(57)【要約】      （修正有）【課題】電流調整により、プルーフマスを支持構造体に対して所定位置に保持することができる加速度計を提供する。【解決手段】加速度計は、第１の固定子と１０、第２の固定子３０と、第１の固定子と第２の固定子との間に配置されたプルーフマス組立体２０と、コントローラ５０とを含む。第１の固定子１０は、第１の磁石１４を含み、第２の固定子３０は、第２の磁石３４を含む。プルーフマス組立体２０は、第１の電流量を受け取るように構成された第１のコイル２７Ａ、および第２の電流量を受け取るように構成された第２のコイル２７Ｂを含む。コントローラ５０は、第１のコイル２７Ａに第１の電流量を、第２のコイル２７Ｂに第２の電流量を分配するように構成される。第１の電流量は、第２の電流量と異なる。【選択図】図１
2017219535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁石を備える第１の固定子と、
第２の磁石を備える第２の固定子と、
前記第１の固定子と前記第２の固定子との間に配置されたプルーフマス組立体であって、
第１の電流量を受け取るように構成された第１のコイル、および
第２の異なる電流量を受け取るように構成された第２のコイル
を備える、プルーフマス組立体と、
前記第１のコイルに前記第１の電流量を、および前記第２のコイルに前記第２の異なる電流量を分配するように構成されたコントローラと、
を備える、加速度計。
【請求項２】
前記コントローラが前記第１のコイルに直列に結合された抵抗器を備え、
前記第１のコイルに分配される前記第１の電流量が前記抵抗器の抵抗値に少なくとも一部基づく、
請求項１に記載の加速度計。
【請求項３】
前記抵抗器の前記抵抗値が前記第１のコイルの抵抗値、前記第２のコイルの抵抗値、および前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配に対する比に少なくとも一部基づく、
請求項２に記載の加速度計。
【請求項４】
前記抵抗器の前記抵抗値が電気的なトレースまたは取付け用パッドのうちの少なくとも１つの抵抗値にさらに基づく、
請求項３に記載の加速度計。
【請求項５】
前記抵抗器が第１の抵抗器であり、
前記コントローラが前記第２のコイルに直列に電気的に結合された第２の抵抗器をさらに備え、
前記第１の抵抗器の前記抵抗値が前記第２の抵抗器の抵抗値にさらに基づく、
請求項３に記載の加速度計。
【請求項６】
前記コントローラが、
前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配を決定し、
前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配を決定する、
ようにさらに構成され、
前記第１の電流量の前記第２の電流量に対する比が前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配に対する比に反比例する、
請求項１に記載の加速度計。
【請求項７】
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも小さい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも大きく、
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも大きい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも小さい、
請求項６に記載の加速度計。
【請求項８】
前記コントローラが、
前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第１のコイルに第３の電流量を分配し、
第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取り、
前記第３の電流量を前記第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配を決定する
ように構成されることによって、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配を決定するように構成されており、
前記コントローラが、
前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第２のコイルに第４の電流量を分配し、
第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取り、
前記第４の電流量を前記第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配を決定する
ように構成されることによって、前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配を決定するように構成されている、
請求項６に記載の加速度計。
【請求項９】
前記コントローラがスイッチを備え、
前記コントローラが、前記スイッチを第１の位置から第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第１のコイルに結合し、前記スイッチを前記第２のコイルから切り離すように構成されることによって、前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するように構成されており、
前記コントローラが、前記スイッチを前記第１の位置から前記第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第２のコイルに結合し、前記スイッチを前記第１のコイルから切り離すように構成されることによって、前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するように構成されている、
請求項８に記載の加速度計。
【請求項１０】
前記コントローラが第１のスイッチおよび第２のスイッチを備える切替えデバイスを備え、
前記コントローラが、
前記第１のスイッチを閉じることによって前記切替えデバイスを前記第１のコイルに結合し、
前記第２のスイッチを開くことによって前記切替えデバイスを前記第２のコイルから切り離す
ように構成されることによって、前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するように構成されており、
前記コントローラが、
前記第１のスイッチを開くことによって前記切替えデバイスを前記第１のコイルから切り離し、
前記第２のスイッチを閉じることによって前記切替えデバイスを前記第２のコイルに結合する
ように構成されることによって、前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するように構成されている、
請求項８に記載の加速度計。
【請求項１１】
加速度計のコントローラによって、第１のコイルに第１の電流量を、および第２のコイルに第２の異なる電流量を分配するステップであって、
前記加速度計の第１の固定子が第１の磁石を備え、
前記加速度計の第２の固定子が第２の磁石を備え、
前記加速度計のプルーフマス組立体が前記第１の固定子と第２の固定子との間に配置され、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを備える、
ステップを含む方法。
【請求項１２】
前記第１のコイルに前記第１の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、前記第１のコイルに直列に結合された抵抗器に前記第１の電流量を分配するステップであって、
前記第１の電流量が前記抵抗器の抵抗値に少なくとも一部基づく、ステップ
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記抵抗器の前記抵抗値が前記第１のコイルの抵抗値、前記第２のコイルの抵抗値、および前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配に対する比に少なくとも一部基づく、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記抵抗器の前記抵抗値が電気的なトレースまたは取付け用パッドのうちの少なくとも１つの抵抗値にさらに基づく、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記抵抗器が第１の抵抗器であり、前記第２のコイルに前記第２の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、前記第２のコイルに直列に結合された第２の抵抗器に前記第２の電流量を分配するステップであって、
前記第１の抵抗器の前記抵抗値が前記第２の抵抗器の抵抗値にさらに基づく、ステップ
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記コントローラによって、前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配を決定するステップと、
前記コントローラによって、前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配を決定するステップと、
をさらに含み、
前記第１の電流量の前記第２の電流量に対する比が、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配に対する前記比に反比例する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも小さい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも大きく、
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも大きい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも小さい、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の局所ループ勾配を決定するステップが、
前記コントローラによって、前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第１のコイルに第３の電流量を分配するステップと、
前記コントローラによって、第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取るステップと、
前記コントローラによって、前記第３の電流量を前記第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配を決定するステップと、
を含み、
前記第２の局所ループ勾配を決定するステップが、
