(57)【要約】【課題】共振センサ、ジャイロスコープセンサ、及びジャイロスコープセンサの形成方法を提供する。【解決手段】軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器を備えたジャイロスコープセンサが提供される。シェルは、ステムから延びる半球部と、半球部から延びる円筒部とを有する。円筒部は外面および内面を含み、外面および内面に対して垂直である軸方向端面に至る。共振器はさらに、軸に沿って延びており軸周りに環状に配置された内側電極のセットを含んでいる内側円筒基板と、内側円筒基板の中心領域を軸に沿って貫通する流路とを備える。ステムは流路を貫通して共振器の円筒部の内面の内部に内側円筒基板を位置させて、内側電極のセットと内面との間にギャップを形成する。【選択図】図２
2016148659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に沿って延びるステムと、前記ステムから延びるシェルであって、前記ステムから延びる半球部ならびに前記半球部から延び外面および内面を有し前記外面および前記内面に対して平行である軸方向端面に至る円筒部を有しているシェルと、を有する共振器と、
軸に沿って延び前記軸周りに環状に配置された内側電極のセット、および内側円筒基板の中心領域を前記軸に沿って貫通する流路を有する内側円筒基板と、
を備え、前記ステムは前記流路を貫通して前記共振器の前記円筒部の前記内面の内部に前記内側円筒基板を位置させて、前記円筒部の前記内面と前記内側電極のセットとの間にギャップを形成する、共振センサ。
【請求項２】
軸に沿って延びており上面および下面を含んでおりリム電極のセットが前記上面において周方向に配置されている外側円筒基板をさらに備えており、前記外側円筒基板は、電極のセットが前記共振器の前記円筒部の前記軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように位置して、前記リム電極のセットと前記軸方向端面との間にギャップを形成する、請求項１に記載の共振センサ。
【請求項３】
前記内側電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは直交制御電極である、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項４】
前記内側電極のセットは速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに直交制御電極である、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項５】
前記内側電極のセットのそれぞれおよび前記リム電極のセットのそれぞれは、前記電極間の導電性材料におけるギャップにより互いに離間している、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項６】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項５に記載の共振センサ。
【請求項７】
各前記ガード電極は、前記内側円筒基板の前記上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項６に記載の共振センサ。
【請求項８】
各前記内側電極および各前記リム電極上の末端接点から前記内側円筒基板および前記外側円筒基板のうち一方または両方を貫通して、前記内側電極およびリム電極に対して電気接続を提供する密閉貫通ピンをさらに備える、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項９】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁し、各前記ガード電極は、前記内側円筒基板の上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項１に記載の共振センサ。
【請求項１０】
前記内側電極のセットのそれぞれは、前記内側円筒基板におけるエアギャップにより離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いに絶縁する、請求項１に記載の共振センサ。
【請求項１１】
軸に沿って延びるステムと、前記ステムから延びるシェルであって、前記ステムから延びる半球部ならびに前記半球部から延び外面および内面を有し前記外面および前記内面に対して平行である軸方向端面に至る円筒部を有しているシェルと、を有する共振器と、
集積基板と、を備えたジャイロスコープセンサであって、前記集積基板は、
軸に沿って延び前記軸周りに環状に配置された内側電極のセット、および内側円筒部の中心領域を前記軸に沿って貫通する流路を有する内側円筒部であって、前記ステムは前記流路を貫通して前記共振器の前記円筒部の前記内面の内部に前記内側円筒部を位置させて、前記共振器の前記円筒部の前記内面と前記内側電極のセットとの間にギャップを形成する内側円筒部と、
軸に沿って延びており上面および下面を含んでおりリム電極のセットが前記上面において周方向に配置されている外側円筒部であって、前記リム電極のセットが前記共振器の前記円筒部の前記軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように位置して、前記リム電極のセットと前記軸方向端面との間にギャップを形成する外側円筒部と、
を備えた、ジャイロスコープセンサ。
【請求項１２】
前記内側電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは直交制御電極である、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１３】
前記内側電極のセットは速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに直交制御電極である、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１４】
前記内側電極のセットのそれぞれおよび前記リム電極のセットのそれぞれは、前記電極間の導電性材料におけるギャップにより互いに離間している、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１５】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項１４に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１６】
各前記ガード電極は、内側円筒基板の上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項１５に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１７】
前記内側電極のセットのそれぞれは、前記集積基板の前記内側円筒部におけるエアギャップにより離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１８】
