(57)【要約】【課題】好適なサーボ補償加速度計を提供すること。【解決手段】本発明のサーボ補償加速度計は、例えば、各々が開口部を有している上および下半分を含むハウジングと、各々が磁性導体、磁石およびフィールドコンセントレータを含む該磁気システムが該開口部内に調節可能に位置される該ハウジング内の上部および底部の磁気システムと、移動可能プレート上に実装され、それぞれの磁気システムに結合され、該移動可能コイルおよび該磁気システムが運動量センサを形成する、２つの移動可能コイルと、該磁気システムおよび該移動可能コイルと一緒に差動角変位センサを形成する、それぞれの磁石上に位置される２つのトロイダル励起コイルと、該運動量センサの出力に基づいて出力信号を生成し、該移動可能プレートおよび該移動可能コイルを中立位置に戻すために該移動可能コイルをフィードバック信号に提供する、フィードバック電気回路とを備える。【選択図】図１
2007232718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上半分および下半分を含むハウジングであって、該上半分および下半分の各々が開口部を有している、ハウジングと、
該ハウジング内の上部および底部の磁気システムであって、該磁気システムが該開口部内に調節可能に位置され、該磁気システムの各々が磁性導体、磁石およびフィールドコンセントレータを含む、上部および底部の磁気システムと、
移動可能プレート上に実装され、かつそれぞれの磁気システムに磁気的に結合される２つの移動可能コイルであって、該移動可能コイルおよび該磁気システムが運動量センサを形成する、２つの移動可能コイルと、
該磁気システムおよび該移動可能コイルと一緒に差動角変位センサを形成する、それぞれの磁石上に位置される２つのトロイダル励起コイルと、
該運動量センサの出力に基づいて、適用された加速度に比例する出力信号を生成し、かつ該移動可能プレートおよび該移動可能コイルを中立位置に戻すために該移動可能コイルをフィードバック信号に提供する、フィードバック電気回路と
を備える、サーボ補償加速度計。
【請求項２】
前記２つの開口部が同軸である、請求項１に記載の加速度計。
【請求項３】
前記２つの開口部がねじ付きである、請求項１に記載の加速度計。
【請求項４】
前記磁気システムが前記ねじ付き開口部に沿って移動可能である、請求項３に記載の加速度計。
【請求項５】
前記差動角変位センサのゼロバイアスが、前記ねじ付き開口部を用いて前記磁気システムを移動することによって該磁気システムの位置を調節することによって調整される、請求項４に記載の加速度計。
【請求項６】
前記磁気システムが、ストップねじを用いて固定されている、請求項１に記載の加速度計。
【請求項７】
前記磁石が永久磁石である、請求項１に記載の加速度計。
【請求項８】
前記ハウジングの前記下半分上に位置される２つの垂直実装面をさらに備える、請求項１に記載の加速度計。
【請求項９】
プルーフ質量が前記移動可能プレート、および前記運動量センサの前記２つのコイルによって形成される、請求項１に記載の加速度計。
【請求項１０】
前記差動角変位センサが、前記磁気システムのそれぞれの磁石上に位置される前記トロイダル励起コイル、およびプレート上に位置される前記運動量センサの前記コイルを含み、該運動量センサコイルが前記加速度計の前記出力信号を提供する、請求項１に記載の加速度計。
【請求項１１】
２つの対向する開口部を有しているハウジングと、
２つの移動可能コイルおよび２つの磁気システムによって形成される運動量センサであって、該２つの移動可能コイルが移動可能プレートに据え付けられ、かつ該磁気システムのギャップに位置され、該磁気システムの各々が磁性導体、磁石およびフィールドコンセントレータを含む、運動量センサと、
それぞれの磁石上に位置される２つのトロイダル励起コイル、該磁気システムおよび該移動可能コイルによって形成される差動角変位センサと、
該運動量センサの出力に基づいて、適用された加速度に比例する出力信号を生成し、かつ該移動可能プレートおよび該移動可能コイルを中立位置に戻すために信号を該運動量センサに提供する、電気回路と
を備える、サーボ補償加速度計。
【請求項１２】
前記２つの開口部が同軸である、請求項１１に記載の加速度計。
【請求項１３】
前記２つの開口部がねじ付きである、請求項１１に記載の加速度計。
【請求項１４】
前記磁気システムが前記ねじ付き開口部に沿って移動可能である、請求項１３に記載の加速度計。
【請求項１５】
前記差動角変位センサのゼロバイアスが、前記ねじ付き開口部を用いて前記磁気システムを移動することによって該磁気システムの位置を調節することによって調整される、請求項１４に記載の加速度計。
