは、一次的モードに対して反応し易く設計されており、誘起された直交信号を一次的モードに応答して生成することを特徴とする振動ジャイロスコープ。
【請求項２】
振動ジャイロスコープはさらに、ピックオフ増幅器と、二次的ピックオフトランスデューサとピックオフ増幅器との間の電気的接続と、を備えており、使用時に、
故障状態でない場合、誘起された直交信号が増幅器によって実質的に拒絶されるようにし、
故障状態がスキュートランスデューサの１つを増幅器から切断するとき、増幅器が誘起された直交信号を出力するように、
二次的ピックオフトランスデューサと、電気的接続と、ピックオフ増幅器とが配置され、
比較器が、ピックオフ増幅器からの直交出力を所定の閾値と比較し、所定の閾値を超えたときに、故障指示を与えることを特徴とする請求項１記載の振動ジャイロスコープ。
【請求項３】
第１のスキュートランスデューサおよび第２のスキュートランスデューサは、ピックオフ増幅器への反転入力および非反転入力で結合される実質的に同一の位相および大きさを備える直交信号を誘起することを特徴とする請求項２記載のジャイロスコープ。
【請求項４】
二次的ピックオフトランスデューサは、実質的に１８０度の位相差を有する二次的モードに応答して出力を生成する正および負のピックオフトランスデューサを含み、第１のスキュートランスデューサは、正の二次的ピックオフトランスデューサであり、第２のスキュートランスデューサは、負の二次的ピックオフトランスデューサであることを特徴とする請求項３記載のジャイロスコープ。
【請求項５】
スキュートランスデューサは、ワイヤボンドによって電気的に他の二次的ピックオフトランスデューサおよび／またはピックオフ増幅器に接続されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のジャイロスコープ。
【請求項６】
いずれの単一の電気的接続の故障も故障指示をもたらすことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のジャイロスコープ。
【請求項７】
スキュートランスデューサは、ワイヤボンドの直列配列によって電気的にピックオフ増幅器に接続され、その結果、直列配列のいずれの単一の接続の故障も故障指示をもたらすことを特徴とする請求項５記載のジャイロスコープ。
【請求項８】
二次的ピックオフトランスデューサをピックオフ増幅器に接続する各ワイヤボンドは、並列にされており、いずれのワイヤボンドの故障も故障指示をもたらすようにスキュートランスデューサは各ワイヤボンドに関連付けられることを特徴とする請求項５または６記載のジャイロスコープ。
【請求項９】
比較器は、ピックオフ増幅器の出力をフィルタリングおよび復調し、直交成分を残してレート出力を取り除く復調器／フィルタを備えることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載のジャイロスコープ。
【請求項１０】
比較器はさらに、復調器／フィルタのアナログ出力をデジタル出力に変換するアナログ・デジタル変換器を備えることを特徴とする請求項１１記載のジャイロスコープ。
【請求項１１】
比較器はさらに、さまざまな故障状態に対応する直交出力の所定の値および／または範囲を保存するデジタルプロセッサを備えており、故障状態を特定するようにアナログ・デジタル変換器のデジタル出力を所定の値および／または範囲と比較することを特徴とする請求項１２記載のジャイロスコープ。
【請求項１２】
二次的ピックオフトランスデューサは、容量性、圧電性または誘導性であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のジャイロスコープ。
【請求項１３】
振動ジャイロスコープは、リングジャイロスコープであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のジャイロスコープ。
【請求項１４】
使用時に、
故障状態でない場合、誘起された直交信号が増幅器によって実質的に拒絶されるようにし、
故障状態がスキュートランスデューサの１つを増幅器から切断するとき、増幅器が誘起された直交信号を出力するように、
二次的ピックオフトランスデューサとピックオフ増幅器との間に電気的接続を配置するステップを備えており、
比較器が、ピックオフ増幅器からの直交出力を所定の閾値と比較し、所定の閾値を超えたときに、故障指示を与えることを特徴とする、請求項１に記載のジャイロスコープを使用する方法。
【請求項１５】