軸に沿って延びるステムと、前記ステムから延びるシェルであって、前記ステムから延びる半球部ならびに前記半球部から延び外面および内面を有し前記外面および前記内面に対して垂直である軸方向端面に至る円筒部を有しているシェルと、を有する共振器を組み立てる工程と、
軸に沿って延び前記軸周りに環状に配置された内側電極のセット、および内側円筒部の中心領域を前記軸に沿って貫通する流路を有する内側円筒部と、軸に沿って延びており上面および下面を含んでおりリム電極のセットが前記上面において周方向に配置されている外側円筒部とを用いて集積基板を組み立てる工程と、
前記ステムは前記流路を貫通して前記共振器の前記円筒部の前記内面の内部に前記内側円筒部を位置させて、前記共振器の前記円筒部の前記内面と前記内側電極のセットとの間にギャップを形成し、また前記外側円筒部は、前記リム電極のセットが前記共振器の前記円筒部の前記軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように位置して、前記リム電極のセットと前記軸方向端面との間にギャップを形成するように、前記集積基板を前記共振器に接続する工程と、
を備える、ジャイロスコープセンサの形成方法。
【請求項１９】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁し、各ガード電極は、内側円筒基板の上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項１８に記載のジャイロスコープセンサの形成方法。
【請求項２０】
前記内側電極のセットのそれぞれは、前記内側円筒基板におけるエアギャップにより離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項１８に記載のジャイロスコープセンサの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して慣性センサに関し、より詳細には幅広リム共振センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ振動ジャイロスコープ（ＣＶＧ：Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  Ｖｉｂｒａｔｏｒｙ  Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）は角運動または角加速度の測定または検出に有用であり、回転を感知する機械的振動子に基づいて作動する。ＣＶＧの共振器はその共振周波数において加振される。振動の方向または向きは、振動を分析することが可能なセンサの回転と結合して方向変化を感知できるように構成されている。読み出しおよび制御システムは、加振エネルギーをＣＶＧの共振器に加え、これにより生じる振動を感知するために使用される。共振器を加振して共振させ、振動を感知し、回転速度を示す出力を生成するために多くの回路が採用されている。
【０００３】
いくつかのＣＶＧにおいて、読み出し回路は振動ジャイロスコープの一または複数の容量ピックオフから電荷を取り出して共鳴振動の振幅を測定する。共鳴振動は、一または複数のフォーサ電極に供給された駆動信号の振幅に対応し、ジャイロスコープ共振器における振動を誘発または修正する。容量ピックオフを使用して、それが生成する電荷により共振器の振動変位を測定してもよい。容量ピックオフから生じる電荷は積分コンデンサ（ＣＦ）または帰還抵抗（ＲＦ）に送られ、そこで出力電圧に変換される。出力電圧をサンプリングし、アンチノーダルチャネルに対して共鳴振動の振幅を測定するために使用する。制御装置は、測定された振動振幅を所定値に維持すべく駆動振幅を調整する。また、アンチノーダル信号の同相分および直角分の両方を測定することにより、周波数誤差（すなわち加振周波数と共振周波数との偏差）を判定することができる。制御装置は続いてこの情報を使用して周波数を補正し、駆動トラックに対しＣＶＧの共振周波数を確保する。
【０００４】
ＣＶＧの一例において、典型的な共振器は半球形状を有する溶融石英の薄肉シェルから構成することができる。共振器の形状は、直径または外側シェル表面、内側シェル表面の特定により特定することができ、これらのシェル表面は共通の球体中心を有し、シェルは均一な厚さを有する。共振器の内部に存在する部分半球ドーム表面上に８本の電極を構成することができ、共振器の外部に存在する部分半球空洞部の内部に３２本の電極を構成することができる。内側電極はピックオフとして使用され、外側電極はフォーサとして使用される。フォーサは、共振器の定在波の振幅および位置を制御する方法を提供する。すなわち、フォーサはジャイロの回転速度に比例する力を加えることにより定在波パターンを所与の位置に保持し、定在波の振幅を所望の振幅に維持する力を提供し、所望の状態に対して直角である定在波の発達を防止する力を提供する。
【０００５】
ジャイロ制御ループからフォーサへのフィードバック信号は、ループの分離を補助する相異なる各周波数コンテンツであるため、制御ループ間のクローストークを抑える。「速度」サーボはＡＣ信号を用いて、定在波に同期する周波数、オメガに制御される。「振幅」サーボはいわゆる「パラメトリック」駆動を行う２＊オメガの信号を使用する。「直交」ループはＤＣ信号を使用して進行波の発達を防止して、二つのジャイロモードの周波数を平衡させる。このような設計のサイズ縮小を図るために外側電極を削除することができ、ジャイロがピックオフおよびフォーサの両機能に８本の内側電極のみを利用するようにジャイロ制御方法を修正することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
数を減らした電極のセットで作動するためには、３つすべての制御ループに１−オメガ信号を使用してジャイロを機械化する必要がある。その結果、制御ループのクロスカップリングがジャイロの性能に問題を生じる。
【０００７】
例示的な一実施形態において、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器を備えた振動センサが提供される。シェルは、ステムから延びる半球部と、半球部から延びる円筒部とを有する。円筒部は外面および内面を有し、外面および内面に対して垂直である軸方向端面に至る。ＣＶＧセンサはさらに、軸に沿って延びており円筒／半球の外面周りに環状に配置された内側電極のセットを有する内側円筒および部分半球基板と、内側円筒基板の中心領域を軸に沿って貫通する円筒流路とを備える。ステムは流路を貫通して共振器の円筒および半球部の内面の内部に内側円筒基板を位置させて、共振器の内面と内側電極のセットとの間に均一なギャップを形成する。
【０００８】