【請求項１６】
前記磁気システムが、ストップねじを用いて固定されている、請求項１に記載の加速度計。
【請求項１７】
前記磁石が永久磁石である、請求項１１に記載の加速度計。
【請求項１８】
前記ハウジングの前記下半分上に位置される２つの垂直実装面をさらに備える、請求項１１に記載の加速度計。
【請求項１９】
プルーフ質量が前記移動可能プレートおよび前記運動量センサの前記２つのコイルによって形成される、請求項１１に記載の加速度計。
【請求項２０】
前記差動角変位センサが、前記磁気システムのそれぞれの磁石上に位置される前記トロイダル励起コイル、およびプレート上に位置される前記運動量センサの前記コイルを含み、該運動量センサコイルが前記角変位センサの前記出力信号を提供する、請求項１１に記載の加速度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、２００６年３月１日に出願された、「ＳＥＲＶＯ  ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＮＧ  ＡＣＣＥＬＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題された米国仮特許出願第６０／７７７，５６３号の特許出願である。その全容は参考により本明細書中に援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、加速度計に関し、より詳細には、感知要素の可撓性サスペンションを備えるサーボ補償振り子型線形加速度計に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の加速度計は、特許文献１に説明される。そのような加速度計は、ハウジング、ガスダンピングチャンバに配置されるプルーフ質量（「ＰＭ」、「振り子慣性質量（ｉｎｅｒｔｉａｌ  ｍａｓｓ）」としても時々呼ばれる）を含み、かつそれ自体がハウジング内に配置されるリングフレームに柔軟に取り付けられる。差動角度感知要素、前置増幅器、補正要素、増幅器、および移動コイルを備える運動量センサの全ては、そのような加速度計のフィードバック回路を集合的に形成する。プルーフ質量、可撓性サスペンションおよびフレームの全ては、単一のシリコン単結晶ウエハから製造される。
【０００４】
この加速度計においては、運動量センサは、ウエハＰＭの両側に位置されるコップのような磁性導体を備える２つの永久磁石および２つのバランスコイルを含む。各コイルを流れる電流は、対応する磁気ステータの磁場と相互作用する磁場を生成して、プルーフ質量に付加される補償力を形成する。コイルを通過する電流を制御することによって、補償力の大きさおよび方向を制御することが可能である。このデバイスの差動角度センサは、ひずみ抵抗器を含むブリッジ回路を用いる。これらのひずみ抵抗器は、弾性サスペンションのシリコン要素上に形成される。ハウジングに対するプルーフ質量の移動は、角度感知要素の差動抵抗における変化を導く。抵抗におけるこの変化は、プルーフ質量の位置を決定するために用いられる。
【０００５】
使用中、加速度計は、加速度が測定される必要がある対象物に通常据え付けられる。加速度計の感度軸に沿った対象物の加速度は、運動量センサのステータに対する、プルーフ質量のサスペンションの軸の周りの回転を導く。プルーフ質量の移動による差動抵抗における変化は、フィードバック回路によって感知される。フィードバック回路は反応して、バランスコイルに供給される電流を生成する。結果的に、プルーフ質量をその中立位置（ｎｅｕｔｒａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に戻す補償力が生成される。プルーフ質量をその中立位置に戻すために必要とされる電流の量は、デバイスの感度の軸に沿って加速度を測定することを可能にする。
【０００６】
この従来の加速度計は、多数の不利を有する。ひずみ抵抗器を備えるブリッジ回路の使用は、加速度計のゼロバイアスの比較的大きな温度ドリフトを導く。プルーフ質量が可撓性サスペンションの要素を有するため、ゼロバイアスドリフトは、補償加速度計の出力におけるかなり重大なエラーを生じさせ、エラーは可撓性サスペンションのスチフネスに比例する。
【０００７】
上述された従来の加速度計に対する他の課題は、プルーフ質量の角変位に対応する信号に対するゼロバイアスドリフトの調節のシステムの欠如である。
【０００８】
この従来の加速度計に対するさらなる他の課題は、特に加速度計がターンオフされている場合において、加速度計をショックおよび振動に比較的弱いシリコンの使用である。
