(57)【要約】【課題】本発明は角速度センサを構成する音叉振動子の出力特性を高精度で測定可能な角速度センサ音叉出力測定回路を提供することを目的とする。【解決手段】音叉振動子１のドライブ端子１１とモニター端子１２に接続される発振回路６と、音叉振動子１の一方のアームに形成された圧電素子からの信号を出力する第一の出力端子１３または音叉振動子１の他方のアームに形成された圧電素子からの信号を出力する第二の出力端子１４に接続される切換器２と、この切換器２に接続される交流電圧／直流電圧変換器３と、この交流電圧／直流電圧変換器３に接続されるアナログ／デジタル変換器４と、このアナログ／デジタル変換器４に接続されるコントロール部５を備えた構成とした。【選択図】図１
2007285853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物である音叉振動子のドライブ端子およびモニター端子に接続される発振回路と、
前記音叉振動子の一方のアームに形成された圧電素子からの信号を出力する第一の出力端子または前記音叉振動子の他方のアームに形成された圧電素子からの信号を出力する第二の出力端子に接続される交流電圧／直流電圧変換器と、
この交流電圧／直流電圧変換器に接続されるとともに、この交流電圧／直流電圧変換器から出力された直流電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器と、
このアナログ／デジタル変換器に接続されるとともに、このアナログ／デジタル変換器から出力された二つのデジタル値の差分を計算処理するコントロール部を備えた、
角速度センサ音叉出力測定回路。
【請求項２】
音叉振動子の第一の出力端子および第二の出力端子と一つの交流電圧／直流電圧変換器との間に切換器を配置し、
まず、この切換器により前記音叉振動子の第一の出力端子を前記交流電圧／直流電圧変換器に接続し、この交流電圧／直流電圧変換器からの出力電圧をアナログ／デジタル変換器でデジタル値に変換して、コントロール部に記憶させ、
次に、前記切換器により前記音叉振動子の第二の出力端子を前記交流電圧／直流電圧変換器に接続し、この交流電圧／直流電圧変換器からの出力電圧をアナログ／デジタル変換器でデジタル値に変換してコントロール部に記憶させ、
次に、このコントロール部に記憶させた前記二つのデジタル値の差分をコントロール部で計算処理するものとした、
請求項１に記載の角速度センサ音叉出力測定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角速度センサを構成する音叉振動子の出力特性を測定する角速度センサ音叉出力測定回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の角速度センサ音叉出力測定回路について、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
この種の角速度センサは、音叉振動子を構成物として有している。そして、角速度センサを生産する工程の中で、音叉振動子の良否を判断するために、角速度センサ音叉出力測定回路を用いて、この音叉振動子の出力特性を測定していた。
【０００４】
図２は従来の角速度センサ音叉出力測定回路を示すブロック図である。
【０００５】
図２に示す音叉振動子１は、被測定物であり、詳細な図示はしていないが、基部と、この基部から延設された二つの平行なアームとで構成されており、この二つのアームにはそれぞれ圧電素子が形成されているものである。また、この音叉振動子１は、図２に示すようにドライブ端子１１とモニター端子１２を有し、このドライブ端子１１とモニター端子１２は発振回路６に接続されている。
【０００６】
また、音叉振動子１の一方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第一の出力端子１３と、音叉振動子１の他方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第二の出力端子１４とは、図２に示すようにアナログ回路素子である差動増幅器２０に接続している。そして、この差動増幅器２０は、図２に示すように検波回路２１に接続し、さらに、この検波回路２１は増幅回路２２に接続するようになっている。
【０００７】
このように発振回路６に音叉振動子１のドライブ端子１１とモニター端子１２を接続した状態で、音叉振動子１が静止している場合には、この音叉振動子１の二つのアーム（図示せず）は安定した振動状態となっており、音叉振動子１の一方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第一の出力端子１３からは交流出力信号が出力され、同様に、音叉振動子１の他方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第二の出力端子１４からも交流出力信号が出力されるようになっている。そして、理想的な音叉振動子１では、第一の出力端子１３からの交流出力信号と、第二の出力端子１４からの交流出力信号とは、振幅・位相とも同一の波形となる。
【０００８】