別の例示的な実施形態によれば、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器を備えたジャイロスコープセンサが提供される。シェルは、ステムから延びる半球部を有する。半球部は外面および内面を有し、外面および内面に対して垂直である軸方向端面に至る。ジャイロスコープはさらに、軸周りに環状に配置された内側電極のセットを有する集積基板と、内側円筒部の中心領域を軸に沿って貫通する流路とを備える。ステムは流路を貫通し、その半球端面を基板表面上の一定距離に位置させる。集積基板はさらに上面および下面を備え、リム電極のセットが共振器の半球部の軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように上面において周方向に位置してリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成するリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成する。
【０００９】
別の例示的な実施形態によれば、ジャイロスコープセンサの形成方法が提供される。この方法は、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器を組み立てる工程を備える。シェルは、ステムから延びる半球部と、半球部から延びる円筒部とを有する。円筒部は外面および内面を有し、外面および内面に対して平行である軸方向端面に至る。前記方法はさらに、軸に沿って延びており軸周りに環状に配置された内側電極のセットを有する内側円筒部と、軸に沿って延びており上面および下面を有するリム電極のセットが上面において周方向に配置されている外側円筒部および内側円筒部の中心領域を軸に沿って貫通する流路とを用いて集積基板を組み立てる工程を備える。前記方法はさらに、ステムが流路を貫通して共振器の円筒部の内面の内部に内側円筒部を位置させて、共振器の円筒部の内面と内側電極のセットとの間にギャップを形成し、またリム電極のセットが共振器の円筒部の軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように外側円筒部が位置してリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成するように集積基板を共振器に接続する工程を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＨＲＧセンサの斜視図の例示的な実施形態を示す。
【図２】中心軸を鉛直に通る平面における図１のＨＲＧセンサの断面図を示す。
【図３】集積基板の実施例を示す。
【図４】集積基板の別の実施例の上面図を示す。
【図５】ジャイロスコープセンサの形成方法の例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、半球シェルのリムおよびその近傍に内側円筒形状区画を有する共振センサ（たとえば半球共振ジャイロスコープ（ＨＲＧ：Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）センサ）に関する。円筒形状区画はリムの軸方向端面における表面積を増加させる。そのため、リムの軸方向端面から間隔を置いて並設されたリム電極を採用して、共振器制御に十分に有効であるだけの力を提供することができる。たとえばＨＲＧの共振器がＮ＝２モードに加振された場合、共振器のリムは放射状に屈曲するだけでなく軸方向にも移動して、リムとその下方にある表面との間のギャップを変化させる。
【００１２】
円筒形状区画はまた、従来の半球形内側形状区画より容易に高精度に仕上げることができる。すなわち、共振器の限界寸法は円筒形状の内径となる。円筒形状の公差は半球内径の公差を満たすよりも格段に容易であり、また、より容易に絶縁領域上に一定厚さに金属被覆を施すことができる。さらに、質量の増加により力誤差に影響されにくいより大きな運動エネルギーが提供され、より効果的な制御が実現する。これにより、要求される唯一の精密さは下面および内側電極アセンブリの外径であり、これは平坦であればよいため、円筒状の全体形状を有することもできる内側電極アセンブリも、より容易に組み立てることができるようになる。
【００１３】
内側電極アセンブリは容易に半球シェルのステム上に取り付けることができ、半球シェルから間隔を置いて配置された円筒形センサプレートを有して検知用コンデンサを形成する。リムの剛性は厚さに伴って増加するため、リムの外径が増加すると、共振器の共振周波数も増加することになる。周波数が高くなり、またリムが厚くなると、周波数は多くの振動源を超えることになり絶縁体により容易に除去されるため、ジャイロスコープは環境入力に影響されにくくもなる。
【００１４】
さらに、半球シェルのリムの軸方向端面がより幅広であるため、幅広の軸方向端面と共に並設されたリム電極を採用して、速度制御／ピックオフから分離された直交制御または振幅制御を提供することができる。あるいは、より肉厚な軸方向端面と共に並設されたリム電極を採用して、より高い速度範囲用の追加のフォーサ権限に対する速度制御を提供することができる。これにより、追加の外側電極およびそれに関連する機能を必要としない小型のジャイロスコープ形状が可能となる。ＨＲＧは１−オメガ速度制御、２−オメガ振幅制御およびＤＣ直交制御を採用して、外側電極を採用しないＨＲＧよりも改良された性能を提供することができる。
【００１５】
図１はＨＲＧセンサ１０の斜視図の一例を示す。図２は、中心軸を鉛直に通る平面におけるＨＲＧセンサ１０の断面図を示す。ＨＲＧセンサ１０は、軸に沿って延びるステム１４を、ステムの蓋部１８の下方においてステム１４の上部から延びるシェル１６と共に有する共振器１２を有する。シェル１６は実質的にステム１４を囲んで、キノコのような全体形状を有する共振器を提供する。しかしながらステム１４およびシェル１６はワイングラスのような、またはその他の軸対称な全体形状を有する共振器に構成してもよい。シェル１６は、ステム１４の上部から延びる半球部２０と、半球部２０から延びる円筒部２２とを有する。円筒部２２は外面２４および内面２６を有し、円筒部２２の外面２４および内面２６に対して垂直である軸方向端面２８に至る。共振器１２は、金属上への吹き付けまたは金属めっきにより導電性金属被覆で被覆された溶融石英（または高いＱ因子を有するその他の金属）を用いて作成して、共振器１２が作動中に定電位（たとえば＋／−１００ボルト）に保持されるようにすることができる。
【００１６】
図２に示すように、内側円筒基板３０は軸に沿って延び、軸周りに環状に互いに離間配置された内側電極のセット３２を有する。流路３４は内側円筒基板３０の中心領域を軸に沿って貫通し、ステム１４は流路３４を貫通して共振器１２の円筒部２２の内面２６の内部に内側円筒基板３０を位置させ保持し、円筒部２２の内面２６と内側電極のセット３２との間にギャップを形成する。ギャップはシム（不図示）の利用により容易に保持して中心に合わせることができる。
【００１７】
外側円筒基板３６はまた、軸に沿って延び、上面および下面を有し、リム電極のセット３８が外側円筒基板３６の上面において周方向に互いに離間して配置されている。外側円筒基板３６は、リム電極のセット３８が平行に位置し共振器１２の円筒部２２の軸方向端面２８の各部との間にギャップを形成するように位置する。外側円筒基板３６は、外側および内側円筒基板を一体部品として付着、接着または形成することにより内側円筒基板３０に固定される。リム電極３８と軸方向端面２８との間のギャップはシム（不図示）により容易に設定することができる。共振器１２の円筒部２２の内面２６と各内側電極３２との間、および共振器１２の軸方向端面２８とリム電極３８との間の容量は、ピックオフ測定およびフォーサ電極の両方に採用することができ、ギャップを一定に保持するために採用される力の量により回転速度が測定される。