前記コントローラによって、前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第２のコイルに第４の電流量を分配するステップと、
前記コントローラによって、第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取るステップと、
前記コントローラによって前記第４の電流量を前記第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配を決定するステップと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するステップが前記コントローラによって、スイッチを第１の位置から第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第１のコイルに結合し、前記スイッチを前記第２のコイルから切り離すステップを含み、
前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するステップが前記コントローラによって、前記スイッチを前記第１の位置から前記第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第２のコイルに結合し、前記スイッチを前記第１のコイルから切り離すステップを含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、第１のスイッチおよび第２のスイッチを備える切替えデバイスを前記第１のスイッチを閉じることによって前記第１のコイルに結合するステップと、
前記コントローラによって、前記切替えデバイスを前記第２のスイッチを開くことによって前記第２のコイルから切り離すステップと、
を含み、
前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、前記切替えデバイスを前記第１のスイッチを開くことによって前記第１のコイルから切り離すステップと、
前記コントローラによって、前記切替えデバイスを前記第２のスイッチを閉じることによって前記第２のコイルに結合するステップと、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府によって後援された研究または開発に関する陳述
[0001]本発明は、機密の後援機関により与えられた機密の政府契約番号の下で政府の支援によって行われた。政府は、本発明においてある一定の権利を有する。
【０００２】
[0002]本開示は、加速度計に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]加速度計は、慣性力の下でプルーフマスの変位を検出することによって機能する。例えば、加速度計組立体は、容量性のピックオフ・システムによってプルーフマスの変位を検出することができる。本例では、キャパシタ・ピックオフ・プレートを、プルーフマスの上部表面に堆積させることができ、同様のキャパシタ・ピックオフ・プレートをプルーフマスの下部表面に堆積させることができる。キャパシタプレートは、上部固定子および下部固定子の内側対向面と協働して容量性のピックオフ・システムを実現する。加えて、プルーフマスの変位を検出するために、力リバランスシステムが使用されることがあり、この場合、力リバランスコイルを有するコイル巻型がプルーフマスの両側に取り付けられている。力リバランスコイルは、上部固定子および下部固定子の永久磁石、ならびに適切な帰還回路と協働してプルーフマスを支持構造体に対して所定位置（すなわち、ヌルの位置）に保持する。加速度計組立体に印加される加速度は、キャパシタ・ピックオフ・プレートに対するキャパシタンスの変化、またはプルーフマスをヌルの位置に維持するための力リバランスコイルの電流の増加に基づいて決定され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]一例において、加速度計は、第１の固定子と、第２の固定子と、第１の固定子と第２の固定子との間に配置されたプルーフマス組立体と、コントローラとを含むことができる。第１の固定子は、第１の磁石を含むことができ、第２の固定子は、第２の磁石を含むことができる。プルーフマス組立体は、第１の電流量を受け取るように構成された第１のコイル、および第２の異なる電流量を受け取るように構成された第２のコイルを含むことができる。コントローラは、第１のコイルに第１の電流量を分配し、第２のコイルに第２の異なる電流量を分配するように構成されてもよい。
【０００５】
[0005]別の例では、方法は、加速度計のコントローラによって、第１のコイルに第１の電流量を、および第２のコイルに第２の異なる電流量を分配するステップを含む。加速度計の第１の固定子は、第１の磁石を含むことができ、加速度計の第２の固定子は、第２の磁石を備える。加速度計のプルーフマス組立体は、第１の固定子と第２の固定子との間に配置され、第１のコイルおよび第２のコイルを含むことができる。
【０００６】
[0006]本開示の１つまたは複数の例についての詳細は、添付図面および以下の記載において述べられる。本開示の他の特徴、目的および利点は、記載および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]例示的な加速度計の分解図を示す概念図である。
【図２】[0008]図２Ａは例示的な加速度計の例示的な磁石に対応する例示的なＢＨ曲線を示すグラフである。図２Ｂは例示的な加速度計の例示的な磁石に対応する例示的なＢＨ曲線を示すグラフである。
【図３】[0009]例示的な加速度計を示す概念的なブロック図である。
【図４】[0010]例示的な加速度計の例示的な制御回路を示す回路図である。
【図５】[0011]例示的な加速度計の例示的な制御回路を示す回路図である。
【図６】[0012]本開示による加速度計を動作させるための例示的な技法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0013]ナビゲーションシステムおよび位置決めシステムは、動作を行う加速度計の精度に依拠する。加速度計のヒステリシス（すなわち、ヌルの位置に戻ることができないこと）は、システムの場所または位置情報に誤差が蓄積する原因となる場合があり、この誤差によってシステムの動作が損なわれる可能性がある。加速度計組立体は、慣性座標系に対して加速度計自体の加速度を測定する。加速度計の上部固定子および下部固定子（例えば、磁気構造体）を有する加速度計組立体は、容量性のピックオフ・システムを形成することができる。例えば、プルーフマスが加速度計組立体の加速度によって変位するとき、プルーフマスの頂部および底部のキャパシタプレートのキャパシタンスの変化が加速度計組立体によって使用され、プルーフマスの変位を決定することができる。ヌルの位置からのプルーフマスの変位量は、加速度計に加わる加速度の大きさに比例することがある。加えてまたはあるいは、加速度計の上部固定子および下部固定子、ならびにプルーフマスの両側に置かれた力リバランスコイルを有する加速度計組立体は、力リバランスシステムを形成することができる。例えば、加速度計組立体の加速度による力は、プルーフマスを変位させようとする。ピックオフとのキャパシタンス差をゼロに駆動することによってプルーフマスのヌルの位置を維持するように、力リバランスコイルの電流をサーボによって増加させる。力リバランスコイルの電流増加は、プルーフマスのヌルの位置を維持するのに必要な反対方向の力を提供し、電流の増加は、印加される加速度に比例する。
【０００９】
[0014]一部の例では、コントローラは、力リバランスコイルに電流を等しく分配することができる。例えば、コントローラは、上部固定子の磁石と相互作用する上部力リバランスコイルに全電流のすべてを、および下部固定子の磁石と相互作用する下部力リバランスコイルに同一電流を分配することができる。加速度計が加速度を受けるとき、コントローラは、力リバランスコイルに分配される電流を変えることができる。上部固定子の磁石の局所ループ勾配が下部固定子の磁石の局所ループ勾配と等しく、同一電流の変化が上部コイルおよび下部コイルに分配される場合、上部磁石によって生成される磁束の変化は、大きさが下部磁石によって生成される磁束の変化に等しくなる。しかしながら、局所ループ勾配が等しくない、およびコントローラが力リバランスコイルの両方に同一電流を分配する場合、電流の変化は、一方の磁石の磁束の減少に等しくない、もう一方の磁石の磁束の増加を引き起こす。その結果、加速度計の目盛係数（例えば、加速度計が受ける所与の入力加速度に対する電気的出力信号のサイズを確立する係数または関数）が変わることがある。目盛係数が変わる場合、加速度計は、加速度を不正確に決定する可能性がある。
【００１０】
[0015]本開示は、上部磁石が下部磁石と異なる局所ループ勾配を有する場合に、上部力リバランスコイルおよび下部力リバランスコイルに異なる電流量を分配するための技法について記載する。力リバランスコイルは電流を受け取り、磁石と相互作用して、各磁石によって生成される磁束に変化を引き起こすことができる。力リバランスコイルに異なる電流量を分配することによって、一方の磁石の磁束の変化は、大きさが（および方向が反対で）もう一方の磁石の磁束の変化に等しい、またはほぼ等しくなることがある。その結果、加速度計の目盛係数は、そのままであってもよい。目盛係数を維持することによって、記載された技法は、加速度計のバイアスを低減させることができ、これによって加速度計がより正確に加速度を決定することができる可能性がある。
【００１１】
[0016]図１は、上部固定子１０、下部固定子３０（例えば、総称して「上部固定子１０および下部固定子３０」）、上部固定子１０と下部固定子３０との間に配置されたプルーフマス組立体２０、およびコントローラ５０を含む例示的な加速度計２（例えば、力リバランス加速度計）の分解図を示す概念図である。一部の例では、プルーフマス組立体２０は、プルーフマス２２、支持構造体２４、ならびにプルーフマス２２を支持構造体２４に柔軟に接続する第１の屈曲部２８Ａおよび第２の屈曲部２８Ｂ（総称して、「屈曲部２８」）を含むことができる。プルーフマス２２は、上部および下部キャパシタンス・ピックオフ・プレート（図１では上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６のみが示されている）、ならびにプルーフマス２２の主表面に取り付けられた、上部固定子１０および下部固定子３０と相互作用するように構成された上部力リバランスコイル２７Ａおよび下部力リバランスコイル２７Ｂ（総称して、力リバランスコイル２７）を含むことができる。
【００１２】