電気的接続は、第１のスキュートランスデューサをピックオフ増幅器の反転入力に接続する第１の電気的接続と、第２のスキュートランスデューサをピックオフ増幅器の非反転入力に接続する第２の電気的接続と、を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
第１および第２のスキュートランスデューサは、実質的に同一の位相および大きさである誘起された直交信号を生成することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
二次的ピックオフトランスデューサからピックオフ増幅器の間の各電気的接続は並列にされており、いずれの接続の故障も故障指示をもたらすようにスキュートランスデューサは各接続に関連付けられることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
ピックオフ増幅器からの直交出力の位相および大きさは、故障を特定するように所定の範囲と値と比較されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロスコープに関し、特に、微小電気機械システム（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＭＥＭＳ）技術に基づく振動ジャイロスコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
ジャイロスコープは、角度方向または角速度を測定するために使用され、ゲームコントローラー、ナビゲーション、光安定化システム、車両ブレーキシステムを含む広範囲の用途で必要とされる。ＭＥＭＳ技術は、ジャイロスコープを小型化するために利用されており、ＭＥＭＳジャイロスコープは、通常、構造の一次的振動モードが時間的に変化する力によって励起される振動構造であり、その構造の回転は一次的振動モードを二次的振動モードにカップリングすることとなる。二次的振動が検出されるが、二次的振動はこの回転速度に関連している。
【０００３】
そのような振動構造には多くのサブカテゴリーが存在するが、最も広く使用されている２つのものは、リングジャイロスコープおよびシャトルマスジャイロスコープである。リングジャイロスコープにおいて、一次的および二次的モードは、リング型構造の曲げ振動を有する。シャトルマスジャイロスコープにおいて、一次的および二次的モードは、通常、バネにぶら下がった質量がシャトルを後ろおよび前に曲げる相互直交のシャトルモードを有する。
【０００４】
ジャイロスコープは、確実に動作することが望ましく、さらに故障状態を検出し報告できることが望ましい。さらに、ジャイロスコープは、故障状態で生じたエラーを補償することによってその故障状態に対応できることが望ましい。ジャイロスコープは、高い衝撃環境を含む厳しい環境において動作することまたは機能を維持することがしばしば求められる。そのようなデバイスにおけるエラーの１つの潜在源は、デバイスの素子間の１つまたは複数の電気的接続での損傷である。そのような損傷は、検出するのが困難であり、デバイスの動作を完全には阻止することができず、代わりにデバイスの感度またはスケールファクタを変化させ得る。
【０００５】
ＵＳ２０１０／０２８１９７６は、薄膜圧電材料を備え、平面曲げ振動に適用し、圧電変換で振動を駆動および検出するシリコン振動リングジャイロスコープを開示する。
【０００６】
ＷＯ２００７／１２０１５８およびＵＳ２００７／０２４０５０８は、波節または波腹軸に一列に並べられる通常の位置から回転傾斜する軸上で動作するように配置された検出または駆動素子を有する慣性速度センサについて記載している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は故障検出の向上を実現できるデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、複数の二次的ピックオフトランスデューサを備える振動ジャイロスコープが提供され、各二次的ピックオフトランスデューサは、二次的応答モードに対して反応し易く、複数の二次的ピックオフトランスデューサのうちの少なくとも２つは、スキュートランスデューサを含み、スキュートランスデューサは、一次的モードに対して反応し易く設計されており、誘起された直交信号を一次的モードに応答して生成する。
【０００９】
