(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元センサ素子（ＣＭ）と評価回路（１）とを備えた加速度測定装置であって、
前記２次元センサ素子（ＣＭ）は第１の方向用のインターデジタル状フィンガ（５）と第２の方向用のインターデジタル状フィンガ（４）を有しており、
当該第１の方向および第２の方向は直角をなし、
前記第１の方向用のインターデジタル状フィンガ（５）は第１の方向用のクロック発振器と接続された２つの電極間に存在し、これによって第１の方向用の２つのコンデンサ（ＣＨＸ、ＣＬＸ）が構成され、
前記第２の方向用のインターデジタル状フィンガ（４）は第２の方向用のクロック発振器と接続された２つの電極間に存在し、これによって第２の方向用の２つのコンデンサ（ＣＨＹ、ＣＬＹ）が構成され、
前記第１の方向用のクロック発振器と前記第２の方向用のクロック発振器が供給する周波数（ｆｘ、ｆｙ）の比は偶数比であり、
前記第１の方向用のインターデジタル状フィンガ（５）と前記第２の方向用のインターデジタル状フィンガ（４）との結合点から当該２次元センサ素子（ＣＭ）の出力を導出し、
前記評価回路（１）は当該２次元センサ素子（ＣＭ）の前記結合点と接続されており、該２次元センサ素子（ＣＭ）の前記出力を単一の増幅器（Ｖ）によって増幅し、単一の整流器ネットワーク（Ｇ）によって整流し、単一の閾値判断部（Ｓ）によって閾値と比較する、
ことを特徴とする加速度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載された加速度測定装置に関する。
【０００２】
公開公報ＷＯ９８／５８２６４から、加速度測定に用いられる２次元センサ素子を使用することが公知である。ここで２つの異なる測定方向に対する測定信号の評価は、別個の復調器によって行われる。それ故に従来技術から出発して本発明の課題は、２次元センサ素子の測定信号の容易な評価を実現することである。
【０００３】
本発明の利点
従来技術に対して、独立請求項に記載された特徴部分の構成を有する、本発明の加速度測定装置は次の利点を有する。すなわち異なった測定方向からの測定信号が合わせられたものを１つの回路で一緒にかつ同時に評価するという利点である。これによってコストが著しく低減される。とりわけ自動車工業で使用され、その際にクラッシュセンシング部で使用される場合、これによって正面衝突センサまたは側面衝突センサでクラッシュの妥当性検査を容易に行うことができる。正面衝突検出および／または側面衝突検出時にはたいてい、本来の衝突検出を行う１つまたは複数のセンサだけが設けられるのではなく、衝突検出信号を妥当性検査する、別の独立したセンサも設けられる。これによって、本来の衝突センサが正しく機能していることが監視される。
【０００４】
従属請求項に記載された手段および別の構成によって、独立請求項に記載された加速度測定装置を有利に改善することができる。
【０００５】
特に有利には、２つの測定方向に対してそれぞれクロック発振器が２次元センサ素子に設けられており、この２つのクロック発振器がそれぞれ供給する周波数の比は偶数である。これによって偶数のクロック周期において同相の信号と、逆相の奇数の信号を得ることができる。
【０００６】
さらに有利には、本発明による装置の評価回路は閾値判断部を有する。これによって、異なる測定方向からの測定信号を合わせたものが、実験およびシミュレーションから求められた閾値と比較され、次のことが判断される。すなわち衝突センサによって識別されたトリガイベントが妥当性検査されるべき場合、これが衝突であるのか否かが判断される。
【０００７】
別の加速度センサと組み合わせることによって、さらなる最適化が可能である。
【０００８】
図面
本発明の実施例を図示し、以下の明細書でより詳細に説明する。
【０００９】
図１には２次元センサメンブレンの機能方式が示されており、
図２には本発明による装置のブロック回路図が示されており、
図３には本発明による装置の第２のブロック回路図が示されており、
図４には、ここではちょうど２に選定された偶数の周波数の比に対する、異なる測定電圧の時間特性が示されている。
【００１０】
説明
自動車産業では加速度センサの使用が増えている。この種の加速度センサはますます頻繁にマイクロマシニング技術によって半導体から製造される。ここでメンブレンは加速度反応性のセンサ素子として使用される。面における加速度を検出するために、この種のメンブレンによってＸ方向およびＹ方向での加速度を測定することができる。
【００１１】
ここで本発明では、相互に垂直をなしている測定方向からのこの種の測定信号を合わせ、一緒にかつ同時に１つの評価回路内で評価する。
【００１２】