【００１８】
密閉貫通ピン４０は各内側電極３２および各リム電極３８上の末端接点４２から内側円筒基板３０および外側円筒基板３６のうち一方または両方を貫通して、測定および制御装置に対して内側電極３２およびリム電極３８への電気接続を提供する。内側円筒基板３０および外側円筒基板３６は溶融シリカまたはセラミック材料から形成することができ、電極は金属上への吹き付けまたは金属めっきまたは蒸着およびエッチングにより形成することができる。
【００１９】
一構成例において、振幅ピックオフ電極は共振器１２周りの０°位置および１８０°位置に配置される一方、振幅フォーサ電極は９０°位置および２７０°位置に配置される。さらに、速度ピックオフ電極は共振器１２周りの４５°位置および２３５°位置に配置される一方、速度フォーサ電極は１３５°位置および３１５°位置に配置される。さらに、直交フォーサ電極は共振器１２周りの２２．５°、１１２．５°、２０２．５°および２９２．５°、６７．５°、１５７．５°、２４７．５°および３３７．５°に配置される。この配置により、８本の内側電極３２がすべての振幅および速度フォーサおよびピックオフ電極になり、８本のリム電極３６がすべての直交フォーサ電極になることが可能になる。代替の配置により、８本のリム電極３６がすべての振幅および速度フォーサおよびピックオフ電極になり、８本の内側電極３２がすべての直交フォーサ電極になることが可能になる。
【００２０】
上記はいくつかの実施例に過ぎず、たとえば外側円筒基板における直交および振幅制御により内側円筒基板における追加の速度およびピックオフ制御用に様々な電極配置を提供できることが理解されるであろう。別の構成において、すべてのピックオフ電極が内側電極に、すべてのフォーサ電極がリム電極になってもよいし、逆もまた同様である。さらに別の構成では、速度ピックオフ制御から分離された直交および振幅制御にリム電極を利用してもよいし、追加の内側電極をより高い速度範囲用の追加のフォーサ権限に利用してもよい。内側電極およびリム電極の使用は、機能性を犠牲にすることなく小型のＨＲＧ設計を実現する。
【００２１】
図３は、内側円筒基板６２および外側円筒基板６４が図１および図２に示されたような共振器と対になり単一部品として形成される集積基板アセンブリ６０の実施例を示す。内側円筒基板６２は軸に沿って延び、軸周りに環状に互いに離間配置された内側電極のセット６６を有する。流路６８は、共振器のステムを受けるべく構成された内側円筒基板６２の中心領域を軸に沿って貫通する。外側円筒基板６４はまた、軸に沿って延び、上面および下面を有し、リム電極のセット６８が外側円筒基板６４の上面において周方向に互いに離間配置されている。密閉貫通ピン７０は各内側電極６６およびリム電極６８上の末端接点７２から延び、内側円筒基板６２および外側円筒基板６４のうち一方または両方を貫通して、測定および制御装置（不図示）に対して内側電極６６およびリム電極６８への電気接続を提供する。
【００２２】
金属被覆における単一ギャップ７４は外側円筒基板６４上において各リム電極６８間に設けられて、各リム電極を、隣接するリム電極から絶縁する。各内側電極６６は、内側円筒基板６２の環状面および上面上の両方において非金属被覆領域７６により囲まれている。さらに、金属被覆プレート７８は、内側円筒基板６２の上面および環状面上において非金属被覆領域７６間に延びるリーフ状の金属被覆ガード電極８０を持つ内側円筒基板６２の上面上に存在する。金属被覆プレート７８は、内側円筒基板６２および外型円筒基板６４を通じて導電プレート７８に電気的に接続された末端接点８２から延びる密閉貫通ピン（不図示）を介して定電圧源（たとえばアース）に接続して、導電プレート７８への電気接続を提供することができる。これにより、各内側電極６６は、隣接する内側電極からの信号により生じるノイズを軽減（たとえば遮断）することにより互いにさらに絶縁される。
【００２３】
図４は、外側円筒基板１００上に重ねられた内側円筒基板９１を有する集積基板９０の別の実施例の上面図を示す。外側円筒基板１００は図３の外側円筒基板６４に類似しており、金属被覆におけるギャップ１０４により互いに離間された外側円筒基板１００の上面において周方向に互いに離間配置されたリム電極のセット１０２を有する。内側円筒基板９１は軸に沿って延び、軸周りに環状に互いに離間配置された内側電極のセット９２を有する。流路９４は、共振器のステムを受けるべく構成された内側円筒基板９０の中心領域を軸に沿って貫通する。内側電極９２は非金属被覆部９６により流路から分離されている一方、内側電極９２は上面および環状面上において、エアギャップ９８により、隣接する電極から絶縁されている。このように、ギャップ９８間の空気は、隣接する内側電極からの信号により生じるノイズを軽減（たとえば遮断）するのにも役立つ。
【００２４】
上述した構造的および機能的特徴の点から、本発明の様々な態様に係る技法は、図５を参照してより良く理解されるであろう。説明を簡潔にするために、図５の技法は連続的に実行するものとして図示され説明されるが、本発明は例示される順序に限定されず、本発明によればいくつかの態様は、図示され説明されたものとは異なる態様で、異なる順序で同時に、または異なる順序もしくは同時に、発生してもよい。
【００２５】
図５はジャイロスコープセンサの形成方法１１０の例示的な実施形態を示す。方法は、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器が組み立てられる１１２において開始する。シェルは、ステムから延びる半球部と、半球部から延びる円筒部とを有する。円筒部は外面および内面を有し、外面および内面に対して平行である軸方向端面に至る。１１４において、集積基板は、軸に沿って延びており内側円筒部の中心領域を軸に沿って貫通する流路と共に軸周りに環状に配置された内側電極のセットを有している内側円筒部と、軸に沿って延びており上面および下面を有するリム電極のセットが上面において周方向に配置されている外側円筒部とを用いて組み立てられる。
【００２６】
１１６において、ステムが流路を貫通して共振器の円筒部の内面の内部に内側円筒部を位置させて、共振器の円筒部の内面と内側電極のセットとの間にギャップを形成するように集積基板を共振器に接続し、またリム電極のセットが共振器の円筒部の軸方向端面周りに間隔を置いて配置されてリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成するように外側円筒部を位置させる。
【００２７】
上述したのは本発明の実施例である。本発明を説明するために構成要素または技法について考えられる全ての組み合わせを記載することは勿論不可能であるが、本発明のさらに多くの組み合わせおよび置換が可能であることは当業者に認識されるであろう。したがって本発明は、添付の特許請求の範囲を含む本願の範囲内にある全ての変更、修正および変形を包含することを意図する。