さらに振動ジャイロスコープは、ピックオフ増幅器と、二次的ピックオフトランスデューサとピックオフ増幅器との間の電気的接続とを備えることができ、使用時に、故障状態でない場合、誘起された直交信号が増幅器によって実質的に拒絶されるようにし、故障状態がスキュートランスデューサの１つを増幅器から切断するとき、増幅器が誘起された直交信号を出力するように、二次的ピックオフトランスデューサと、電気的接続と、ピックオフ増幅器と、を配置することができ、比較器が、ピックオフ増幅器からの直交出力を所定の閾値と比較し、所定の閾値を超えたときに、故障指示を与える。
【００１０】
第１のスキュートランスデューサおよび第２のスキュートランスデューサは、ピックオフ増幅器への反転入力および非反転入力で結合される実質的に同一の位相および大きさを備える直交信号を誘起することができる。
【００１１】
二次的ピックオフトランスデューサは、実質的に１８０度の位相差を有する二次的モードに応答して出力を生成する正および負のピックオフトランスデューサを含むことができ、第１のスキュートランスデューサは、正の二次的ピックオフトランスデューサであってもよく、第２のスキュートランスデューサは、負の二次的ピックオフトランスデューサであってもよい。
【００１２】
スキュートランスデューサは、ワイヤボンドによって電気的に他の二次的ピックオフトランスデューサおよび／またはピックオフ増幅器に接続されることができる。
【００１３】
いずれの単一の電気的接続の故障も故障指示をもたらすことができる。
【００１４】
スキュートランスデューサは、ワイヤボンドの直列配列によって電気的にピックオフ増幅器に接続されることができるので、その結果、直列配列のいずれの単一の接続の故障も故障指示をもたらす。
【００１５】
二次的ピックオフトランスデューサをピックオフ増幅器に接続する各ワイヤボンドは、並列にされることができ、いずれのワイヤボンドの故障も故障指示をもたらすようにスキュートランスデューサは各ワイヤボンドに関連付けられる。
【００１６】
比較器は、ピックオフ増幅器の出力をフィルタリングおよび復調し、直交成分を残してレート出力を取り除く復調器／フィルタを備えることができる。
【００１７】
さらに、比較器は、復調器／フィルタのアナログ出力をデジタル出力に変換するアナログ・デジタル変換器を備えることができる。
【００１８】
さらに、比較器は、さまざまな故障状態に対応する直交出力の所定の値および／または範囲を保存するデジタルプロセッサを備えることができ、故障状態を特定するようにアナログ・デジタル変換器のデジタル出力を所定の値および／または範囲と比較できる。
【００１９】
二次的ピックオフトランスデューサは、容量性、圧電性または誘導性であってもよい。
【００２０】
振動ジャイロスコープは、リングジャイロスコープであってもよい。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、使用時に、故障状態でない場合、誘起された直交信号が増幅器によって実質的に拒絶されるようにし、故障状態がスキュートランスデューサの１つを増幅器から切断するとき、増幅器が誘起された直交信号を出力するように、二次的ピックオフトランスデューサとピックオフ増幅器との間に電気的接続を配置するステップを備えており、比較器が、ピックオフ増幅器からの直交出力を所定の閾値と比較し、所定の閾値を超えたときに、故障指示を与える、上記のタイプのジャイロスコープを使用する方法が提供される。
【００２２】
電気的接続は、第１のスキュートランスデューサをピックオフ増幅器の反転入力に接続する第１の電気的接続と、第２のスキュートランスデューサをピックオフ増幅器の非反転入力に接続する第２の電気的接続と、を含むことができる。
【００２３】
第１および第２のスキュートランスデューサは、実質的に同一の位相および大きさである誘起された直交信号を生成することができる。
【００２４】
二次的ピックオフトランスデューサからピックオフ増幅器の間の各電気的接続は並列にされることができ、いずれの接続の故障も故障指示をもたらすようにスキュートランスデューサは各接続に関連付けられる。
【００２５】
ピックオフ増幅器からの直交出力の位相および大きさは、故障を特定するように所定の範囲と値と比較されることができる。
【００２６】
本発明は、例として、以下の図面を参照しさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例によるリングジャイロスコープの概略図である。
【図２】本発明の実施例によるジャイロスコープおよびピックオフ配置の概略回路図である。
【図３】本発明の実施例による代替のリングジャイロスコープの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下の関係式：