【０００９】
他の従来の加速度計は、特許文献２に説明される。この加速度計は、分解され得るハウジング、およびハウジング内にそれ自体が実装されている可撓性サスペンションを用いてフレームに接続されているプルーフ質量を含む。ハウジングの両半分は、円柱開口部を備える長方形バーの形である。コップのような磁気回路においては、磁気回路は、フィールドコンセントレータ間にギャップを有する。磁気回路は、永久磁石およびフィールドコンセントレータを含む中心コアも有する。ハウジングの両方の長方形バーは、シリコン結晶の軸がプルーフ質量と同じ配向を有する単結晶シリコンから形成される。永久磁石は、そこに実装されるトロイダルコイルも有する。ここで、トロイダルコイルは、角変位の差動測定を含む角変位を測定するために用いられている。
【００１０】
加速度計のハウジングの左半分および右半分は、弾性要素（ばねのような）によって一緒に接続されている。そのような加速度計は、サーボ補償タイプのかなり従来のデバイスとして機能する。デバイスの基部がデバイスの感度の軸（特許文献２の図における「ＳＡ」）に沿って導かれる加速度を伴って移動した場合、プルーフ質量は、測定されている加速度による運動量によって変位される。角変位センサは、プルーフ質量の角変位を電気信号に変換する。全てが直列に接続されている、前置増幅器、変調器、補正要素および増幅器は、加速度計のサーボ増幅器を形成し、かつ信号（運動量センサに供給され、かつ運動量をバランスするために用いられる）を提供する。運動量センサのコイルを流れる電流は、加速度計の出力信号である。
【００１１】
上述された加速度計は、その機械的構造および角変位センサが作用する原理に関して特に興味深い。運動量センサの移動可能コイルは、増幅器の入力に接続されている高周波数生成器からＡＣ信号を受信する。この電流は、運動量センサの磁気回路の中心コア上に位置されている角変位センサのトロイダルコイルを通過するＡＣ磁束を生成する。角変位センサのトロイダルコイルを通過するこの磁束は、プルーフ質量の変位が移動可能コイルと磁気回路との間の磁気結合を変化させるという事実によって、ハウジングに対するプルーフ質量の位置が変化した場合に変化する。
【００１２】
交流電圧は、角変位センサのコイルに誘導される。これらの電圧の振幅は、運動量センサの移動可能コイルおよび角変位センサのコイルの相互位置、すなわち、加速度計のハウジングに対する加速度計のプルーフ質量の位置による。角変位センサの差動的に結合されたコイルは、高周波数ＡＣ出力信号を生成する。その位相がプルーフ質量の角変位の方向による一方、その振幅は、プルーフ質量の角変位に比例する。従って、この加速度計においては、運動量センサの移動可能コイルは、角変位センサの一次巻線として作用する。角変位センサの出力コイルおよび運動量センサのコイルの両方は、共通の磁気回路を用いる。これは、加速度計の構造を簡略化する。
【００１３】
特許文献２の加速度計は、多数の不利を有する。複数の不利のうちの１つは、磁気回路がメタリック要素から製造される一方、プルーフ質量およびその可撓性サスペンションおよびそのフレームの両方が単結晶シリコンから製造されるという事実である。加速度計の様々な部分の様々な要素の熱膨張の係数は異なる。これは、加速度計の様々な部分を構成する材料の特定の組み合わせの選択を頻繁に要求する温度依存性のゼロバイアスドリフトを導く。
【００１４】
他の不利は、デバイスの構造が、角変位センサの出力ゼロバイアスドリフト信号を電気的に調整するための手段を含むということである。そのような調整は一般に、磁気回路の中心コアの周りに位置されたトロイダルコイルの一部分を短絡することによって達成される。
【００１５】
特許文献２の図４に示されるように、角変位センサの出力ゼロバイアスドリフト信号を機械的に調整することは可能である。これは、角変位センサコイルに対する強磁性コアの位置を変更することによって行われる。しかしながら、コアが中で移動するメタリック磁性導体が内側にある一方、永久磁石が外側にあることを記憶しておきたい。これは、測定の精度を減少させる加速度計内の磁束に影響を与える外部磁場を導く。
【００１６】
他の不利は、デバイスが感度の軸に対して垂直である単一の基部面を有することである。ここで、単一の基部面上にはデバイスが置かれている。加速度計が据え付けられた対象物の加速度ベクトルの２つまたは３つの投影を測定した場合、単一の基部実装面のみの存在が、加速度計のインストールの処理を複雑にし、かつ加速度計を実装するために更なる実装要素および取り付け具を必要とする。
【００１７】