【図１】
2016148659.tif 000003
【図２】
2016148659.tif 000004
【図３】
2016148659.tif 000005
【図４】
2016148659.tif 000006
【図５】
2016148659.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月29日(2016.2.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に沿って延びるステムと、前記ステムから延びるシェルであって、前記ステムから延びる半球部ならびに前記半球部から延び外面および内面を有し前記外面および前記内面に対して平行である軸方向端面に至る円筒部を有しているシェルと、を有する共振器と、
軸に沿って延び前記軸周りに環状に配置された内側電極のセット、および内側円筒基板の中心領域を前記軸に沿って貫通する流路を有する内側円筒基板と、
を備え、前記ステムは前記流路を貫通して前記共振器の前記円筒部の前記内面の内部に前記内側円筒基板を位置させて、前記円筒部の前記内面と前記内側電極のセットとの間にギャップを形成する、共振センサ。
【請求項２】
軸に沿って延びており上面および下面を含んでおりリム電極のセットが前記上面において周方向に配置されている外側円筒基板をさらに備えており、前記外側円筒基板は、電極のセットが前記共振器の前記円筒部の前記軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように位置して、前記リム電極のセットと前記軸方向端面との間にギャップを形成する、請求項１に記載の共振センサ。
【請求項３】
前記内側電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは直交制御電極である、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項４】
前記内側電極のセットは速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに直交制御電極である、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項５】
前記内側電極のセットのそれぞれおよび前記リム電極のセットのそれぞれは、前記電極間の導電性材料におけるギャップにより互いに離間している、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項６】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項５に記載の共振センサ。
【請求項７】
各前記ガード電極は、前記内側円筒基板の前記上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項６に記載の共振センサ。
【請求項８】
各前記内側電極および各前記リム電極上の末端接点から前記内側円筒基板および前記外側円筒基板のうち一方または両方を貫通して、前記内側電極およびリム電極に対して電気接続を提供する密閉貫通ピンをさらに備える、請求項２に記載の共振センサ。
【請求項９】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁し、各前記ガード電極は、前記内側円筒基板の上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項１に記載の共振センサ。
【請求項１０】
前記内側電極のセットのそれぞれは、前記内側円筒基板におけるエアギャップにより離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いに絶縁する、請求項１に記載の共振センサ。
【請求項１１】
軸に沿って延びるステムと、前記ステムから延びるシェルであって、前記ステムから延びる半球部ならびに前記半球部から延び外面および内面を有し前記外面および前記内面に対して平行である軸方向端面に至る円筒部を有しているシェルと、を有する共振器と、
集積基板と、を備えたジャイロスコープセンサであって、前記集積基板は、
軸に沿って延び前記軸周りに環状に配置された内側電極のセット、および内側円筒部の中心領域を前記軸に沿って貫通する流路を有する内側円筒部であって、前記ステムは前記流路を貫通して前記共振器の前記円筒部の前記内面の内部に前記内側円筒部を位置させて、前記共振器の前記円筒部の前記内面と前記内側電極のセットとの間にギャップを形成する内側円筒部と、
軸に沿って延びており上面および下面を含んでおりリム電極のセットが前記上面において周方向に配置されている外側円筒部であって、前記リム電極のセットが前記共振器の前記円筒部の前記軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように位置して、前記リム電極のセットと前記軸方向端面との間にギャップを形成する外側円筒部と、
を備えた、ジャイロスコープセンサ。
【請求項１２】
前記内側電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは直交制御電極である、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１３】
前記内側電極のセットは速度ピックオフおよびフォーサ電極であり、前記リム電極のセットは振幅ピックオフおよびフォーサ電極ならびに直交制御電極である、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１４】
前記内側電極のセットのそれぞれおよび前記リム電極のセットのそれぞれは、前記電極間の導電性材料におけるギャップにより互いに離間している、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１５】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項１４に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１６】
各前記ガード電極は、内側円筒基板の上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項１５に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１７】
前記内側電極のセットのそれぞれは、前記集積基板の前記内側円筒部におけるエアギャップにより離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項１１に記載のジャイロスコープセンサ。
【請求項１８】
軸に沿って延びるステムと、前記ステムから延びるシェルであって、前記ステムから延びる半球部ならびに前記半球部から延び外面および内面を有し前記外面および前記内面に対して垂直である軸方向端面に至る円筒部を有しているシェルと、を有する共振器を組み立てる工程と、