ＦC＝−２．ｍ．Ω×Ｖ                                            （１）
によると、コリオリ力ＦCは、慣性座標系に対する回転座標系の回転による、回転座標系において速度Ｖを有する物体に対する見かけの力である。
【００２９】
ここで、Ωは、回転座標系の回転の角速度であり、ｍは物体の質量である。振動ジャイロスコープは、第１の駆動モードにおいて、物体の振動発振を維持し、コリオリ力が振動を第２の検出モードと結合するように配置することよって機能する。コリオリ力は、物体の速度と同位相にコリオリ加速度をもたらす。当業者は、位置、速度および加速度の間のそれぞれ９０度の位相差に起因して、コリオリ加速度から生じる検出変位は駆動変位に対して９０度シフトした位相であるということを理解するであろう。その結果、回転がない場合は、二次的振動として検出される一次的振動となり得る構造、検出および駆動システムの不完全性が原因で生じるエラーから容易に区別することができる。位相が９０度シフトされる、コリオリ加速度から生じる振動とは対照的に、この方法で二次的モードに結合される駆動振動は一次的振動と同位相である。二次的モードにおいて検出されるそのような望ましくない振動は、通常、直交信号と称されるが、これはそれらが望ましい検出信号から直交している（位相が９０度シフトしている）ためである。開ループ構成において、さらなる位相のシフトが存在し得る。
【００３０】
図１の概略図は、以下の関係式：
ν＝ｓｉｎ（ω．ｔ＋ψ）．ｃｏｓ（２θ＋φ）                      （２）
に従ってリングの点の半径方向変位νが変化するｃｏｓ２θモードで振動するリングジャイロスコープを示す。
【００３１】
ここで、ｔは時間、ωは振動の角周波数、θはリングの物体座標に関するリングの周囲の角度位置、φはリングの物体座標に対するモードの角度オフセット、ψは強制振動に対する振動の位相シフトである。リング構造が等方性、円形で、一様な部分からなるとすれば、屈曲モードが角度方向に縮退している、すなわち、モードの固有周波数は、それらの方向φによって変化しないということである。
【００３２】
図１に概略的に示されるリングジャイロスコープは、互いに４５度で二次的（または検出）モード２（ψ＝４５°）および一次的（または駆動）モード３（ψ＝０°）を有する。両方のモードは、ｃｏｓ２θモードであり、それらのモードの大きさは明確にするために誇張される。二次的ピックオフ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｐｉｃｋｏｆｆ）（ＳＰＯ）トランスデューサ４、５、６、７は、二次的モード２において変位を検出するために配置され、リング１の周囲のＮＥ、ＮＷ、ＳＷ、ＳＥ位置に位置している。一次的トランスデューサ１５は、リングの周囲のＮ、Ｓ、Ｅ、およびＷに位置し、一次的モード３の振動を維持する。
【００３３】
リング構造の振動を駆動し検出するための適切なトランスデューサは、容量性、圧電性、誘導性および電歪性またはこれらの組み合わせを含む。通常、リングジャイロスコープの関連において平行板容量型トランスデューサが使用され、シャトルマスジャイロスコープ用には、くし型容量型トランスデューサが一般的である。異なるトランスデューサの組み合わせを適用してもよい。
【００３４】
ＳＰＯトランスデューサ４、５、６、７は、平行板容量型トランスデューサであり、一般に、二次的振動２の波腹、および一次的振動３の波節に位置するので、一般に、一次的モード３に対して反応せず、二次的モード２に対して、最大限に反応し易いように設計される。ＳＰＯトランスデューサは、振動リング構造１の半径方向に内向きに配置されるハブセンサ４、５と、振動リング構造１の半径方向に外向きに配置されるリムセンサ６、７とを備える。二次的トランスデューサ４、５、６、７は正の二次的ピックオフ（ＳＰＯ＋）トランスデューサ４、７と負の二次的ピックオフ（ＳＰＯ−）トランスデューサ５、６に分けられる。ＳＰＯ＋トランスデューサ４、７の出力は、ＳＰＯ−トランスデューサ５、６の出力に対して１８０度シフトされた位相であるため、同等の大きさであり異符号である。
【００３５】