[0017]プルーフマス組立体２０の支持構造体２４は、プルーフマス２２に構造的支持を与え、プルーフマス２２と、上部固定子１０と下部固定子３０との間の分離を維持するのに役立つことができる。一部の例では、支持構造体２４は、プルーフマス２２および屈曲部２８が位置する面を画成することができる。例えば、図１に示されるように、支持構造体２４は、プルーフマス２２を実質的に取り囲み、屈曲部２８およびプルーフマス２２を共通の面内に実質的に維持する平面のリング構造の形態であってもよい。図１に示されるような支持構造体２４は、円形であるが、支持構造体２４は、任意の形状（例えば、正方形、矩形、楕円形など）であってもよく、プルーフマス２２を取り囲んでも、取り囲まなくてもよいことが考慮されている。支持構造体２４は、任意の適切な材料を使用して形成されてもよい。一部の例では、支持構造体２４は、溶融石英（ＳｉＯ２）から作られてもよい。他の例では、支持構造体２４は、シリコン材料から作られてもよい。
【００１３】
[0018]また、支持構造体２４は、支持構造体２４上の様々な位置に置かれた取付け用パッド２９Ａ〜２９Ｃ（総称して、「取付け用パッド２９」）などの１つまたは複数の取付け用パッドを含むことができる。一部の例では、加速度計２が完全に組み立てられたとき、取付け用パッド２９は、プルーフマス組立体２０を上部固定子１０および下部固定子３０から分離するために上部固定子１０および下部固定子３０に接触するように、ならびにプルーフマス組立体２０に対する取付け支持を提供するように、隆起していてもよい。取付け用パッド２９は、任意の形態または形状を呈してもよく、任意の量が存在してもよい。一部の例では、取付け用パッド２９の高さは、上部固定子１０および下部固定子３０と、プルーフマス２２上の上部および下部キャパシタンス・ピックオフ・プレート（例えば、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６）との間の容量性ギャップを規定することができる。一部の例では、取付け用パッド２９の高さは、０．０１２７〜０．０２５４ｍｍ（１／２０００〜１／１０００インチ）であってもよい。一部の例では、取付け用パッド２９は、支持構造体２４の両面にあってもよい。
【００１４】
[0019]一部の例では、取付け用パッド２９は、上部固定子１０および下部固定子３０と、プルーフマス組立体２０の支持構造体２４との間のＴＥＣ（熱膨張係数）ミスマッチから生じる力および／または歪みを解放するのに役立つように構成されてもよい。例えば、取付け用パッド２９は、加速度計２の構築中にもたらされる力および／または歪みからプルーフマス組立体２０の一部分を（例えば、支持構造体２４から取付け用パッド２９を機械的に分離するカットアウェイを使用することにより）機械的に分離するように構成されてもよい。一部の例では、取付け用パッド２９は、上部固定子１０および下部固定子３０に摩擦力を提供することができ、ならび／または固定子が加速度計２の構築または動作中に移動するもしくはずり落ちるのを防ぐのに役立つことができる。一部の例では、取付け用パッド２９は、溶融石英（ＳｉＯ２）から作られる。他の例では、取付け用パッド２９は、シリコン材料から作られる。
【００１５】
[0020]一部の例では、支持構造体２４は、複数の電気的なトレース２１Ａ〜２１Ｂ（総称して、「電気的なトレース２１」）も含むことができる。一部の例では、電気的なトレース２１は、支持構造体２４の単一の表面（例えば、上部表面）上に、または支持構造体２４の複数の表面（例えば、上部、下部、および側部表面）上に形成されてもよい。電気的なトレース２１Ａおよび２１Ｂは、電気信号を送るためにそれぞれの電気的なトレース２３Ａ〜２３Ｂ（総称して、「電気的なトレース２３」）と電気的に通じることができる。一部の例では、電気的なトレース２１は、さらなる回路を含む、加速度計２の他の構成要素と（例えば、電気結合パッドまたは取付け用パッド２９を介して）電気的接続を確立するために上部固定子１０および下部固定子３０に、あるいは加速度計２が据え付けられた他のデバイスに電気的に接続されてもよい。
【００１６】
[0021]電気的なトレース２１は、任意の適切な導電性材料を使用して形成されてもよい。一部の例では、電気的なトレース２１の組成は、支持構造体２４の基材との良好な熱膨張係数（ＴＥＣ）両立性を呈するように、ならびに比較的低い電気抵抗率を示すように選択され得る。例えば、電気的なトレース２１は、金の層でめっきされたクロムの層から形成されてもよい。そのような例では、クロムの層は、支持構造体２４（例えば、石英）の基材に対して比較的良好な接着力を提供することができ、一方、金の層は、低い電気抵抗率、および他の電気的接続（例えば、ワイヤボンド）を確立するための十分な基礎を提供する。電気的なトレース２１は、任意の適切な技法を使用して形成されてもよい。例えば、支持構造体２４の一部は、電気的なトレース２１を画成するためにマスクされ、続いて、例えば、化学気相堆積、物理気相堆積（例えば、電子ビーム蒸着またはスパッタリング）などを使用して、導電性材料の堆積が行われてもよい。
【００１７】
[0022]取付け用パッド２９は、プルーフマス組立体２０の構成要素および回路を、さらなる回路を含む加速度計２の他の構成要素と電気的に接続するように構成されてもよい。例えば、電気的なトレース２１Ａおよび２１Ｂを、取付け用パッド２９Ａおよび２９Ｂの一部にそれぞれ堆積させることができる。上部固定子１０および下部固定子３０がプルーフマス組立体２０の両側に取り付けられる場合、電気的なトレース２１は、取付け用パッド２９上の接触点を通して上部固定子１０および下部固定子３０と電気的接続を確立することができる。
【００１８】
[0023]また、プルーフマス組立体２０は、１つまたは複数のキャパシタンス・ピックオフ・プレート（例えば、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６）ならびにプルーフマス２２の上部および／または下部表面に取り付けられた１つまたは複数の力リバランスコイル（例えば、力リバランスコイル２７）を含むプルーフマス２２を含むことができる。本開示は、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６の観点から加速度計の動作を記載しているが、そのような記載は、下部キャパシタンス・ピックオフ・プレート、または上部および下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートの組合せの使用に等しく適用され得る。加速度によるプルーフマス２２の反りを測定する他の手段も、本開示によって考慮されている。
【００１９】
[0024]一部の例では、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６および上部力リバランスコイル２７Ａは、上部固定子１０と相互作用するように構成され、加速度計２に印加される加速度を測定することができる。例えば、加速度が加速度計２に印加されている動作中に、プルーフマス２２は、ヌルの位置から反れて、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６と上部固定子１０の内側対向面との間のキャパシタンス・ギャップを変化（例えば、増加または減少）させることができ、結果としてキャパシタンス測定値に変化が生じる。一部の例では、キャパシタンスの変化は、加速度計２に印加される加速度の量を決定するために使用され得る。加えてまたはあるいは、加速度計２は、キャパシタンスの変化に基づいて上部力リバランスコイル２７Ａに電流を流し、上部力リバランスコイル２７Ａが上部固定子１０の磁極片と連携してプルーフマス２２の位置をヌルの位置に維持するためのサーボとして働くように構成されてもよい。そのような例では、プルーフマス２２をヌルに維持するために上部力リバランスコイル２７Ａに印加される電流は、加速度計２に印加される加速度の量に比例し、加速度の量を決定するために使用され得る。同様に、下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートおよび下部力リバランスコイル２７Ｂは、下部固定子３０と相互作用して、加速度計２に印加される加速度を測定することができる。
【００２０】
[0025]一部の例では、力リバランスコイル２７は、プルーフマス２２の上部または下部表面に取り付けられてもよい。例えば、力リバランスコイル２７は、銅コイルから形成され、適切な技法を使用して、プルーフマス２２のそれぞれの表面の１つに取り付けられてもよい。一部の例では、力リバランスコイル２７は、コイルにさらなる支持を提供するコイル巻型（例えば、陽極処理アルミニウム巻型）を含んでもよい。そのような例では、コイル巻型は、例えば、コンプライアント・エラストマーを使用して、プルーフマス２２の表面に直接取り付けられてもよい。コンプライアント・エラストマーは、コイル巻型とプルーフマス２２の基材との間で起こり得るＴＥＣ（熱膨張係数）ミスマッチを緩和するのに役立ち得る。力リバランスコイル２７は、１つまたは複数の電気的なトレース（例えば、屈曲部２８Ｂ上の電気的なトレース２３Ｂ）によって加速度計２の他の電子部品に電気的に接続されてもよい。
【００２１】
[0026]また、プルーフマス２２は、プルーフマス２２の上部表面に形成された上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６を含む。一部の例では、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、上部固定子１０の内側対向面と協働して容量性のピックオフ・システムを実現することができる。上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、１つまたは複数の電気的なトレース（例えば、屈曲部２８Ａ上の電気的なトレース２３Ａ）によって加速度計２の他の電子部品に電気的に接続されてもよい。
【００２２】
[0027]上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、任意の適切な技法を使用して形成されてもよい。例えば、プルーフマス２２の一部は、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６を画成するためにマスクされ、続いて、例えば、化学気相堆積、物理気相堆積（例えば、電子ビーム蒸着またはスパッタリング）などを使用して、導電性材料の堆積が行われてもよい。一部の例では、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、プルーフマス２２の表面に形成されたクロムの層に続いてクロムの層上に形成された金の層を含むことができる。一部の例では、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、同一の導電性材料を使用して、電気的なトレース２１と同時に形成されてもよい。他の例では、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、同一のまたは異なる導電性材料を使用して、電気的なトレース２１とは別個に形成されてもよい。上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、ｃ形のキャパシタ・ピックオフ・プレートとして表されているが、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６は、上部固定子１０に関するキャパシタンスを測定するように構成された任意の適切な形状の形態をとることができることが考慮されている。