上述されたように、角変位センサの励起コイルとして、運動量回転センサにおける加速度計における移動コイルの使用は、高周波数励起の振幅によって、増幅器の出力における最大許容電圧の大きさを減少させる。
【特許文献１】米国特許第４，４９８，３４２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０７３，４９０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、上記の不利の少なくとも一部を解消する加速度計が当該分野において必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、関連分野の１つ以上の不利を実質的に取り除くサーボ補償加速度計に関する。
【００２０】
より詳細には、本発明の例示的実施形態においては、サーボ補償加速度計は、各々が同軸ねじ付き開口部を有する、一緒に堅く接続されているハウジング上半分およびハウジング下半分を含む。感知要素は、上半分と下半分との間に位置され、かつ下半分に据え付けられる。上部および底部の磁気システムの各々は、磁性導体、永久磁石およびフィールドコンセントレータを有する。磁気システムは、ねじ付き開口部を用いてハウジングの上半分および下半分のそれぞれの中に実装されている。運動量センサは、上部および底部の磁気システムを含み、プレート上に実装されていてかつ磁気システム内に位置される２つの移動可能コイルも含む。差動角度センサは、運動量センサの永久磁石上に位置されるトロイダル励起コイル、磁気システムおよびコイルを含む。ストップねじは、ハウジングの上半分および下半分に対する磁気システムの位置を固定するために用いられ得る。
【００２１】
２つの垂直面は、加速度が測定されている対象物上に実装するためにハウジングの下半分上に配置され得る。フィードバック回路を集合的に形成する前置増幅器、復調器、補正要素、高周波数生成器、増幅器、励起コイルおよび移動可能コイルを含む電気回路は、インダクタ、抵抗器、コンデンサおよびフィルタを用いて加速度計の出力を生成する。一実施形態においては、感知要素は、メタリックになり得る。一実施形態においては、感知要素は、プレートによって形成されるプルーフ質量、角変位センサの２つのコイル、非移動基部および非移動基部へのプルーフ質量の可撓性サスペンションを含む。
【００２２】
差動角変位センサは、トロイダルコイルおよび感知要素のプレート上に配置された運動量センサのコイルを含む。トロイダルコイルは、加速度計の出力信号を提供する。加速度計は、ねじ付き開口部における磁気システムの位置を調節することによって調整され得る。
【００２３】
本発明の更なる特徴および利点は、以下の説明に述べられ、かつ説明から部分的に明らかになるか、または本発明の実施によって習得され得る。本発明の利点は、添付の図面とともに、本発明の記載された説明および特許請求の範囲に特に指摘された構造によって実現および達成される。
【００２４】
前述の概説および以下の詳細な説明の両方が、例示的および説明的であり、かつ特許の範囲が請求されるように本発明の更なる説明が提供されることを意図することが理解される。
【００２５】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００２６】
（項目１）
上半分および下半分を含むハウジングであって、該上半分および下半分の各々が開口部を有している、ハウジングと、
該ハウジング内の上部および底部の磁気システムであって、該磁気システムが該開口部内に調節可能に位置され、該磁気システムの各々が磁性導体、磁石およびフィールドコンセントレータを含む、上部および底部の磁気システムと、
移動可能プレート上に実装され、かつそれぞれの磁気システムに磁気的に結合される２つの移動可能コイルであって、該移動可能コイルおよび該磁気システムが運動量センサを形成する、２つの移動可能コイルと、
該磁気システムおよび該移動可能コイルと一緒に差動角変位センサを形成する、それぞれの磁石上に位置される２つのトロイダル励起コイルと、
該運動量センサの出力に基づいて、適用された加速度に比例する出力信号を生成し、かつ該移動可能プレートおよび該移動可能コイルを中立位置に戻すために該移動可能コイルをフィードバック信号に提供する、フィードバック電気回路と
を備える、サーボ補償加速度計。
【００２７】
（項目２）
上記２つの開口部が同軸である、項目１に記載の加速度計。
【００２８】
（項目３）
上記２つの開口部がねじ付きである、項目１に記載の加速度計。
【００２９】
（項目４）
上記磁気システムが上記ねじ付き開口部に沿って移動可能である、項目３に記載の加速度計。