ハブＳＰＯ＋トランスデューサ４ａおよびハブＳＰＯ−トランスデューサ５ａは、それらが二次的モードに対して反応し易いことに加え、一次的モードに対してもある程度反応し易いように意図的にスキューされるか、またはオフセットにされる。ＳＰＯ＋スキューハブトランスデューサ４ａは、ＮＷからＮに向かって時計回りに回転シフトされるので、一次的モードに対して反応し易い。ＳＰＯ−スキューハブトランスデューサ５ａは、ＮＥからＮに向かって反時計回りにシフトされるので、一次的モードに対して反応し易い。スキューされたトランスデューサ４ａ、５ａは、その結果シフトされ、それらの一次的モードに対する応答は、互いに同位相である。これは、コリオリ誘起された二次的振動に対し９０度の位相であるＳＰＯ＋およびＳＰＯ−上の大きなコモンモード直交信号をもたらすこととなる。正常システム公差の下において、デバイスからデバイスで異なる正常直交信号が存在することになるであろうが、これは構造およびピックオフにおける非対称性または異方性から生じる。スキューされたトランスデューサは、正常システム公差の下で生じ得る最大正常直交信号よりも大きいスキュー直交信号を生成するために配置される。正常システム公差およびそれにより生成された最大正常直交信号は、デバイス仕様の一部を成すことができ、またはジャイロスコープ性能およびそれらが生産される製造プロセスの統計分析によって推測されることができる。
【００３６】
導電性トラッキング８、１２は、ハブＳＰＯ＋トランスデューサ５、５ａを互いに接続し、ハブＳＰＯ−トランスデューサ４、４ａを互いに接続するために使用される。同様に、導電性トラッキング１３、１４は、リムＳＰＯ＋トランスデューサ７を互いに接続し、リムＳＰＯ−トランスデューサ６を互いに接続するために使用される。ワイヤボンド９は、ハブＳＰＯ＋トランスデューサおよびリムＳＰＯ＋トランスデューサと、ハブＳＰＯ−トランスデューサおよびリムＳＰＯ−トランスデューサとを接続するために使用される。最終的に、ワイヤボンド１０は、ＭＥＭＳチップから外れて差動ピックオフ増幅器１１へ接続するために使用される。ＳＰＯ−信号は反転入力に接続され、ＳＰＯ＋信号は非反転入力に接続され、それらの出力を合わせて共通モード信号（ＳＰＯ＋とＳＰＯ−の両方に共通である）を拒絶する。スキューセンサ４ａ、５ａの両方はこの方法で差動増幅器１１に接続されていれば、スキューセンサ４ａ、５ａの結果として生成された共通モード直交信号は、差動増幅器１１によって拒絶されることとなる。
【００３７】
スキューセンサ４ａ、５ａの１つへの電気的接続が喪失した場合、スキューによって生成される直交信号は共通モードではなくなるので、差動増幅器１１によって拒絶されないこととなり、増幅器１１からの大きな直交出力をもたらすことになる。ハブからリムへの任意の単一のボンドワイヤ９の喪失、またはＭＥＭＳデバイスから電子機器へのボンドワイヤ１０の喪失は、増幅器１１への入力の１つでスキュー直交信号の喪失を招くことになり、その結果、増幅器１１からの大きな直交出力をもたらすこととなる。
【００３８】
図２にはジャイロスコープの回路図が概略的に示されており、そこでは、増幅器１１に入力されるＳＰＯ＋およびＳＰＯ−信号への寄与が示されている。コリオリ加速度*１から生じるレート信号および正常直交信号*２はＳＰＯ＋ハブ、ＳＰＯ＋リム、ＳＰＯ−ハブ、およびＳＰＯ−リムトランスデューサに現れる。ＳＰＯ−に対するＳＰＯ＋において、これらは共通モードではなく、１８０度位相であるので、差動増幅器１１によって拒絶されない。ＳＰＯ＋スキュー信号*３は、ＳＰＯ＋ハブトランスデューサで取り込まれ、ＳＰＯ−スキュー信号*４は、ＳＰＯ−ハブトランスデューサで取り込まれる。その結果、スキュー信号*３、*４は、増幅器１１に到達するために、ハブワイヤボンド９の両方と、ＭＥＭＳから電子機器へのワイヤボンド１０の両方とを通過しなければならない。両方のスキュー信号の共通位相は、全てのボンドが無傷であるとき、増幅器１１でそれらの拒絶をもたらすこととなる。
【００３９】
増幅器１１の出力は、レートチャンネル復調フィルタ２０および直交チャンネル復調フィルタ２１に送られる。レートチャンネル復調フィルタ２０は、増幅器１１の出力を復調し、フィルタリングして任意の直交信号を取り除き、回転速度に関連する出力を与える。直交チャンネル復調フィルタは、増幅器１１の出力を復調し、フィルタリングしてレート信号を取り除き、直交信号のみを出力する。そして、直交信号は、アナログ・デジタル変換器（ａｎａｌｏｇｕｅ  ｔｏ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（ＡＤＣ）２２によって、アナログからデジタル信号に変換される。続いて、直交信号が閾値故障レベルを超える場合に故障信号２５を出力する比較器２３によって、ＡＤＣ２２のデジタル出力は、故障状態に対応する所定の閾値レベル２４と比較される。閾値故障レベルは、所定のものであり、正常システム公差の下で予期されるか、または許容されるよりも大きな直交出力に一致する。