図１には２次元メンブレンの作用が示されている。メンブレンＣＭは、それぞれ２つのフィンガ４および５を有する。これらのフィンガは、インターデジタル構造で外部の接続形成回路とともにコンデンサを２つずつ構成する。インターデジタル状フィンガ４は第１のコンデンサＣＨＹを上部の電極と構成し、第２のコンデンサＣＬＹを下部の電極と構成する。これらの電極には周波数ＦＹを有するクロック信号が与えられる。
【００１３】
インターデジタル状フィンガ５は、第１のコンデンサＣＨＸを左側の電極とともに構成し、第２のコンデンサＣＬＸを右側の電極と構成する。ここでもコンデンサＣＨＸとＣＬＸの直列接続には周波数ＦＸを有するクロック信号が与えられる。すなわちインターデジタル状フィンガ４および５によって、２つのコンデンサの直列回路がそれぞれ１つずつ設けられる。静止状態（位置）では、インターデジタル状フィンガ４および５は、それぞれの電極間の中心における静止値にある。このような中心は、静止値Ｙ０およびＸ０によってあらわされる。ここで静止値のＹ０はインターデジタル状フィンガ４に、静止値のＸ０はインターデジタル状フィンガ５に対する。
【００１４】
インターデジタル状フィンガ４および５が変位されている（ausgelenkt)方向に応じてコンデンサＣＨＹ、ＣＬＹ、ＣＨＸ、ＣＬＸのキャパシタンスが変化する。２つの電極間の間隔は電極間のキャパシタンスに対して逆比例するので、キャパシタンスＣＨＹはインターデジタル状フィンガ４が上部の電極の方向に動いた場合に増大し、コンデンサＣＬＹのキャパシタンスは減少する。なぜなら下部の電極との間隔が同じ程度に大きくなるからである。このような考察は同じように、インターデジタル状フィンガ５およびコンデンサＣＨＸおよびＣＬＸに当てはまる。
【００１５】
図２には、本発明による加速度測定装置のブロック回路図が示されている。ここで図１に示されたコンデンサＣＨＸ、ＣＬＸ、ＣＨＹおよびＣＬＹを１つの回路に変える等価回路図が示されている。この回路は共通の接続部６を有する。この接続部によって測定信号が合わされる、それも加算される。それらはここで測定された電圧ＵＨＸ、ＵＬＸ、ＵＨＹおよびＵＬＹであり、評価回路１によって一緒にかつ同時に評価される。まず始めに、合わされた測定信号が増幅器Ｖによって増幅される。ここでは線路定数フィルタを有する電荷増幅器が使用される。しかし他の増幅回路や増幅器のタイプをここで使用してもよい。これに、合わされた信号の値をマッピングする整流器ネットワークＧが続く。
【００１６】
さらに以下で示されるように、クロック周期に応じて一方で測定電圧が加算され、他方で測定電圧が減算されるので、一方ではＸ＋Ｙの値が、他方ではＸ−Ｙの値が存在する。このように整流されて合わせられた信号は、その後閾値判断部Ｓ内で所定の閾値と比較され、これを越えていたか否かが検出される。側面ないしは正面衝突が検出されたときには、これによって正面衝突または側面衝突が存在するか否かが識別される。これによってその後、比較的正確なセンサが妥当性検査される。衝突が存在するか否かを意味するこの評価信号はその後出力信号Ａになる。１つより多いセンサ信号をこのようにして妥当性検査することもできる。
【００１７】
図３には、本発明による加速度測定装置をあらわす第２のブロック回路図が示されている。評価回路１はここで、２次元センサ２からの合わされた測定信号の他に、ここでは走行方向での加速度センサからの別の加速度信号も受け取る。
【００１８】
図４には、コンデンサを介して測定された異なる電圧の時間特性がどのようであるかが示されている。コンデンサＣＨＸおよびＣＬＸを介した電圧、すなわちここではＵＨＸおよびＵＬＸは、クロック周波数ＦＸに基づいて、電圧ＵＨＹおよびＵＬＹがクロック制御される周波数の半分の周波数でクロック制御される。
【００１９】
それ故にここで４つの領域ａ、ｂ、ｃおよびｄは異なっている。領域ａおよびｄには
【００２０】
【数１】
0004559707.tif 000002
【００２１】
が当てはまり、領域ｂおよびｃには
【００２２】
【数２】
0004559707.tif 000003
【００２３】
が当てはまる。ここでｆは関数関係をあらわす。これは、なぜ異なる周波数が２つのクロック発振器に対して使用されるのかをあらわしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ２次元のセンサメンブレンの機能方式を示す図である。
【図２】  本発明による装置のブロック回路図である。
【図３】  本発明による装置の第２のブロック回路図である。
【図４】  ここではちょうど２に選定された偶数の周波数の比に対する、異なる測定電圧の時間特性である。
【図１】
0004559707.tif 000004
【図２】
0004559707.tif 000005
【図３】
0004559707.tif 000006
【図４】
0004559707.tif 000007