【００３０】
（項目５）
上記差動角変位センサのゼロバイアスが、上記ねじ付き開口部を用いて上記磁気システムを移動することによって該磁気システムの位置を調節することによって調整される、項目４に記載の加速度計。
【００３１】
（項目６）
上記磁気システムが、ストップねじを用いて固定されている、項目１に記載の加速度計。
【００３２】
（項目７）
上記磁石が永久磁石である、項目１に記載の加速度計。
【００３３】
（項目８）
上記ハウジングの上記下半分上に位置される２つの垂直実装面をさらに備える、項目１に記載の加速度計。
【００３４】
（項目９）
プルーフ質量が上記移動可能プレート、および上記運動量センサの上記２つのコイルによって形成される、項目１に記載の加速度計。
【００３５】
（項目１０）
上記差動角変位センサが、上記磁気システムのそれぞれの磁石上に位置される上記トロイダル励起コイル、およびプレート上に位置される上記運動量センサの上記コイルを含み、該運動量センサコイルが上記加速度計の上記出力信号を提供する、項目１に記載の加速度計。
【００３６】
（項目１１）
２つの対向する開口部を有しているハウジングと、
２つの移動可能コイルおよび２つの磁気システムによって形成される運動量センサであって、該２つの移動可能コイルが移動可能プレートに据え付けられ、かつ該磁気システムのギャップに位置され、該磁気システムの各々が磁性導体、磁石およびフィールドコンセントレータを含む、運動量センサと、
それぞれの磁石上に位置される２つのトロイダル励起コイル、該磁気システムおよび該移動可能コイルによって形成される差動角変位センサと、
該運動量センサの出力に基づいて、適用された加速度に比例する出力信号を生成し、かつ該移動可能プレートおよび該移動可能コイルを中立位置に戻すために信号を該運動量センサに提供する、電気回路と
を備える、サーボ補償加速度計。
【００３７】
（項目１２）
上記２つの開口部が同軸である、項目１１に記載の加速度計。
【００３８】
（項目１３）
上記２つの開口部がねじ付きである、項目１１に記載の加速度計。
【００３９】
（項目１４）
上記磁気システムが上記ねじ付き開口部に沿って移動可能である、項目１３に記載の加速度計。
【００４０】
（項目１５）
上記差動角変位センサのゼロバイアスが、上記ねじ付き開口部を用いて上記磁気システムを移動することによって該磁気システムの位置を調節することによって調整される、項目１４に記載の加速度計。
【００４１】
（項目１６）
上記磁気システムが、ストップねじを用いて固定されている、項目１に記載の加速度計。
【００４２】
（項目１７）
上記磁石が永久磁石である、項目１１に記載の加速度計。
【００４３】
（項目１８）
上記ハウジングの上記下半分上に位置される２つの垂直実装面をさらに備える、項目１１に記載の加速度計。
【００４４】
（項目１９）
プルーフ質量が上記移動可能プレートおよび上記運動量センサの上記２つのコイルによって形成される、項目１１に記載の加速度計。
【００４５】
（項目２０）
上記差動角変位センサが、上記磁気システムのそれぞれの磁石上に位置される上記トロイダル励起コイル、およびプレート上に位置される上記運動量センサの上記コイルを含み、該運動量センサコイルが上記角変位センサの上記出力信号を提供する、項目１１に記載の加速度計。
【００４６】
（摘要）
サーボ補償加速度計は、各々が同軸ねじ付き開口部を有する、一緒に堅く接続されているハウジング上半分およびハウジング下半分を含む。感知要素は、上半分と下半分との間に位置され、かつ下半分に据え付けられる。上部および底部の磁気システムの各々は、磁性導体、永久磁石およびフィールドコンセントレータを有する。磁気システムは、ねじ付き開口部を用いてハウジングの上半分および下半分のそれぞれの中に実装されている。運動量センサは、上部および底部の磁気システムを含み、プレート上に実装されていてかつ磁気システム内に位置される２つの移動可能コイルも含む。差動角度センサは、運動量センサの永久磁石上に位置されるトロイダル励起コイル、磁気システムおよびコイルを含む。加速度計の角変位センサのゼロバイアスは、ねじ付き開口部にて磁気システムを移動することによって磁気システムの位置を調節することによって調整される。ストップねじは、ハウジングの上半分および下半分に対する磁気システムの位置を固定するために用いられ得る。２つの垂直実装面は、ハウジングの下半分上に配置される。フィードバック回路を集合的に形成する前置増幅器、復調器、補正要素、高周波数生成器、増幅器、励起コイルおよび移動可能コイルを含む電気回路は、インダクタ、抵抗器、コンデンサおよびフィルタを用いて加速度計の出力を生成する。一実施形態においては、感知要素は、メタリックになり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、かつ記載事項とともに本発明の原理を説明するために役立つ。