【００２３】
[0028]プルーフマス２２は、１つまたは複数の屈曲部２８を使用して、支持構造体２４に柔軟に接続されてもよい。一部の例では、屈曲部２８は、プルーフマス２２を支持構造体２４内部で支持することができ、プルーフマス２２が支持構造体２４によって画成された面に対して動くことを可能にする。例えば、屈曲部２８は、径方向（例えば、Ｘ軸およびＹ軸方向）には堅く、垂直方向（例えば、Ｚ軸方向）には柔軟であってもよく、それによって、屈曲部２８は、プルーフマス２２が加速度計２の加速度により、支持構造体２４によって画成された面に実質的に直交する（例えば、直交する、もしくはほぼ直交する）方向に動くことを可能にする。
【００２４】
[0029]屈曲部２８は、任意の適切な基材から形成されてもよい。例えば、屈曲部２８は、石英（ＳｉＯ２）から作られてもよい。他の例では、屈曲部２８は、シリコン材料から作られてもよい。一部の例では、屈曲部２８は、支持構造体２４およびプルーフマス２２と同一の基材を使用して形成されてもよく、それによって、３つの構成要素がモノリシック材料（例えば、単一の構造体）から形成される。例えば、プルーフマス２２、屈曲部２８、および支持構造体２４は、同一のシリコン材料または溶融石英から作られてもよい。そのような例では、プルーフマス組立体２０のプルーフマス２２、屈曲部２８、および支持構造体２４を画成する複数のフィーチャは、例えば、炭酸ガスレーザーまたは酸浴槽を使用して、モノリシック材料にエッチングされ、プルーフマス組立体２０に対する基部フィーチャを画成することができる。例えば、一部の例では、プルーフマス２２、屈曲部２８、および支持構造体２４に対する基材は、モノリシック材料の形態で（例えば、主として溶融石英またはシリコンから作られた）溶融石英またはシリコンから基本的に構成されてもよい。モノリシック材料は、プルーフマス２２、支持構造体２４、および屈曲部２８の様々なフィーチャを画成するためにフォトレジストマスクによって覆われてもよく、モノリシック材料は、余分な材料を除去し（例えば、蒸発させ）、かつプルーフマス２２、支持構造体２４、および屈曲部２８の様々な構造的フィーチャを形成するためにレーザー光にさらされてもよい。一部の例では、プルーフマス組立体２０の基部フィーチャは、モノリシック材料をシルク・スクリーン・ビニル材料またはシリコンゴム材料でマスクし、続いて、モノリシック材料を酸浴槽に浸せきさせ、余分な材料をエッチング除去することによって、モノリシック材料から形成されてもよい。
【００２５】
[0030]一部の例では、屈曲部２８は、プルーフマス２２の動きを規定する方向に相対的に薄く（例えば、支持構造体２４およびプルーフマス２２に比べて薄く）てもよい。一部の例では、屈曲部２８は、支持構造体２４によって画成される面に実質的に直交する（例えば、直交する、もしくはほぼ直交する）方向に約０．２５〜約１ミリメートルの厚さを規定することができる。
【００２６】
[0031]屈曲部２８Ａおよび２８Ｂは、プルーフマス組立体２０の屈曲部２８を横切って、ならびに支持構造体２４およびプルーフマス２２上の構成要素間で電気信号を送るように構成された１つまたは複数のそれぞれの電気的なトレース２３Ａおよび２３Ｂを含むことができる。一部の例では、電気的なトレース２３は、屈曲部２８のそれぞれの屈曲部の単一の表面（例えば、上部表面）上に形成されてもよく、または屈曲部２８の複数の表面（例えば、上部および下部表面）上に形成されてもよい。電気的なトレース２３は、プルーフマス２２（例えば、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート２６）上に置かれた回路を含む構成要素と、支持構造体２４（例えば、電気的なトレース２１）上に置かれたさらなる回路を含む他の構成要素とを電気的に接続する電気的なブリッジとして働くことができる。一部の例では、電気的なトレース２３は、電気的なトレース２１と同様の材料および技法を使用して形成されてもよい。
【００２７】
[0032]一部の例では、上部固定子１０および下部固定子３０は、それぞれの取付け用パッド２９の１つまたは複数を使用してプルーフマス組立体２０の両側に取り付けられ（例えば、クランプされ）てもよい。一部の例では、上部固定子１０および下部固定子３０は、ベリーバンド（図示せず）を使用して、プルーフマス組立体２０に固定されてもよい。そのような例では、ベリーバンドは、上部固定子１０および下部固定子３０の外面を取り囲む単一金属のフープ様の構造体から形成されてもよい。ベリーバンドは、例えば、エポキシを使用して、上部固定子１０および下部固定子３０に固定され、それによって、上部固定子１０および下部固定子３０がプルーフマス組立体２０にクランプされた後に、それらを固定する。
【００２８】
[0033]一部の例では、それぞれの上部固定子１０および下部固定子３０は、励磁リング、永久磁石、および磁極片を含むことができる。例えば、図１に示されるように、上部固定子１０は、励磁リング１２、上部永久磁石１４、および磁極片１６を含み、下部固定子３０は、励磁リング３２、下部永久磁石３４、および磁極片３６を含む。各励磁リングは、プルーフマス組立体２０に面する内側対向面（例えば、内側対向面１８および３８）を含むことができる。それぞれの上部固定子１０および下部固定子３０の内側対向面１８および３８は、プルーフマス組立体２０の一部と相互作用することができる（例えば、結合されてもよい）。例えば、上部固定子１０の内側対向面１８は、プルーフマス組立体２０の上部表面と相互作用することができ、下部固定子３０の内側対向面３８は、プルーフマス組立体２０の下部表面と相互作用することができる。励磁リング１２および３２のそれぞれは、例えば、インバー、スーパインバーなどを含む任意の適切な材料から作られてもよい。インバーは、セ氏１度（℃）当たり約２ｐｐｍの比較的低いＴＥＣ(熱膨張係数）を有することができ、それによって上部固定子１０および下部固定子３０と、プルーフマス組立体２０を形成するために使用される基材（例えば、約０．５５ｐｐｍ／℃のＴＥＣを有する溶融石英）との間の両立性の態様を改善することができる。一部の例では、各永久磁石の第１の端部は、それぞれの励磁リングに結合されてもよく、各永久磁石の第２の端部は、磁極片に結合されてもよい。一部の例では、固定子１０または３０の少なくとも１つは、複数の電気的なピンを含むことができる。例えば、図１に示されるように、上部固定子１０は、電気的なピン１１Ａ〜１１Ｃ（総称して、「電気的なピン１１」）を含む。３つの電気的なピン１１に関して示されているが、上部固定子１０は、さらなるまたはより少ない電気的なピン１１を含んでもよい。電気的なピン１１は、コントローラ５０に結合されてもよく、コントローラ５０と、上部固定子１０、プルーフマス組立体２０、下部固定子３０、またはそれらの任意の組合せとの間で電気信号を送ることができる。
【００２９】
[0034]加速度計２は、コントローラ５０を含むことができる。コントローラ５０は、少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。少なくとも１つのプロセッサは、１つまたは複数のデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルロジックアレイ（ＦＰＧＡ）、または等価な集積化されたもしくはディスクリートの論理回路、あるいはそれらの組合せを含むことができる。本明細書に記載されるコントローラおよびプロセッサに起因する機能は、ハードウェアデバイスによって提供されてもよく、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアまたはそれらの任意の組合せとして具現化されてもよい。一部の例では、コントローラ５０は、貫通孔５１Ａ〜５１Ｃ（総称して、「貫通孔５１」）を含むことができる。貫通孔５１は、コントローラ５０が上部固定子１０、プルーフマス組立体２０、下部固定子３０、またはそれらの任意の組合せとの間で電気信号を送受信することができるように、上部固定子１０の電気的なピン１１を受けることができる。
【００３０】
[0035]コントローラ５０は、加速度計が加速度を受けるとき、プルーフマス２２をヌルの位置に維持するように構成されてもよい。例えば、加速度計の加速度による力は、プルーフマス２２を変位させようとする。コントローラ５０は、力リバランスコイル２７が上部永久磁石１４および下部永久磁石３４と相互作用して、プルーフマス２２のヌルの位置を維持するために必要な反対の力を提供することができるように、力リバランスコイル２７に電流を分配することができる。プルーフマス２２をヌルの位置に戻すことによって、コントローラ５０は、ピックオフとのキャパシタンス差をゼロに駆動することができる。
【００３１】
[0036]コントローラ５０は、力リバランスコイル２７に電流を分配するように構成されてもよい。例えば、コントローラ５０は、上部力リバランスコイル２７Ａに第１の電流量、および下部力リバランスコイル２７Ｂに第２の電流量を分配することができる。例えば、コントローラ５０は、上部力リバランスコイル２７Ａに半分の電流、および下部力リバランスコイル２７Ｂに半分の電流を分配することができる。これらの例では、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配と等しい場合、上部力リバランスコイル２７Ａを通る電流の流れによって、上部永久磁石１４によって生成される磁束を、下部力リバランスコイル２７Ｂを通る電流の流れの結果として下部永久磁石３４によって生成される磁束の変化（例えば、減少）と大きさが等しく、符号が反対の量だけ変化させる（例えば、増加させる）ことができる。したがって、磁束の正味の変化は、ゼロに等しくてもよく、目盛係数は、そのままであってもよい。
【００３２】
[0037]しかしながら、一部の例では、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配は、下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配と等しくない。これらの例では、上部力リバランスコイル２７Ａを通る電流の流れが下部力リバランスコイル２７Ｂを通る電流の流れと等しい場合、上部永久磁石１４によって生成される磁束の変化の大きさは、下部永久磁石３４によって生成される磁束の変化の大きさと等しくないことがある。それぞれの永久磁石１４、３４に対する磁束の変化が等しくない場合、磁束の正味の変化はゼロに等しくならず、目盛係数は、加速度計２が加速度を受けるとともに変化することがある。