また、図２に示すように、音叉振動子１のドライブ端子１１とモニター端子１２が発振回路６に接続されて、音叉振動子１の二つのアーム（図示せず）が安定して振動している状態で、音叉振動子１に回転が加わると、コリオリの力により、音叉振動子１の一方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第一の出力端子１３からの交流出力信号と、音叉振動子１の他方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第二の出力端子１４からの交流出力信号とは、振幅の差が発生する。
【０００９】
そして、この二つの交流出力信号の振幅の差をアナログ回路素子である差動増幅器２０でとり、検波回路２１、増幅回路２２により直流の電圧に変換することで、角速度を直流電圧信号として得ることができるようになっている。
【００１０】
そこで、音叉振動子１が静止した状態または所定の回転が付加された状態で、音叉振動子１の第一の出力端子１３および第二の出力端子１４から出力される二つの交流出力信号から、この角速度センサ音叉出力測定回路によって、音叉振動子１の出力特性を測定し、この音叉振動子１の良否を判断するようにしている。
【００１１】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平７−１６７６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の角速度センサ音叉出力測定回路は、角速度センサを構成する音叉振動子１の出力特性を、高精度で測定できないという課題を有していた。
【００１３】
理想的な音叉振動子１では、静止状態で、この音叉振動子１の一方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第一の出力端子１３からの交流出力信号と、音叉振動子１の他方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第二の出力端子１４からの交流出力信号は、振幅・位相とも同一の波形となり、差動増幅器２０で差をとることで完全な０Ｖとなる。
【００１４】
ところで、音叉振動子１の第一の出力端子１３または第二の出力端子１４から出力される交流出力信号は、数ｎＡと非常に微弱なものであり、また、アナログ回路素子である差動増幅器２０は、その内部で上記二つの交流出力信号に位相差を生じさせる恐れのあるものであるため、従来の角速度センサ音叉出力測定回路では、音叉振動子１が静止状態でも、第一の出力端子１３と第二の出力端子１４から出力される微弱な交流出力信号に対して、アナログ回路素子である差動増幅器２０内部で、二つの微弱な交流出力信号に位相差を生じさせるため、差動増幅器２０から出力されて、検波回路２１、増幅回路２２により直流に変換された直流電圧信号は完全な０Ｖにはならない。このため、結果として、従来の角速度センサ音叉出力測定回路は、角速度センサを構成する音叉振動子１の出力特性を高精度で測定することができないものとなってしまっていた。
【００１５】
本発明は、上記課題を解決し、角速度センサを構成する音叉振動子の出力特性を高精度で測定可能な角速度センサ音叉出力測定回路を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１７】
本発明の請求項１に記載の発明は、被測定物である音叉振動子のドライブ端子およびモニター端子に接続される発振回路と、前記音叉振動子の一方のアームに形成された圧電素子からの信号を出力する第一の出力端子または前記音叉振動子の他方のアームに形成された圧電素子からの信号を出力する第二の出力端子に接続される交流電圧／直流電圧変換器と、この交流電圧／直流電圧変換器に接続されるとともに、この交流電圧／直流電圧変換器から出力された直流電圧をデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換器と、このアナログ／デジタル変換器に接続されるとともに、このアナログ／デジタル変換器から出力された二つのデジタル値の差分を計算処理するコントロール部を備えた構成としたものであり、音叉振動子の二つのアームにそれぞれ形成された圧電素子からの交流信号を、それぞれ直流信号に変換してからその差分を計算するようにし、音叉振動子の出力特性の測定値に測定誤差を生じさせる恐れのあるアナログ回路素子である差増増幅器を使用していないので、音叉振動子の出力特性を高精度で測定できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の角速度センサ音叉出力測定回路は、音叉振動子の出力特性を高精度で測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における角速度センサ音叉出力測定回路について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
なお、背景の技術の欄において説明したものと同様の構成のものについては、同符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態１における角速度センサ音叉出力測定回路を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示す音叉振動子１は、被測定物であり、詳細な図示はしていないが、基部と、この基部から延設された二つの平行なアームとで構成されており、この二つのアームにはそれぞれ圧電素子が形成されているものである。また、この音叉振動子１は、図１に示すようにドライブ端子１１とモニター端子１２を有し、このドライブ端子１１とモニター端子１２は発振回路６に接続されている。