【００４８】
本発明の実施形態を詳細に参照する。その例は、添付の図面に示される。
【００４９】
本発明の加速度計５０の例示的実施形態は、図１および図３に示され、かつ互いに堅く接続されている上半分１および下半分２を有するハウジングを含む。「上」および「下」の意味が完全に任意であり、かつ便利性のためのみに用いられることが理解される。上半分１および下半分２は、互いに接続され、かつ同軸ねじ付き開口部１６および１７を有する。
【００５０】
感知要素は、ハウジング内に位置される。感知要素は、コイル８、９およびプレート３を含むプルーフ質量ＰＭを含む。コイル８および９は、プレート３上に位置される。コイル８および９は、運動量センサにおいて用いられる。感知要素は、非移動基部４、およびプレート３を基部４に取り付けるために用いられる弾性サスペンション５も含む。基部４は、例えば、ねじ６およびばね座金７を用いて、ハウジング２の下半分上に固定して実装される。
【００５１】
オプションの外部ケーシング２１（図１を参照）は、加速度計全体を囲むために用いられ得る。
【００５２】
角変位の差動センサ（角度センサ）および差動運動量センサは、ハウジング内位置される。両方のセンサは、同じ磁気システムを用いる。これらの磁気システムは、磁性導体１０および１１、永久磁石１２および１３、ならびにフィールドコンセントレータ１４および１５を含む。さらに、磁性導体は、ねじ付きマウント１６および１７を用いて、対応する上半分１および下半分２に取り付けられる。角変位センサのトロイダル励起コイル１８および１９は、磁石１２および１３上に位置される。
【００５３】
移動コイル８および９は、対応する磁性導体１０および１１の表面と磁性フィールドコンセントレータ１４および１５の表面との間に位置される磁気システム内のギャップの中に位置される。運動量センサの一部である移動コイル８および９は、角変位センサの出力コイルでもある。図２および図４に示されるように、磁気システムは、ねじ山１６および１７を用いて、軸ＳＡに沿ってハウジング半分１および２に対して移動でき、かつねじ２０を用いてハウジングに据え付けられる。図２は、図１における矢印Ｅの方向における図を示し、この図には要素１、１０、１２、１４、１８および２１は示していない。
【００５４】
図４は、図２のラインＧ−Ｇに沿った図を示す。ハウジングの下半分２は、加速度が測定される必要がある対象物上に加速度計を実装するために用いられ得る２つの垂直基部実装表面ＡおよびＢを有する。例えば、これは、表面ＡおよびＢ上のねじ付き開口部に挿入され得るねじを用いて行われ得る。これは、図５および図６に示される。図５は、図１における矢印Ｃの方向にてみられた場合に可視である基部実装表面Ａを示す。図６は、図１における矢印Ｄの方向にてみられた場合に可視である基部実装表面Ｂを示す。
【００５５】
加速度計５０の例示的電気概略図が図７に示される。図７に示されるように、それは、増幅器３１、復調器３２、補正要素３３、増幅器３４、高周波数生成器３５、永久磁石１２および１３、移動コイル８および９、角変位センサ１８および１９のトロイダル励起コイル、誘導コイル３６、抵抗器３７、コンデンサ３８およびフィルタ３９を含む。この図においては、ＵＯＰは、加速度計の出力電圧である。加速度計は以下のように作用する。
【００５６】
加速度計５０が取り付けられる対象物が全く加速しない場合、加速が軸ＳＡに沿って導かれる場合、および加速度計５０がゼロバイアスドリフトを除去するために調整された場合、出力電圧ＵＯＰはゼロである。対象物が軸ＳＡに沿って加速度ａに遭った場合、感知要素のプルーフ質量ＰＭは、Ｍ＝ｍＬａ（ｍ−プルーフ質量ＰＭの質量、Ｌ−サスペンションＨＡの軸からプルーフ質量ＰＭの中心までの距離）によって与えられるその運動量によって、加速度計のハウジングに対して可撓性サスペンション５上で変位される。
【００５７】
加速度が正であった場合、プルーフ質量ＰＭはハウジングの下半分２に向かって変位され、加速度が負であった場合、プルーフ質量ＰＭはハウジングの上半分１に向かって変位される。プルーフ質量ＰＭとともに、移動コイル８および９も、非移動トロイダルコイル１８および１９に対して移動する。
【００５８】