軸に沿って延び前記軸周りに環状に配置された内側電極のセット、および内側円筒部の中心領域を前記軸に沿って貫通する流路を有する内側円筒部と、軸に沿って延びており上面および下面を含んでおりリム電極のセットが前記上面において周方向に配置されている外側円筒部とを用いて集積基板を組み立てる工程と、
前記ステムは前記流路を貫通して前記共振器の前記円筒部の前記内面の内部に前記内側円筒部を位置させて、前記共振器の前記円筒部の前記内面と前記内側電極のセットとの間にギャップを形成し、また前記外側円筒部は、前記リム電極のセットが前記共振器の前記円筒部の前記軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように位置して、前記リム電極のセットと前記軸方向端面との間にギャップを形成するように、前記集積基板を前記共振器に接続する工程と、
を備える、ジャイロスコープセンサの形成方法。
【請求項１９】
前記内側電極のセットのそれぞれは、定電圧源に接続されたガード電極により離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁し、各ガード電極は、内側円筒基板の上面上に形成された金属被覆プレートのリーフから形成される、請求項１８に記載のジャイロスコープセンサの形成方法。
【請求項２０】
前記内側電極のセットのそれぞれは、前記内側円筒基板におけるエアギャップにより離間して、隣接する内側電極から生じるノイズを軽減することにより各内側電極を互いにさらに絶縁する、請求項１８に記載のジャイロスコープセンサの形成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して慣性センサに関し、より詳細には幅広リム共振センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ振動ジャイロスコープ（ＣＶＧ：Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  Ｖｉｂｒａｔｏｒｙ  Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）は角運動または角加速度の測定または検出に有用であり、回転を感知する機械的振動子に基づいて作動する。ＣＶＧの共振器はその共振周波数において加振される。振動の方向または向きは、振動を分析することが可能なセンサの回転と結合して方向変化を感知できるように構成されている。読み出しおよび制御システムは、加振エネルギーをＣＶＧの共振器に加え、これにより生じる振動を感知するために使用される。共振器を加振して共振させ、振動を感知し、回転速度を示す出力を生成するために多くの回路が採用されている。
【０００３】
いくつかのＣＶＧにおいて、読み出し回路は振動ジャイロスコープの一または複数の容量ピックオフから電荷を取り出して共鳴振動の振幅を測定する。共鳴振動は、一または複数のフォーサ電極に供給された駆動信号の振幅に対応し、ジャイロスコープ共振器における振動を誘発または修正する。容量ピックオフを使用して、それが生成する電荷により共振器の振動変位を測定してもよい。容量ピックオフから生じる電荷は積分コンデンサ（ＣＦ）または帰還抵抗（ＲＦ）に送られ、そこで出力電圧に変換される。出力電圧をサンプリングし、アンチノーダルチャネルに対して共鳴振動の振幅を測定するために使用する。制御装置は、測定された振動振幅を所定値に維持すべく駆動振幅を調整する。また、アンチノーダル信号の同相分および直角分の両方を測定することにより、周波数誤差（すなわち加振周波数と共振周波数との偏差）を判定することができる。制御装置は続いてこの情報を使用して周波数を補正し、駆動トラックに対しＣＶＧの共振周波数を確保する。
【０００４】
ＣＶＧの一例において、典型的な共振器は半球形状を有する溶融石英の薄肉シェルから構成することができる。共振器の形状は、直径または外側シェル表面、内側シェル表面の特定により特定することができ、これらのシェル表面は共通の球体中心を有し、シェルは均一な厚さを有する。共振器の内部に存在する部分半球ドーム表面上に８本の電極を構成することができ、共振器の外部に存在する部分半球空洞部の内部に３２本の電極を構成することができる。内側電極はピックオフとして使用され、外側電極はフォーサとして使用される。フォーサは、共振器の定在波の振幅および位置を制御する方法を提供する。すなわち、フォーサはジャイロの回転速度に比例する力を加えることにより定在波パターンを所与の位置に保持し、定在波の振幅を所望の振幅に維持する力を提供し、所望の状態に対して直角である定在波の発達を防止する力を提供する。
【０００５】
ジャイロ制御ループからフォーサへのフィードバック信号は、ループの分離を補助する相異なる各周波数コンテンツであるため、制御ループ間のクローストークを抑える。「速度」サーボはＡＣ信号を用いて、定在波に同期する周波数、オメガに制御される。「振幅」サーボはいわゆる「パラメトリック」駆動を行う２＊オメガの信号を使用する。「直交」ループはＤＣ信号を使用して進行波の発達を防止して、二つのジャイロモードの周波数を平衡させる。このような設計のサイズ縮小を図るために外側電極を削除することができ、ジャイロがピックオフおよびフォーサの両機能に８本の内側電極のみを利用するようにジャイロ制御方法を修正することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４７４１６１号明細書
【特許文献２】米国特許第７６９４５９５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０１４４９１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
数を減らした電極のセットで作動するためには、３つすべての制御ループに１−オメガ信号を使用してジャイロを機械化する必要がある。その結果、制御ループのクロスカップリングがジャイロの性能に問題を生じる。
【０００８】
例示的な一実施形態において、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器を備えた振動センサが提供される。シェルは、ステムから延びる半球部と、半球部から延びる円筒部とを有する。円筒部は外面および内面を有し、外面および内面に対して垂直である軸方向端面に至る。ＣＶＧセンサはさらに、軸に沿って延びており円筒／半球の外面周りに環状に配置された内側電極のセットを有する内側円筒および部分半球基板と、内側円筒基板の中心領域を軸に沿って貫通する円筒流路とを備える。ステムは流路を貫通して共振器の円筒および半球部の内面の内部に内側円筒基板を位置させて、共振器の内面と内側電極のセットとの間に均一なギャップを形成する。
【０００９】