【００２３】
また、音叉振動子１の一方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第一の出力端子１３は、図１に示すように、切換器２の第一の入力端子１５に接続され、同様に、音叉振動子１の他方のアーム（図示せず）に形成された圧電素子（図示せず）に接続された第二の出力端子１４は、切換器２の第二の入力端子１６に接続されている。そして、この切換器２は、図１に示すように、交流電圧／直流電圧変換器３に接続し、さらに、この交流電圧／直流電圧変換器３はアナログ／デジタル変換器４に接続し、さらに、このアナログ／デジタル変換器４はコントロール部５に接続するようになっている。このコントロール部５は、図１に示すように、切換器２にも接続している。
【００２４】
図１に示すように、発振回路６に音叉振動子１のドライブ端子１１とモニター端子１２を接続した状態で、音叉振動子１の二つのアーム（図示せず）はそれぞれ安定した振動状態となっており、音叉振動子１の第一の出力端子１３からは交流出力信号が出力され、同様に、音叉振動子１の第二の出力端子１４からも交流出力信号が出力される。
【００２５】
この状態で、まず、図１に示すコントロール部５の指示により切換器２を第一の入力端子１５に切換え、音叉振動子１の第一の出力端子１３を交流電圧／直流電圧変換器３に接続して、第一の出力端子１３から出力される交流出力信号を直流信号に変換し、この交流電圧／直流電圧変換器３からの出力電圧をアナログ／デジタル変換器４でデジタル値に変換して、コントロール部５に記憶する。
【００２６】
次に、コントロール部５の指示により切換器２を第二の入力端子１６に切換え、音叉振動子１の第二の出力端子１４を交流電圧／直流電圧変換器３に接続して、第二の出力端子１４から出力される交流出力信号を直流信号に変換し、この交流電圧／直流電圧変換器３からの出力電圧をアナログ／デジタル変換器４でデジタル値に変換して、コントロール部５に記憶する。
【００２７】
次に、コントロール部５で、このコントロール部５に記憶された二つのデジタル値の差分を計算処理する。この求めた差分が、図１に示す音叉振動子１によって検出される角速度に対応するものとなるのである。そして、この音叉振動子１が静止した状態または所定の回転が付加された状態での、コントロール部５で計算処理された二つのデジタル値の差分により、この音叉振動子１の出力特性が測定でき、この音叉振動子１の良否を判断するようになっている。
【００２８】
以上に説明したように、本発明の角速度センサ音叉出力測定回路は、角速度センサを構成する音叉振動子の二つのアームにそれぞれ形成された圧電素子からの二つの交流信号を、それぞれ直流信号に変換してからその差分を計算するようにし、音叉振動子の出力特性の測定値に測定誤差を生じさせる恐れのあるアナログ回路素子である差動増幅器を使用していないので、音叉振動子の二つのアームにそれぞれ形成された圧電素子からの二つの交流信号に、従来発生していた測定誤差の原因となる位相差を生じさせないため、結果として、音叉振動子の出力特性を高精度に測定することができる。
【００２９】
また、音叉振動子の二つのアームにそれぞれ形成された圧電素子からの二つの交流信号を、切換器を使用して、同一の交流電圧／直流電圧変換器で直流信号に変換し、さらに、同一のアナログ／デジタル変換器でデジタル値に変換し、この二つのデジタル値の差分を計算して測定を行うため、交流電圧／直流電圧変換器またはアナログ／デジタル変換器がアナログ回路素子としてのオフセット電圧を有していても、コントロール部で二つのデジタル値の差分を計算するので、オフセット電圧の影響をキャンセルすることができ、結果として、音叉振動子の出力特性を高精度に測定することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、一つの交流電圧／直流電圧変換器と一つのアナログ／デジタル変換器と切換器を有する構成のものとして説明したが、切換器を設けずに、音叉振動子の二つの出力端子にそれぞれ対応するように、二つの交流電圧／直流電圧変換器と二つのアナログ／デジタル変換器を有する構成としても、本発明の目的は達成でき、角速度センサを構成する音叉振動子の出力特性を高精度に測定することができるものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかる角速度センサ音叉出力測定回路は、音叉振動子の出力特性を高精度に測定することができるので、角速度センサを構成する音叉振動子の出力特性を測定する角速度センサ音叉出力測定回路として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における角速度センサ音叉出力測定回路を示すブロック図
【図２】従来の角速度センサ音叉出力測定回路を示すブロック図
【符号の説明】
【００３３】
１  音叉振動子
２  切換器
３  交流電圧／直流電圧変換器
４  アナログ／デジタル変換器
５  コントロール部
６  発振回路
１１  ドライブ端子
１２  モニター端子
１３  第一の出力端子
１４  第二の出力端子
１５  第一の入力端子
１６  第二の入力端子
２０  差動増幅器
２１  検波回路
２２  増幅回路
【図１】
2007285853.tif 000003
【図２】
2007285853.tif 000004