【００３３】
[0038]一部の例では、コントローラ５０は、力リバランスコイル２７に電流を不均一に分配するように構成されてもよい。言いかえれば、上部力リバランスコイル２７Ａに印加される電流量は、下部力リバランスコイル２７Ｂに印加される電流量と異なってもよい。例えば、コントローラ５０は、上部力リバランスコイル２７Ａに第１の電流量を分配し、下部力リバランスコイル２７Ｂに第２の異なる電流量を分配することができる。一部の例では、コントローラ５０は、より大きな局所ループ勾配を有する永久磁石に関連付けられた力リバランスコイル２７に直列に接続された抵抗器を含んでもよい。例えば、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも大きい場合、コントローラ５０は、コントローラ５０が下部力リバランスコイル２７Ｂに分配する電流量に比べてより少ない電流を上部力リバランスコイル２７Ａに分配するために、上部力リバランスコイル２７Ａに直列に結合された抵抗器を含むことができる。同様に、下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配が上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配よりも大きい場合、コントローラ５０は、コントローラ５０が上部力リバランスコイル２７Ａに分配する電流量に比べてより少ない電流を下部力リバランスコイル２７Ｂに分配するために、下部力リバランスコイル２７Ｂに直列に結合された抵抗器を含むことができる。
【００３４】
[0039]上部永久磁石１４および下部永久磁石３４が異なる局所ループ勾配を有する場合、上部力リバランスコイル２７Ａおよび下部力リバランスコイル２７Ｂに異なる電流量を分配することによって、上部永久磁石１４によって生成された磁束の変化は、下部永久磁石３４によって生成された磁束の変化と大きさが等しく、符号が反対となり得る。したがって、加速度計２が加速度を受けるとき、磁束の正味の変化は、ゼロに等しく、またはほぼゼロに等しくてもよい。磁束の正味の変化をゼロに等しく、またはほぼゼロに等しくすることによって、コントローラ５０は、加速度計２が加速度を受けるときに、目盛係数の変化を低減させる、もしくはなくすことができ、それによってコントローラ５０がより正確に加速度を決定することができる。
【００３５】
[0040]図２Ａ〜図２Ｂは、例示的な加速度計の例示的な磁石に対応する例示的なＢＨ曲線を示すグラフである。図２Ａは、第１の局所ループ勾配ＭＬＳ１を有する磁石に対応するＢＨ曲線を示す。図２Ｂは、第２の局所ループ勾配ＭＬＳ２を有する磁石に対応するＢＨ曲線を示す。例示のみを目的として、図２Ａに示されるＢＨ曲線によって特徴付けられる磁石については、図１に示されるような上部永久磁石１４を参照して記載され、図２Ｂに示されるＢＨ曲線によって特徴付けられる磁石については、図１に示されるような下部永久磁石３４を参照して記載される。
【００３６】
[0041]一部の例では、図１の加速度計２が静止している場合、上部永久磁石１４は、ＢＨ曲線上の点Ｏ１で動作することができ、下部永久磁石３４は、ＢＨ曲線上の点Ｏ４で動作することができる。加速度計２が加速度を受けるとき、コントローラ５０は、上部永久磁石１４および下部永久磁石３４によって生成される磁束に変化を引き起こすために、上部力リバランスコイル２７Ａおよび下部力リバランスコイル２７Ｂに電流を分配することができる。コントローラ５０は、第１の永久磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配ＭＬＳ１、および第２の永久磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配ＭＬＳ２に基づいて、それぞれの力リバランスコイル２７に電流を分配することができる。例えば、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配ＭＬＳ１は、下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配ＭＬＳ２よりも大きい。したがって、図２Ａおよび図２Ｂによって示される例では、各永久磁石の磁束に等しい変化量ΔＢを生成するために、コントローラ５０は、上部永久磁石１４に関連付けられたＢＨ曲線のＸ軸における変化（図２Ａ）に比べて、下部永久磁石３４に関連付けられたＢＨ曲線のＸ軸における変化（図２Ｂ）をより大きくすることができる。
【００３７】
[0042]上部永久磁石１４に関連付けられたＢＨ曲線のＸ軸における変化（図２Ａ）は、上部永久磁石１４に関連付けられた力リバランスコイル（例えば、上部力リバランスコイル２７Ａ）に印加される電流の変化に基づいてもよい。同様に、下部永久磁石３４に関連付けられたＢＨ曲線のＸ軸における変化（図２Ｂ）は、下部永久磁石３４に関連付けられた力リバランスコイル（例えば、下部力リバランスコイル２７Ｂ）に印加される電流の変化に基づいてもよい。したがって、コントローラ５０は、上部永久磁石１４に関連付けられたＢＨ曲線のＨ軸における変化を引き起こすために上部力リバランスコイル２７Ａに電流を分配することができ、下部永久磁石３４に関連付けられたＢＨ曲線のＨ軸における変化を引き起こすために下部力リバランスコイル２７Ｂに電流を分配することができる。例えば、コントローラ５０は、上部力リバランスコイル２７Ａに第１の電流量を、および下部力リバランスコイル２７Ｂに第２の異なる（例えば、より大きな）電流量を分配することができる。図２Ａに示されるように、上部力リバランスコイル２７Ａに第１の電流量を分配することによって、上部永久磁石１４をＢＨ曲線の点Ｏ２で動作させることができる。言いかえれば、上部永久磁石１４によって生成された磁束の量は、磁束レベルＢ１から磁束レベルＢ２へ、ΔＢだけ変化することができる。同様に、図２Ｂで示されるように、第２の異なる電流量を下部力リバランスコイル２７Ｂに分配することによって、下部永久磁石３４をＢＨ曲線の点Ｏ３で動作させることができる。言いかえれば、下部永久磁石３４によって生成された磁束の量は、磁束レベルＢ２から磁束レベルＢ１へ、ΔＢだけ変化することができる。したがって、それぞれの永久磁石に関連付けられたそれぞれの力リバランスコイルそれぞれに異なる電流量を流す（したがって、それぞれのＢＨ曲線のＸ軸に沿って異なる量を移動させる）ことによって、上部永久磁石１４によって生成された磁束の変化は、下部永久磁石３４によって生成された磁束の変化と大きさが等しく、符号が反対となることができる。
【００３８】
[0043]図３は、図１の加速度計２に対応することができる例示的な加速度計３００を示す概念的なブロック図である。加速度計３００は、図１のコントローラ５０およびプルーフマス組立体２０にそれぞれ対応することができるコントローラ３５０およびプルーフマス組立体３２０を含むことができる。コントローラ３５０は、伝達関数３０２、切替えデバイス３０４、分流器３０６、スイッチ３０８、および加算ブロック３１２を含むことができる。プルーフマス組立体は、上部力リバランスコイル３２７Ａおよび下部力リバランスコイル３２７Ｂ（総称して、「力リバランスコイル３２７」）を含むことができる。一部の例では、加速度計３００、コントローラ３５０、および／またはプルーフマス組立体３２０は、さらなるもしくはより少ない構成要素を含んでもよい。例えば、図１に示されるように、加速度計３００は、上部永久磁石１４および下部永久磁石３４を含んでもよい。同様に、図１に示されるように、プルーフマス組立体３２０は、上部および下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートを含んでもよい。
【００３９】
[0044]一部の例では、上部および下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスは、加速度計３００が加速度を受けるときに変化することができる。例えば、キャパシタンスがもはや等しくならないように、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスが増加してもよく、下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスが減少してもよい。コントローラ３５０は、上部および下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスが等しくないことを示す入力を受け取ることができる。上部永久磁石１４および下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配が等しい場合、コントローラ３５０は、伝達関数３０２を使用して、上部力リバランスコイル３２７Ａおよび下部力リバランスコイル３２７Ｂに等量の電流を出力することができる。上部力リバランスコイル３２７Ａおよび下部力リバランスコイル３２７Ｂは、図１の上部永久磁石１４および下部永久磁石３４とそれぞれ相互作用して、磁束の変化を生成し、プルーフマス組立体３２０をヌルの位置に戻すことができる。
【００４０】
[0045]一部の例では、上部永久磁石１４および下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配は、等しくないことがある。コントローラ３５０は、上部永久磁石１４および下部永久磁石３４のそれぞれに関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。一部の例では、加速度計３００が加速度を受けている間に、コントローラ３５０は、特定の永久磁石（例えば、上部永久磁石１４）に対応する特定の力リバランスコイル（例えば、上部力リバランスコイル３２７Ａ）に電流を分配することができ、他の力リバランスコイルに電流を分配することをやめることができる。コントローラ３５０は、切替えデバイス３０４およびスイッチ３０８を介して力リバランスコイル３２７への電流の流れを制御することができる。例えば、コントローラ３５０は、電流が分流器３０６を介して力リバランスコイル３２７に流れないようにスイッチ３０８を開けることができる。
【００４１】