図７に示されるように、トロイダルコイル１８および１９は、高周波数生成器３５から入力を受信する。これが生じた場合、磁気システムは、一定の振幅および周波数を有する交流磁場に遭う。コイル８および９がプルーフ質量ＰＭと一緒に移動した場合、上記の磁場とのそれらの磁気結合は変化する。同時に、コイル８および９は、誘導電圧に遭う。ここにおいて、トロイダルコイル１８および１９における電流の方向は、電圧が減るような方向である。この電圧は、前置増幅器３１の入力にて受信される。電圧の位相が変位の方向による一方、電圧の振幅は、プルーフ質量ＰＭ変位の大きさに比例する。復調器３２の入力のうちの１つにおいては、高周波数生成器３５からの高周波数電圧が受信される。復調器３２の出力においては、従って、大きさがプルーフ質量ＰＭの変位の大きさに比例し、かつ極性がプルーフ質量ＰＭの変位の方向に対応するＤＣ電圧がある。
【００５９】
続いて、電圧は、補正要素３３および増幅器３４を通過する。ここで、その出力電圧は、誘導コイル３６を介して移動コイル８および９にフィードバックされる。フィードバック電流ＩＯＰとしてコイル８および９を流れる電流が、永久磁石１２および１３の磁場と相互作用し、かつフィードバック力ＭＦ（測定されている加速度の慣性ＭＩのモーメントをバランスし、かつプルーフ質量ＰＭを中性位置に戻す）の運動量を生成する。抵抗器３７に流れる電流ＩＯＰは、電圧ＵＯＰ＝ＩＯＰＲを生成する。ここで、Ｒは抵抗器３７の値であり、ＵＯＰは加速度計５０の出力電圧信号である。
【００６０】
機械的調整は、図８、図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明される。図８は、感知要素４０、角変位センサ４１、基準電圧源４２、増幅器を備える補正要素４３、運動量センサ４４、ならびに加算器４５、４６および４７を示す。加算器４６の援助を用いて角度が以下の２つの角度の合計として表され得るように、角変位センサ４１は、角度を測定する。
【００６１】
その１つは、中立位置からのプルーフ質量ＰＭの変位である角度βである。ここで、中立位置は、プルーフ質量ＰＭに付加される全ての力の合計がゼロと等しいものであることが理解される。
【００６２】
もう一方は、プルーフ質量ＰＭの中立位置とプルーフ質量ＰＭの位置との間の角度であり、角変位センサの調整におけるエラーを表す角度△βである。ここで、角変位センサ４１の出力における電圧は、ゼロと等しい。
【００６３】
角変位センサ４１の調整におけるエラーは、運動量センサ４４のコイルを流れるフィードバック電流ＩＯＰとして図に示される加速度計の出力信号のゼロにおけるシフトを導く。ゼロバイアスのこのシフトを減少させるために、電気補償回路は典型的に、エラーを補償するために使用される。図８においてこれは、角変位センサ４１の出力および調節された基準電圧Ｕβ源４２における加算器４７である。加算器４７の出力における信号は、運動量センサ４４に接続されている補正要素および増幅器４３を介して送り込まれる。この回路に対しては、要素４３が典型的にほとんどの加速度計に積分器を含むことを考慮して、静的状態において、プルーフ質量ＰＭに付加された場合において外部の力の全てのモーメントの合計がゼロであった場合、以下の式（１）は、加速度計のゼロシフト△Ｉに当てはまる。
【００６４】
【数１】
2007232718.tif 000003
ここで、ｃはプルーフ質量のサスペンションの角度スチフネスであり、ｋ１は運動量センサの伝達係数（定数）であり、ｋ２は角変位センサの伝達係数（同じく、定数）である。
【００６５】
調整の間、電圧Ｕβを変化させることによって、以下の条件を満たす試みがなされる。
【００６６】
【数２】
2007232718.tif 000004
ここで、＊は、値が調整の完了のモーメントにて決定されることを示す。しかしながら、加速度計の通常機能の間、調整が実行された場合の温度と比べて温度における変化があるため、式（１）の全てのパラメータはそれらの値を変化させ、かつゼロバイアスシフトは以下のような結果となる。
【００６７】
【数３】
2007232718.tif 000005
ここで、ａβは角変位センサ調整△βのエラー角度の温度係数であり、ａ２は角変位センサの伝達係数の温度係数であり、ａＵは電圧Ｕβの温度係数である。式（３）から理解され得るように、温度における変化による出力信号のゼロにおけるシフト△Ｉは、角変位センサのエラー△βに直接的に比例する。上記提案された機械的調整によるこのエラーを減少させることは、加速度計の測定の精度の上昇を可能にする。
【００６８】
図９Ａおよび図９Ｂは、角変位センサのゼロバイアスの機械的調整の原理を示す。図９Ａおよび図９Ｂに示されるのは、調整がその上で実行される加速度計５０および水平基部５１である。ゼロバイアスの調整は以下のように行われる。