別の例示的な実施形態によれば、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器を備えたジャイロスコープセンサが提供される。シェルは、ステムから延びる半球部を有する。半球部は外面および内面を有し、外面および内面に対して垂直である軸方向端面に至る。ジャイロスコープはさらに、軸周りに環状に配置された内側電極のセットを有する集積基板と、内側円筒部の中心領域を軸に沿って貫通する流路とを備える。ステムは流路を貫通し、その半球端面を基板表面上の一定距離に位置させる。集積基板はさらに上面および下面を備え、リム電極のセットが共振器の半球部の軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように上面において周方向に位置してリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成するリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成する。
【００１０】
別の例示的な実施形態によれば、ジャイロスコープセンサの形成方法が提供される。この方法は、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器を組み立てる工程を備える。シェルは、ステムから延びる半球部と、半球部から延びる円筒部とを有する。円筒部は外面および内面を有し、外面および内面に対して平行である軸方向端面に至る。前記方法はさらに、軸に沿って延びており軸周りに環状に配置された内側電極のセットを有する内側円筒部と、軸に沿って延びており上面および下面を有するリム電極のセットが上面において周方向に配置されている外側円筒部および内側円筒部の中心領域を軸に沿って貫通する流路とを用いて集積基板を組み立てる工程を備える。前記方法はさらに、ステムが流路を貫通して共振器の円筒部の内面の内部に内側円筒部を位置させて、共振器の円筒部の内面と内側電極のセットとの間にギャップを形成し、またリム電極のセットが共振器の円筒部の軸方向端面周りに間隔を置いて配置されるように外側円筒部が位置してリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成するように集積基板を共振器に接続する工程を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＨＲＧセンサの斜視図の例示的な実施形態を示す。
【図２】中心軸を鉛直に通る平面における図１のＨＲＧセンサの断面図を示す。
【図３】集積基板の実施例を示す。
【図４】集積基板の別の実施例の上面図を示す。
【図５】ジャイロスコープセンサの形成方法の例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示は、半球シェルのリムおよびその近傍に内側円筒形状区画を有する共振センサ（たとえば半球共振ジャイロスコープ（ＨＲＧ：Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）センサ）に関する。円筒形状区画はリムの軸方向端面における表面積を増加させる。そのため、リムの軸方向端面から間隔を置いて並設されたリム電極を採用して、共振器制御に十分に有効であるだけの力を提供することができる。たとえばＨＲＧの共振器がＮ＝２モードに加振された場合、共振器のリムは放射状に屈曲するだけでなく軸方向にも移動して、リムとその下方にある表面との間のギャップを変化させる。
【００１３】
円筒形状区画はまた、従来の半球形内側形状区画より容易に高精度に仕上げることができる。すなわち、共振器の限界寸法は円筒形状の内径となる。円筒形状の公差は半球内径の公差を満たすよりも格段に容易であり、また、より容易に絶縁領域上に一定厚さに金属被覆を施すことができる。さらに、質量の増加により力誤差に影響されにくいより大きな運動エネルギーが提供され、より効果的な制御が実現する。これにより、要求される唯一の精密さは下面および内側電極アセンブリの外径であり、これは平坦であればよいため、円筒状の全体形状を有することもできる内側電極アセンブリも、より容易に組み立てることができるようになる。
【００１４】
内側電極アセンブリは容易に半球シェルのステム上に取り付けることができ、半球シェルから間隔を置いて配置された円筒形センサプレートを有して検知用コンデンサを形成する。リムの剛性は厚さに伴って増加するため、リムの外径が増加すると、共振器の共振周波数も増加することになる。周波数が高くなり、またリムが厚くなると、周波数は多くの振動源を超えることになり絶縁体により容易に除去されるため、ジャイロスコープは環境入力に影響されにくくもなる。
【００１５】
さらに、半球シェルのリムの軸方向端面がより幅広であるため、幅広の軸方向端面と共に並設されたリム電極を採用して、速度制御／ピックオフから分離された直交制御または振幅制御を提供することができる。あるいは、より肉厚な軸方向端面と共に並設されたリム電極を採用して、より高い速度範囲用の追加のフォーサ権限に対する速度制御を提供することができる。これにより、追加の外側電極およびそれに関連する機能を必要としない小型のジャイロスコープ形状が可能となる。ＨＲＧは１−オメガ速度制御、２−オメガ振幅制御およびＤＣ直交制御を採用して、外側電極を採用しないＨＲＧよりも改良された性能を提供することができる。
【００１６】
図１はＨＲＧセンサ１０の斜視図の一例を示す。図２は、中心軸を鉛直に通る平面におけるＨＲＧセンサ１０の断面図を示す。ＨＲＧセンサ１０は、軸に沿って延びるステム１４を、ステムの蓋部１８の下方においてステム１４の上部から延びるシェル１６と共に有する共振器１２を有する。シェル１６は実質的にステム１４を囲んで、キノコのような全体形状を有する共振器を提供する。しかしながらステム１４およびシェル１６はワイングラスのような、またはその他の軸対称な全体形状を有する共振器に構成してもよい。シェル１６は、ステム１４の上部から延びる半球部２０と、半球部２０から延びる円筒部２２とを有する。円筒部２２は外面２４および内面２６を有し、円筒部２２の外面２４および内面２６に対して垂直である軸方向端面２８に至る。共振器１２は、金属上への吹き付けまたは金属めっきにより導電性金属被覆で被覆された溶融石英（または高いＱ因子を有するその他の金属）を用いて作成して、共振器１２が作動中に定電位（たとえば＋／−１００ボルト）に保持されるようにすることができる。
【００１７】
図２に示すように、内側円筒基板３０は軸に沿って延び、軸周りに環状に互いに離間配置された内側電極のセット３２を有する。流路３４は内側円筒基板３０の中心領域を軸に沿って貫通し、ステム１４は流路３４を貫通して共振器１２の円筒部２２の内面２６の内部に内側円筒基板３０を位置させ保持し、円筒部２２の内面２６と内側電極のセット３２との間にギャップを形成する。ギャップはシム（不図示）の利用により容易に保持して中心に合わせることができる。
【００１８】
外側円筒基板３６はまた、軸に沿って延び、上面および下面を有し、リム電極のセット３８が外側円筒基板３６の上面において周方向に互いに離間して配置されている。外側円筒基板３６は、リム電極のセット３８が平行に位置し共振器１２の円筒部２２の軸方向端面２８の各部との間にギャップを形成するように位置する。外側円筒基板３６は、外側および内側円筒基板を一体部品として付着、接着または形成することにより内側円筒基板３０に固定される。リム電極３８と軸方向端面２８との間のギャップはシム（不図示）により容易に設定することができる。共振器１２の円筒部２２の内面２６と各内側電極３２との間、および共振器１２の軸方向端面２８とリム電極３８との間の容量は、ピックオフ測定およびフォーサ電極の両方に採用することができ、ギャップを一定に保持するために採用される力の量により回転速度が測定される。