[0046]一部の例では、切替えデバイス３０４は、コントローラ３５０が、上部力リバランスコイル３２７Ａに対するスイッチを閉じることによって上部力リバランスコイル３２７Ａに電流をすべて流すことができるように、および下部力リバランスコイル３２７Ｂに結合されたスイッチを開けることによって下部力リバランスコイル３２７Ｂへの電流を抑制することができるように、複数のスイッチを含む。したがって、コントローラ３５０は、切替えデバイス３０４の第１のスイッチを閉じることによって、（上部永久磁石１４に関連付けられていてもよい）上部力リバランスコイル３２７Ａに電流を流すことができ、切替えデバイス３０４の第２のスイッチを開けることによって、電流が（下部永久磁石３４に関連付けられていてもよい）下部力リバランスコイル３２７Ｂに流れないようにすることができる。他の例では、切替えデバイス３０４は、上部力リバランスコイル３２７Ａまたは下部力リバランスコイル３２７Ｂに切替えデバイス３０４を交互に結合することができる単一のスイッチを含む。したがって、コントローラ３５０は、スイッチを第１の位置から第２の位置へトグルさせることによって、上部力リバランスコイル３２７Ａに電流を流すことができ、このスイッチによって、切替えデバイス３０４を上部力リバランスコイル３２７Ａに結合し、切替えデバイス３０４を下部力リバランスコイル３２７Ｂから切り離すことができる。
【００４２】
[0047]上部力リバランスコイル３２７Ａが電流をすべて受け取ることに応答して、上部力リバランスコイル３２７Ａおよび上部永久磁石１４は、プルーフマスをヌルの位置に戻すことができる磁束を生成することができる。プルーフマスの位置が変化するとともに、キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスは、変化することができる。キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスが変化すると、プルーフマスがヌルの位置に戻り、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスが下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスと等しくなるまで、キャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流が変化することができる。コントローラ３５０は、キャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取ることができる。プルーフマスがヌルの位置に戻ることに応答して、コントローラ３５０は、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。例えば、コントローラ３５０は、上部力リバランスコイル３２７Ａが受け取った電流を上部キャパシタンス・ピックオフ・プレートからの出力電流と比較することによって、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。例えば、コントローラ３５０は、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレートからの出力電流に対する上部力リバランスコイル３２７Ａが受け取った電流をプロットして、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。
【００４３】
[0048]特定の永久磁石（例えば、上部永久磁石１４）に関連付けられた局所ループ勾配の決定に応じて、コントローラ３５０は、他の永久磁石（例えば、下部永久磁石３４）に関連付けられた局所ループ勾配を決定するように構成されてもよい。例えば、コントローラ３５０は、加速度計３００が加速度を受けている間に、下部永久磁石３４に関連付けられ得る下部力リバランスコイル３２７Ｂに電流をすべて流すことができる。コントローラ３５０は、上部力リバランスコイル３２７Ａに電流を流すことに関連して上記された方法と同様のやり方で下部力リバランスコイル３２７Ｂに電流を流すことができる。例えば、コントローラ３５０は、切替えデバイス３０４のスイッチを第１の位置から第２の位置へトグルさせて、切替えデバイス３０４を下部力リバランスコイル３２７Ｂに結合し、切替えデバイス３０４を上部力リバランスコイル３２７Ａから切り離すことができる。他の例では、コントローラ３５０は、電流が上部力リバランスコイル３２７Ａに流れるのを防ぐように切替えデバイス３０４の第１のスイッチを開くことができ、電流がすべて下部力リバランスコイル３２７Ｂに流れることができるように第２のスイッチを閉じることができる。
【００４４】
[0049]下部力リバランスコイル３２７Ｂが電流をすべて受け取ることに応答して、下部力リバランスコイル３２７Ｂおよび下部永久磁石３４は、プルーフマスをヌルの位置に戻すことができる磁束を生成することができる。プルーフマスの位置が変化するとともに、キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスは、変化することができる。キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスが変化すると、プルーフマスがヌルの位置に戻り、上部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスが下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートのキャパシタンスと等しくなるまで、キャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流が変化することができる。コントローラ３５０は、キャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取ることができる。プルーフマスがヌルの位置に戻ることに応答して、コントローラ３５０は、下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。例えば、コントローラ３５０は、下部力リバランスコイル３２７Ｂが受け取った電流を下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートからの出力電流と比較することによって、下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。例えば、コントローラ３５０は、下部キャパシタンス・ピックオフ・プレートからの出力電流に対する下部力リバランスコイル３２７Ｂが受け取った電流をプロットして、下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。
【００４５】
[0050]一部の例では、上部永久磁石１４および下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配は、ＢＨ曲線テスターを使用することによって決定されてもよい。例えば、ＢＨ曲線テスターは、局所ループ勾配を直接測定するために使用され得るコイルおよびホール効果センサを含むことができる。一部の例では、コントローラ３５０は、局所ループ勾配ではなく、上部永久磁石１４および下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配の比を決定することができる。コントローラ３５０は、上部力リバランスコイル３２７Ａへの電流量および／または下部力リバランスコイル３２７Ｂへの電流量を変えるように構成されてもよい。コントローラ３５０は、キャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流をモニターすることができる。コントローラ３５０は、上部および下部永久磁石に関連付けられた局所ループ勾配の比がキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を最小化する電流の比に等しくなるように、またはほぼ等しくなるよう決定することができる。
【００４６】
[0051]一部の例では、コントローラ３５０は、切替えデバイス３０４の１つまたは複数のスイッチを開くことができ、電流が分流器３０６を経由するようにスイッチ３０８を閉じることができる。上部力リバランスコイル３２７Ａおよび下部力リバランスコイル３２７Ｂは、分流器３０６を介して並列に結合されてもよい。コントローラ３５０の分流器３０６は、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配および下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配に基づいて、第１の電流量を上部力リバランスコイル３２７Ａに、第２の異なる電流量を下部力リバランスコイル３２７Ｂに分配することができる。例えば、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも小さい場合、分流器３０６は、下部永久磁石３４に分配されるよりもより多くの電流を上部永久磁石１４に分配することができる。同様に、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも大きい場合、分流器３０６は、下部永久磁石３４に分配されるよりもより少ない電流を上部永久磁石１４に分配することができる。
【００４７】
[0052]分流器３０６は、上部力リバランスコイル３２７Ａまたは下部力リバランスコイル３２７Ｂのどちらかに電気的に結合された少なくとも１つの抵抗器（または抵抗器アレイ）を含むことができる。一部の例では、どの力リバランスコイル３２７が抵抗器に結合されるかは、上部永久磁石１４および下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配に基づいてもよい。例えば、抵抗器は、より大きな局所ループ勾配を有するそれぞれの永久磁石に関連付けられた力リバランスコイル３２７に結合されてもよい。例えば、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも大きい場合、上部力リバランスコイル３２７Ａは、磁束の変化を生成するために、下部力リバランスコイル３２７Ｂによって同じ磁束の変化量を生成するために使用される電流量と比較して、より少ない電流を使用することができる。したがって、本例では、抵抗器は、上部力リバランスコイル３２７Ａに直列に接続されてもよい。分流器３０６は、抵抗器の抵抗値に基づいて力リバランスコイル３２７に異なる電流量を分配することができる。例えば、分流器３０６が力リバランスコイル３２７の１つに直列に接続された抵抗器を含み、他の力リバランスコイルには直列に接続された抵抗器を含んでいないため、分流器３０６は、加速度計３００が加速度を受けている間、上部力リバランスコイル３２７Ａに第１の電流量を分配し、下部力リバランスコイル３２７Ｂに第２の異なる電流量を分配することができる。抵抗器の抵抗値が大きいほど、分流器３０６は、分流器３０６が下部力リバランスコイル３２７Ｂに分配する電流量に比べて、より少ない電流を上部力リバランスコイル３２７Ａに分配することができる。
【００４８】