【００６９】
基部５１は、重力ベクトルｇが基部面５１の表面Ｅに対して垂直になるように、水平に配置される。軸ＳＡおよびＰＡが示されるように配向されて、加速度計は、位置Ｉ（図９Ａ）およびＩＩ（図９Ｂ）において表面Ｅ上に配置される。同時に、軸ＳＡは、表面Ｅに対して並列なる必要があり、軸ＰＡは、重力ベクトルｇに沿って方向Ｉ（下向き）、および重力ベクトルｇに反する位置ＩＩ（すなわち、上向き）にて配向される。しかしながら、加速度計は常に、基部面のエラーγ（言い換えると、軸ＳＡが表面Ａに対する完全な垂直から偏向する角度）を有する。ここにおいて、位置ＩおよびＩＩにおける加速度計の出力信号は以下の通りである。
【００７０】
【数４】
2007232718.tif 000006
ここで、Ｕ０は角変位センサのゼロのシフトによる加速度計の出力信号のゼロにおけるシフトであり、ｋは加速度計の伝達係数（定数）であり、ｇは重力である。
【００７１】
式（４）から次式が得られる。
【００７２】
【数５】
2007232718.tif 000007
角変位センサのゼロ信号の機械的調整の目的は、
【００７３】
【数６】
2007232718.tif 000008
を得ることである。
【００７４】
式（５）から明らかであるように、それは以下の場合において達成され得る。
【００７５】
【数７】
2007232718.tif 000009
角変位センサの調整は、ハウジング半分１および２に対してねじ山１６および１７に沿って磁性導体１０および１１を移動すること、および磁性導体１０および１１の各々の位置における変更後の位置ＩおよびＩＩにおける電圧
【００７６】
【数８】
2007232718.tif 000010
を制御することによって、式（７）への段階的近似を含む。
【００７７】
角変位センサの調整の後、磁性導体１０および１１は、ハウジング半分１および２におけるねじ２０を用いて適した場所に固定される。
【００７８】
本発明の実施形態を説明したことによって、説明された方法および装置の所定の利点が達成されたことが当業者に明らかになるであろう。その方法および装置の様々な修正、適合、および代替の実施形態は、本発明の範囲および精神内において行われ得る。本発明は、添付の特許請求の範囲によって更に定義される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、本発明の加速度計の一実施形態の断面図を示す。
【図２】図２は、図１における矢印Ｅの方向における断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態の加速度計の感知要素の構造を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施形態の加速度計の感知要素の構造を示す。
【図４】図４は、図２のラインＧ−Ｇに沿った断面図を示す。
【図５】図５は、加速度計の基部実装面Ａを示す図１における矢印Ｃに沿った図を示す。
【図６】図６は、加速度計の基部実装面Ｂを示す図１における矢印Ｄの方向における図を示す。
【図７】図７は、図１の加速度計の例示的電気回路図を示す。
【図８】図８は、角変位センサのゼロバイアスドリフトの機械的調整の構造回路図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、角変位センサのゼロバイアスドリフトの運動調整の原理を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、角変位センサのゼロバイアスドリフトの運動調整の原理を示す。
【符号の説明】
【００８０】
３  プレート
４  基部
５  サスペンション
６  ねじ
８、９  移動コイル
１０、１１  磁性導体
１２、１３  永久磁石
１４、１５  フィールドコンセントレータ
１６、１７  ねじ付きマウント
１８、１９  トロイダルコイル
【図１】
2007232718.tif 000011
【図２】
2007232718.tif 000012
【図３Ａ】
2007232718.tif 000013
【図３Ｂ】
2007232718.tif 000014
【図４】
2007232718.tif 000015
【図５】
2007232718.tif 000016
【図６】
2007232718.tif 000017
【図７】
2007232718.tif 000018
【図８】
2007232718.tif 000019
【図９Ａ】
2007232718.tif 000020
【図９Ｂ】
2007232718.tif 000021