【００４０】
本発明の代替の実施例は図３に示されるが、これは表面の導電性電極が圧電性ＳＰＯトランスデューサとして使用される圧電性材料の薄層を備えるリング振動ジャイロスコープ構造を概略的に示す。明確にするために、概略図の全ての要素に参照番号を付してはいない。図３で、式２によると、二次的モードは、ψ＝−４５°に一直線になるとみなされる。８次の回転対称のリング構造３３が示されており、これは、リガメントまたはリングサスペンション３４に支持されるが、これらはそれぞれ、リングに取り付けられた径方向要素と、固定ハブ４３に取り付けられた径方向要素と、第１および第２の径方向要素を連結する周方向要素と、を備える。２つの径方向に対称的なリガメント３４の８つのリガメントグループは、リング３３の周囲に同等の角度で離間しており、一端でリング３３に取り付けられ、多端で固定ハブ４３に取り付けられる。
【００４１】
導電性トラッキングおよび電極がリングの表面に配置され、正および負の一次的駆動（ｐｒｉｍａｒｙ  ｄｒｉｖｅ）電極３５、３６（ＰＤ＋、ＰＤ−）と、正および負の一次的ピックオフ（ｐｒｉｍａｒｙ  ｐｉｃｋｏｆｆ）電極３７、３８（ＰＰＯ＋、ＰＰＯ−）と、正および負のピックオフ電極３９、４０（ＳＰＯ＋、ＳＰＯ−）と、をそれぞれ備える。２つのスキュー電極、すなわち、ＳＰＯ−スキュートランスデューサ３１と、ＳＰＯ＋スキュートランスデューサ３２とが設けられる。意図的に一次的モードに対して反応し易くするために、スキュートランスデューサ３１、３２の電極の範囲を縮小することによってスキューが導入される。両方のスキュートランスデューサ３１は、それらの長さが短縮され、その結果、それらの中心が一次的モードの波節に一直線でなくなることによって、反応し易くなっている。それらは両方ともＰＰＯ＋トランスデューサと同位相で反応し易いように設計されているので、共通モード直交信号をＳＰＯ＋およびＳＰＯ−に導入する。ワイヤボンド９がハブ４３上のパッド間を接続し、ボンドワイヤ１０がＳＰＯ＋およびＳＰＯ−用にＭＥＭＳ型から外れてハブ上のパッドから電気的接続を提供する。ＰＤ＋、ＰＤ−、ＰＰＯ＋、ＰＰＯ−用に、およびリングの接地のために電気的に接続するようにさらにボンドワイヤが設けられる。リングの表面上の薄い圧電性材料は、変換機構を与えるが、これによって電圧および電流が機械的な力および変位に変換され、変位および力が電圧および電流に変換される。
【００４２】
上記は、ＳＰＯトランスデューサが一次的モードに反応し易く設計することによってスキュー信号が意図的に導入されるシステムを説明したが、本明細書において開示した読み出し配置は、容認できないほど高い正常直交信号のデバイスを識別するのにも適している。そのようなデバイスは、故障している可能性があり、例えば高度の構造的非対称となる破壊したリングサスペンションを有している可能性がある。本発明の代替の実施例において、故障検出配置はスキュートランスデューサ無しでデバイスに適用され、高レベルの正常直交を識別する。
【００４３】
本発明の代替の実施例によると、ジャイロスコープは、シャトルマス振動ジャイロスコープとすることができ、そこでは、検出トランスデューサが、一次的モードに反応し易くされており、また、検出トランスデューサは、故障状態でない場合、後の電子機器の配置によって通常拒絶される信号である誘起された直交信号を提供するように配置される。
【００４４】
上記で、ＳＰＯトランスデューサの１つをオフセットまたはスキューすることによって、一次的駆動信号および後続の誘起された直交信号に対するＳＰＯの反応性が生成される一実施例を説明した。本発明の代替の実施例において、追加のスキュートランスデューサが、適切な直交信号を誘起するためにＳＰＯに接続されてもよい。代替的に、ＳＰＯトランスデューサはオフセットまたはスキューされるよりはむしろ延長されてもよい。
【００４５】
リム電極からのピックオフ増幅器にＭＥＭＳデバイスからボンドが形成される一実施例を説明した。代替配置では、ボンドワイヤはハブ電極からピックオフ増幅器に接続されてもよい。
【００４６】
ハブおよびリム電極の両方を備えたリングジャイロスコープの一配置を説明した。リングまたはハブ電極のどちらかのみを備えた代替の一実施例は、本発明の範囲内におけるものであるとみなす。
【図１】
2014533843.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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