[0053]他の例では、分流器３０６は、上部力リバランスコイル３２７Ａに電気的に結合された第１の抵抗値を有する第１の抵抗器（または第１の抵抗器アレイ）、および下部力リバランスコイル３２７Ｂに電気的に結合された第２の異なる抵抗値を有する第２の抵抗器（または抵抗器アレイ）を含むことができる。一部の例では、どの力リバランスコイル３２７が第１の抵抗器に接続されるか、およびどの力リバランスコイル３２７が第２の抵抗器に接続されるかは、それぞれの永久磁石１４、３４に関連付けられた局所ループ勾配に基づいてもよい。例えば、より大きな抵抗値を有する抵抗器は、より大きな局所ループ勾配を有するそれぞれの永久磁石に関連付けられた力リバランスコイル３２７に結合されてもよい。例えば、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも大きい場合、上部力リバランスコイル３２７Ａは、磁束の変化を生成するために、下部力リバランスコイル３２７Ｂによって同じ磁束の変化量を生成するために使用される電流量と比較して、より少ない電流を使用することができる。したがって、本例では、第１の抵抗器は、上部力リバランスコイル３２７Ａに直列に結合されてもよく、下部力リバランスコイル３２７Ｂに直列に結合された第２の抵抗器よりも大きな抵抗値を有することができる。
【００４９】
[0054]分流器３０６は、第１の抵抗器および第２の抵抗器の抵抗値に基づいて力リバランスコイル３２７に異なる電流量を分配することができる。例えば、分流器３０６が力リバランスコイル３２７の１つに直列に接続された第１の抵抗値を有する第１の抵抗器、および他の力リバランスコイルに直列に接続された第２の異なる抵抗値を有する第２の抵抗器を含んでいるため、分流器３０６は、加速度計３００が加速度を受けている間、上部力リバランスコイル３２７Ａに第１の電流量を分配し、下部力リバランスコイル３２７Ｂに第２の異なる電流量を分配することができる。したがって、より大きな抵抗値を有する抵抗器に結合された力リバランスコイル３２７は、より小さな抵抗値を有する抵抗器に結合された力リバランスコイル３２７よりも少ない電流を受け取ることができる。その結果、分流器３０６は、分流器３０６が下部力リバランスコイル３２７Ｂに分配する電流量に比べてより少ない電流を上部力リバランスコイル３２７Ａに分配することができる。
【００５０】
[0055]コントローラ３５０は、加算ブロック３１２を含むことができる。加算ブロック３１２は、上部力リバランスコイル３２７Ａを通って流れる第１の電流量と下部力リバランスコイル３２７Ｂを通って流れる第２の電流量との和を表わす。
【００５１】
[0056]図４は、例示的な加速度計の例示的な制御回路４００を示す回路図である。制御回路４００は、電流源ＩＳ、分流器４０６、および第２の力リバランスコイル４２７Ｂに並列に接続された第１の力リバランスコイル４２７Ａ（総称して、「力リバランスコイル４２７」）を含むことができる。分流器４０６は、図３に示されるようなコントローラ３５０の分流器３０６に対応してもよい。一部の例では、図４に示されるように、分流器４０６は、第１の力リバランスコイル４２７Ａに直列に接続された抵抗器Ｒ１を含む。第１の力リバランスコイル４２７Ａは、ＲＣ１によって示される抵抗値を含むことができ、第２の力リバランスコイル４２７Ｂは、ＲＣ２によって示される抵抗値を含むことができる。
【００５２】
[0057]電流源ＩＳは、分流器４０６に合計電流ＩＴを供給することができる。分流器４０６は、電流源ＩＳから電流ＩＴを受け取ることができ、この電流ＩＴを第１の電流量Ｉ１と第２の電流量Ｉ２とに分割することができる。例えば、分流器４０６は、第１の力リバランスコイル４２７Ａに第１の電流量Ｉ１を分配し、第２の力リバランスコイル４２７Ｂに第２の電流量Ｉ２を分配することができる。分流器４０６は、抵抗器Ｒ１の抵抗値、第１の力リバランスコイル４２７Ａの抵抗値ＲＣ１、および第２の力リバランスコイル４２７Ｂの抵抗値ＲＣ２に基づいて力リバランスコイル４２７に電流を分配することができる。一部の例では、抵抗器Ｒ１の抵抗値は、第１の力リバランスコイル４２７Ａに関連付けられた第１の局所ループ勾配、および第２の力リバランスコイル４２７Ｂに関連付けられた第２の局所ループ勾配に基づいてもよい。例えば、以下の式によって示されるように、抵抗器Ｒ１の抵抗値は、電流Ｉ１の電流Ｉ２に対する比が第１の局所ループ勾配と第２の局所ループ勾配の比に反比例するように選ばれてもよい。例えば、電流Ｉ１の電流Ｉ２に対する比は、式１によって示されるように、第１の局所ループ勾配と第２の局所ループ勾配の逆比に等しくても、またはほぼ等しくてもよい。
式１：
【数１】
2017219535.tif 000003
【００５３】
[0058]Ｒ１およびＲＣ１全体にわたる電圧降下は、ＲＣ２全体にわたる電圧降下と等しいため、制御回路４００は、式２によって表わされてもよい。
式２：Ｉ１（Ｒ１＋ＲＣ１）＝Ｉ２（ＲＣ２）
式２は、式３によって示されるように、Ｒ１を解くために書き直されてもよい。
式３：
【数２】
2017219535.tif 000004
【００５４】
[0059]電流Ｉ１の電流Ｉ２に対する比に、第１の局所ループ勾配の第２の局所ループ勾配に対する比を代入することによって、式４が得られる。
式４：
【数３】
2017219535.tif 000005
したがって、ＲＣ１およびＲＣ２が分かっているため、抵抗器Ｒ１の抵抗値が計算され得て、図３を参照して上で論じたように、コントローラ３５０は、第１の永久磁石および第２の永久磁石に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。
【００５５】
[0060]一部の例では、ＲＣ１＝２６オーム、ＲＣ２＝２６オーム、および比が
【数４】
2017219535.tif 000006
の場合、Ｒ１は、式５によって計算され得る。
式５：
【数５】
2017219535.tif 000007
オーム。
一部の例では、Ｒ１の抵抗値が抵抗器Ｒ１’によって近似され得るように、抵抗値Ｒ１と正確に等しい抵抗値を有する抵抗器を選ぶことが可能でない場合がある。例えば、一部の例では、Ｒ１は、１．３７オームに等しい抵抗値を有する抵抗器Ｒ１’によって近似されてもよい。式２でＲ１に抵抗値Ｒ１’を、Ｒ１’、ＲＣ１およびＲＣ２に抵抗値を代入することによって、式６が得られる。
式６：
【数６】
2017219535.tif 000008
式１に式６を代入することによって、
式７：
【数７】
2017219535.tif 000009
と示される。
したがって、式７によって示されるように、第１の力リバランスコイル４２７Ａに直列に抵抗器Ｒ１’を加えることによって、（第１の力リバランスコイルに分配される）第１の電流量の（第２の力リバランスコイルに分配される）第２の電流量に対する比は、第１の局所ループ勾配の第２の局所ループ勾配に対する逆比に等しく、またはほぼ等しく（プラスまたはマイナス０．０１に）なることができる。
【００５６】
[0061]一部の例では、抵抗器Ｒ１の抵抗値は、少なくとも１つの取付け用パッド２９の抵抗値、少なくとも１つの電気的なトレース２１もしくは電気的なトレース２３の抵抗値、またはそれらの組合せにさらに基づいてもよい。例えば、図１を参照すると、コントローラ５０は、取付け用パッド２９Ｂ、電気的なトレース２１Ｂ、および電気的なトレース２３Ｂを介して上部力リバランスコイル２７Ａに電気的に結合されてもよい。したがって、第１の電流量は、上部力リバランスコイル２７Ａに達する前に、抵抗器Ｒ１、取付け用パッド２９Ｂ、電気的なトレース２１Ｂ、および電気的なトレース２３Ｂを通って流れることができる。同様に、第２の電流量は、下部力リバランスコイル２７Ｂに達する前に、プルーフマス組立体２０の底面の取付け用パッドおよび少なくとも１つの電気的なトレースを通って流れることができる。上部力リバランスコイル２７Ａを含む回路が下部力リバランスコイル２７Ｂを含む回路に並列に接続されてもよいため、回路全体にわたる電圧降下は、等しくてもよい。したがって、一部の例では、電圧降下は、式８によって示され得て、ここで、ＲＸ１は、取付け用パッドまたは電気的なトレースの少なくとも１つの抵抗値を表わし、ＲＸ２は、取付け用パッドまたは電気的なトレースの少なくとも１つの抵抗値を表わす。
式８：Ｉ１（Ｒ１＋ＲＣ１＋ＲＸ１）＝Ｉ２（ＲＣ２＋ＲＸ２）
式８は、Ｒ１を解くために上記の方法と同様のやり方で再整理されてもよい。
【００５７】
[0062]図５は、例示的な加速度計の例示的な制御回路を示す回路図である。制御回路５００は、電流源ＩＳ、分流器５０６、および第２の力リバランスコイル５２７Ｂに並列に接続された第１の力リバランスコイル５２７Ａ（総称して、「力リバランスコイル５２７」）を含むことができる。分流器５０６は、図３に示されるようなコントローラ３５０の分流器３０６に対応してもよい。一部の例では、図５に示されるように、分流器５０６は、第１の力リバランスコイル５２７Ａに直列に接続された第１の抵抗器Ｒ１、および第２の力リバランスコイル５２７Ｂに直列に接続された第２の抵抗器Ｒ２を含む。第１の力リバランスコイル５２７Ａは、ＲＣ１によって示される抵抗値を含むことができ、第２の力リバランスコイル５２７Ｂは、ＲＣ２によって示される抵抗値を含むことができる。
【００５８】
[0063]電流源ＩＳは、分流器５０６に合計電流ＩＴを供給することができる。分流器５０６は、電流源ＩＳから電流ＩＴを受け取り、この電流ＩＴを第１の電流量Ｉ１と第２の電流量Ｉ２とに分割することができる。例えば、分流器５０６は、第１の力リバランスコイル５２７Ａに第１の電流量Ｉ１を、第２の力リバランスコイル５２７Ｂに第２の電流量Ｉ２を分配することができる。分流器５０６は、抵抗器Ｒ１の抵抗値、抵抗器Ｒ２の抵抗値、第１の力リバランスコイル５２７Ａの抵抗値ＲＣ１、および第２の力リバランスコイル５２７Ｂの抵抗値ＲＣ２に基づいて力リバランスコイル５２７に電流を分配することができる。一部の例では、抵抗器Ｒ１の抵抗値および抵抗器Ｒ２の抵抗値は、第１の力リバランスコイル５２７Ａに関連付けられた第１の局所ループ勾配、および第２の力リバランスコイル５２７Ｂに関連付けられた第２の局所ループ勾配に基づいてもよい。例えば、以下の式によって示されるように、抵抗器Ｒ１の抵抗値および抵抗器Ｒ２の抵抗値は、電流Ｉ１の電流Ｉ２に対する比が第１の局所ループ勾配と第２の局所ループ勾配の比に反比例するように選ばれてもよい。例えば、電流Ｉ１の電流Ｉ２に対する比は、式９によって示されるように、第１の局所ループ勾配の第２の局所ループ勾配に対する逆比と等しくても、またはほぼ等しくてもよい。
式９：
【数８】
2017219535.tif 000010
【００５９】
[0064]Ｒ１およびＲＣ１全体にわたる電圧降下がＲ２およびＲＣ２全体にわたる電圧降下と等しいため、制御回路５００は、式１０によって表わされ得る。
式１０：Ｉ１（Ｒ１＋ＲＣ１）＝Ｉ２（Ｒ２＋ＲＣ２）
式１０は、Ｒ１を解くために式１１によって示されるように書き直されてもよい。
式１１：
【数９】
2017219535.tif 000011
【００６０】
[0065]第１の局所ループ勾配の第２の局所ループ勾配に対する比を電流Ｉ１の電流Ｉ２に対する比に代入することによって、式１２が得られる。
式１２：
【数１０】
2017219535.tif 000012