【００１９】
密閉貫通ピン４０は各内側電極３２および各リム電極３８上の末端接点４２から内側円筒基板３０および外側円筒基板３６のうち一方または両方を貫通して、測定および制御装置に対して内側電極３２およびリム電極３８への電気接続を提供する。内側円筒基板３０および外側円筒基板３６は溶融シリカまたはセラミック材料から形成することができ、電極は金属上への吹き付けまたは金属めっきまたは蒸着およびエッチングにより形成することができる。
【００２０】
一構成例において、振幅ピックオフ電極は共振器１２周りの０°位置および１８０°位置に配置される一方、振幅フォーサ電極は９０°位置および２７０°位置に配置される。さらに、速度ピックオフ電極は共振器１２周りの４５°位置および２３５°位置に配置される一方、速度フォーサ電極は１３５°位置および３１５°位置に配置される。さらに、直交フォーサ電極は共振器１２周りの２２．５°、１１２．５°、２０２．５°および２９２．５°、６７．５°、１５７．５°、２４７．５°および３３７．５°に配置される。この配置により、８本の内側電極３２がすべての振幅および速度フォーサおよびピックオフ電極になり、８本のリム電極３６がすべての直交フォーサ電極になることが可能になる。代替の配置により、８本のリム電極３６がすべての振幅および速度フォーサおよびピックオフ電極になり、８本の内側電極３２がすべての直交フォーサ電極になることが可能になる。
【００２１】
上記はいくつかの実施例に過ぎず、たとえば外側円筒基板における直交および振幅制御により内側円筒基板における追加の速度およびピックオフ制御用に様々な電極配置を提供できることが理解されるであろう。別の構成において、すべてのピックオフ電極が内側電極に、すべてのフォーサ電極がリム電極になってもよいし、逆もまた同様である。さらに別の構成では、速度ピックオフ制御から分離された直交および振幅制御にリム電極を利用してもよいし、追加の内側電極をより高い速度範囲用の追加のフォーサ権限に利用してもよい。内側電極およびリム電極の使用は、機能性を犠牲にすることなく小型のＨＲＧ設計を実現する。
【００２２】
図３は、内側円筒基板６２および外側円筒基板６４が図１および図２に示されたような共振器と対になり単一部品として形成される集積基板アセンブリ６０の実施例を示す。内側円筒基板６２は軸に沿って延び、軸周りに環状に互いに離間配置された内側電極のセット６６を有する。流路６８は、共振器のステムを受けるべく構成された内側円筒基板６２の中心領域を軸に沿って貫通する。外側円筒基板６４はまた、軸に沿って延び、上面および下面を有し、リム電極のセット６８が外側円筒基板６４の上面において周方向に互いに離間配置されている。密閉貫通ピン７０は各内側電極６６およびリム電極６８上の末端接点７２から延び、内側円筒基板６２および外側円筒基板６４のうち一方または両方を貫通して、測定および制御装置（不図示）に対して内側電極６６およびリム電極６８への電気接続を提供する。
【００２３】
金属被覆における単一ギャップ７４は外側円筒基板６４上において各リム電極６８間に設けられて、各リム電極を、隣接するリム電極から絶縁する。各内側電極６６は、内側円筒基板６２の環状面および上面上の両方において非金属被覆領域７６により囲まれている。さらに、金属被覆プレート７８は、内側円筒基板６２の上面および環状面上において非金属被覆領域７６間に延びるリーフ状の金属被覆ガード電極８０を持つ内側円筒基板６２の上面上に存在する。金属被覆プレート７８は、内側円筒基板６２および外型円筒基板６４を通じて導電プレート７８に電気的に接続された末端接点８２から延びる密閉貫通ピン（不図示）を介して定電圧源（たとえばアース）に接続して、導電プレート７８への電気接続を提供することができる。これにより、各内側電極６６は、隣接する内側電極からの信号により生じるノイズを軽減（たとえば遮断）することにより互いにさらに絶縁される。
【００２４】
図４は、外側円筒基板１００上に重ねられた内側円筒基板９１を有する集積基板９０の別の実施例の上面図を示す。外側円筒基板１００は図３の外側円筒基板６４に類似しており、金属被覆におけるギャップ１０４により互いに離間された外側円筒基板１００の上面において周方向に互いに離間配置されたリム電極のセット１０２を有する。内側円筒基板９１は軸に沿って延び、軸周りに環状に互いに離間配置された内側電極のセット９２を有する。流路９４は、共振器のステムを受けるべく構成された内側円筒基板９１の中心領域を軸に沿って貫通する。内側電極９２は非金属被覆部９６により流路から分離されている一方、内側電極９２は上面および環状面上において、エアギャップ９８により、隣接する電極から絶縁されている。このように、ギャップ９８間の空気は、隣接する内側電極からの信号により生じるノイズを軽減（たとえば遮断）するのにも役立つ。
【００２５】
上述した構造的および機能的特徴の点から、本発明の様々な態様に係る技法は、図５を参照してより良く理解されるであろう。説明を簡潔にするために、図５の技法は連続的に実行するものとして図示され説明されるが、本発明は例示される順序に限定されず、本発明によればいくつかの態様は、図示され説明されたものとは異なる態様で、異なる順序で同時に、または異なる順序もしくは同時に、発生してもよい。
【００２６】
図５はジャイロスコープセンサの形成方法１１０の例示的な実施形態を示す。方法は、軸に沿って延びるステムと、ステムから延びるシェルとを有する共振器が組み立てられる１１２において開始する。シェルは、ステムから延びる半球部と、半球部から延びる円筒部とを有する。円筒部は外面および内面を有し、外面および内面に対して平行である軸方向端面に至る。１１４において、集積基板は、軸に沿って延びており内側円筒部の中心領域を軸に沿って貫通する流路と共に軸周りに環状に配置された内側電極のセットを有している内側円筒部と、軸に沿って延びており上面および下面を有するリム電極のセットが上面において周方向に配置されている外側円筒部とを用いて組み立てられる。
【００２７】
１１６において、ステムが流路を貫通して共振器の円筒部の内面の内部に内側円筒部を位置させて、共振器の円筒部の内面と内側電極のセットとの間にギャップを形成するように集積基板を共振器に接続し、またリム電極のセットが共振器の円筒部の軸方向端面周りに間隔を置いて配置されてリム電極のセットと軸方向端面との間にギャップを形成するように外側円筒部を位置させる。
【００２８】
上述したのは本発明の実施例である。本発明を説明するために構成要素または技法について考えられる全ての組み合わせを記載することは勿論不可能であるが、本発明のさらに多くの組み合わせおよび置換が可能であることは当業者に認識されるであろう。したがって本発明は、添付の特許請求の範囲を含む本願の範囲内にある全ての変更、修正および変形を包含することを意図する。
【外国語明細書】
2016148659000001.pdf