Ｒ２は、なんらかの任意の抵抗として選ばれてもよい。したがって、説明を容易にするために、Ｒ２は、１オームであると仮定される。したがって、Ｒ２、ＲＣ１およびＲＣ２が分かっているため、抵抗器Ｒ１の抵抗値が計算され得て、図３を参照して上で論じたように、コントローラ３５０は、第１の永久磁石および第２の永久磁石に関連付けられた局所ループ勾配を決定することができる。
【００６１】
[0066]一部の例では、Ｒ２＝１オーム、ＲＣ１＝２６オーム、ＲＣ２＝２６オーム、および比が
【数１１】
2017219535.tif 000013
の場合、Ｒ１は、式１３によって計算され得る。
式１３：
【数１２】
2017219535.tif 000014
オーム。
一部の例では、Ｒ１の抵抗値が抵抗値Ｒ１’を有する抵抗器によって近似され得るように、抵抗値Ｒ１と正確に等しい抵抗値を有する抵抗器を選ぶことが可能でない場合がある。例えば、一部の例では、Ｒ１は、２．４２オームに等しい抵抗値を有する抵抗器Ｒ１’によって近似されてもよい。式１０でＲ１に抵抗値Ｒ１’を、Ｒ１’、ＲＣ１およびＲＣ２に抵抗値を代入することによって、式１４が得られる。
式１４：
【数１３】
2017219535.tif 000015
式９に式１４を代入することによって、
式１５：
【数１４】
2017219535.tif 000016
と示される。
したがって、式１５によって示されるように、第１の力リバランスコイル５２７Ａに直列に第１の抵抗器Ｒ１’を、および第２の力リバランスコイル５２７Ｂに直列に第２の抵抗器Ｒ２を加えることによって、（第１の力リバランスコイルに分配される）第１の電流量の（第２の力リバランスコイルに分配される）第２の電流量に対する比は、第１の局所ループ勾配の第２の局所ループ勾配に対する逆比に等しく、またはほぼ等しく（プラスまたはマイナス０．０１に）なることができる。一部の例では、第２の力リバランスコイル５２７Ｂに直列に第２の抵抗器Ｒ２を加えることによって、第１の力リバランスコイル５２７Ａに直列に単一の抵抗器Ｒ１（またはＲ１’）のみを使用する場合と比較して、力リバランスコイル５２７に分配される電流の分解能を向上させることができる。力リバランスコイル５２７に分配される電流の分解能を向上させることによって、加速度計は、より正確に加速度を決定することができる。
【００６２】
[0067]一部の例では、抵抗器Ｒ１の抵抗値は、少なくとも１つの取付け用パッド２９の抵抗値、少なくとも１つの電気的なトレース２１または電気的なトレース２３の抵抗値、あるいはそれらの組合せにさらに基づいてもよい。例えば、図１を参照すると、コントローラ５０は、取付け用パッド２９Ｂ、電気的なトレース２１Ｂ、および電気的なトレース２３Ｂを介して上部力リバランスコイル２７Ａに電気的に結合されてもよい。したがって、第１の電流量は、上部力リバランスコイル２７Ａに達する前に、抵抗器Ｒ１、取付け用パッド２９Ｂ、電気的なトレース２１Ｂ、および電気的なトレース２３Ｂを通って流れることができる。同様に、第２の電流量は、下部力リバランスコイル２７Ｂに達する前に、プルーフマス組立体２０の底面上の取付け用パッドおよび少なくとも１つの電気的なトレースを通って流れることができる。上部力リバランスコイル２７Ａを含む回路が下部力リバランスコイル２７Ｂを含む回路に並列に接続されてもよいため、回路全体にわたる電圧降下は、等しくてもよい。したがって、一部の例では、電圧降下は、式１６によって示されてもよく、ここで、ＲＸ１は、取付け用パッドまたは電気的なトレースの少なくとも１つの抵抗値を表わし、ＲＸ２は、取付け用パッドまたは電気的なトレースの少なくとも１つの抵抗値を表わす。
式１６：Ｉ１（Ｒ１＋ＲＣ１＋ＲＸ１）＝Ｉ２（Ｒ２＋ＲＣ２＋ＲＸ２）
式１６は、Ｒ１を解くために上記の方法と同様のやり方で再整理されてもよい。
【００６３】
[0068]図６は、本開示による加速度計を動作させるための例示的な技法を示す流れ図である。説明を容易にするために、図６の例示的な技法について図１の加速度計２を同時に参照して記載される。しかしながら、本技法は、任意の加速度計に関して使用されてもよい。
【００６４】
[0069]一部の例では、コントローラ５０は、第１のコイルに第１の電流量を分配し（６２）、第２のコイルに第２の電流量を分配することができる（６４）。例えば、コントローラ５０は、上部力リバランスコイルに第１の電流量を分配し、下部力リバランスコイルに第２の異なる電流量を分配することができる。例えば、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも大きい場合、このことは、上部永久磁石１４にある量の磁束の変化を生成させるために、下部永久磁石３４に同じ大きさの磁束の変化を生成させるために使用される電流量と比較して、より少ない電流が使用されてもよいことを示すことができる。したがって、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも大きい場合、コントローラ５０は、上部力リバランスコイル２７Ａに直列に結合された抵抗器を含むことができ、上部力リバランスコイル２７Ａに第１の電流量を、および下部力リバランスコイル２７Ｂに第２のより大きな電流量を分配することができる。同様に、上部永久磁石１４に関連付けられた局所ループ勾配が下部永久磁石３４に関連付けられた局所ループ勾配よりも小さい場合、コントローラ５０は、下部力リバランスコイル２７Ｂに直列に結合された抵抗器を含むことができ、上部力リバランスコイル２７Ａに第１の電流量を、下部力リバランスコイル２７Ｂに第２のより小さな電流量を分配することができる。
【００６５】
[0070]本開示の技法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、それらの任意の組合せ、または他の適切なデバイスを使用して実施されてもよい。ソフトウェアを使用して実施される場合、本技法は、１つまたは複数の命令もしくはコードとしてコンピュータ可読媒体上にプログラムされ、記憶され、あるいは送信されてもよく、上記の様々な技法を行うように構成されたハードウェアベースの処理ユニットによって実行されてもよい。コンピュータ可読媒体は、データ記憶媒体などの有形の媒体に対応するコンピュータ可読記憶媒体、または例えば、通信プロトコルにより、ある場所から別の場所へコンピュータプログラムの転送を容易にするあらゆる媒体を含む通信媒体を含んでもよい。このように、コンピュータ可読媒体は、一般に（１）非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体、または（２）信号または搬送波などの通信媒体に相当することができる。データ記憶媒体は、１つまたは複数のコンピュータによってアクセスすることができるあらゆる利用可能な媒体、あるいは本開示に記載された技法を実施するために命令、コードおよび／またはデータ構造を検索する１つまたは複数のプロセッサであってもよい。コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読媒体を含んでもよい。例として、限定することなく、そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、フラッシュ・メモリー、または所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形態で記憶するために使用され得る、コンピュータによってアクセスすることができるその他の媒体を備えることができる。
【００６６】
[0071]上記の様々な技法を行う命令は、一部の例では、１つまたは複数のプロセッサ、例えば、１つまたは複数のデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルロジックアレイ（ＦＰＧＡ）、あるいは他の等価な集積化されたもしくはディスクリートの論理回路によって実行されてもよい。したがって、本明細書で使用されるような用語「プロセッサ」は、前述の構造または本明細書に記載された技法を実施するのに適したその他の構造のいずれをも指すことができる。また、本開示の技法は、種々様々の他の適切なデバイスまたは装置において実施されてもよい。
【００６７】
[0072]本開示の技法は、集積回路（ＩＣ）の一部、または１組のＩＣ（例えば、チップセット）として含む種々様々のコンピュータデバイスにおいて実施されてもよい。ここで記載されたいかなる構成要素、モジュールまたはユニットも、機能的な態様を強調するために提供され、異なるハードウェアユニットによる実現を必ずしも必要としない。また、本明細書に記載された技法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの任意の組合せにおいて実施されてもよい。モジュール、ユニットまたは構成要素として記載されたいかなる機能も、集積化論理回路において共に、またはディスクリートであるが相互に動作可能な論理デバイスとして別々に実施されてもよい。場合によっては、様々な機能は、集積回路デバイス（集積回路チップまたはチップセット）として実施されてもよい。さらに、別々もしくはディスクリートであるとして上記された構成要素は、実際には高度に集積化されてもよい。
【００６８】
[0073]様々な例について記載された。これらおよび他の例は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【符号の説明】
【００６９】
２  加速度計
１０  上部固定子
１１Ａ  電気的なピン
１１Ｂ  電気的なピン
１１Ｃ  電気的なピン
１２  励磁リング
１４  上部永久磁石
１６  磁極片
１８  内側対向面
２０  プルーフマス組立体
２１  電気的なトレース
２１Ａ  電気的なトレース
２１Ｂ  電気的なトレース
２２  プルーフマス
２３  電気的なトレース
２３Ａ  電気的なトレース
２３Ｂ  電気的なトレース
２４  支持構造体
２６  上部キャパシタンス・ピックオフ・プレート
２７  力リバランスコイル
２７Ａ  上部力リバランスコイル
２７Ｂ  下部力リバランスコイル
２８  屈曲部
２８Ａ  第１の屈曲部
２８Ｂ  第２の屈曲部
２９  取付け用パッド
２９Ａ  取付け用パッド
２９Ｂ  取付け用パッド
２９Ｃ  取付け用パッド
３０  下部固定子
３２  励磁リング
３４  下部永久磁石
３６  磁極片
３８  内側対向面
５０  コントローラ
５１  スルーホール
５１Ａ  スルーホール
５１Ｂ  スルーホール
５１Ｃ  スルーホール
３００  加速度計
３０２  伝達関数
３０４  切替えデバイス
３０６  分流器
３０８  スイッチ
３１２  加算ブロック
３２０  プルーフマス組立体
３２７  力リバランスコイル
３２７Ａ  上部力リバランスコイル
３２７Ｂ  下部力リバランスコイル
３５０  コントローラ
４００  制御回路
４０６  分流器
４２７  力リバランスコイル
４２７Ａ  第１の力リバランスコイル
４２７Ｂ  第２の力リバランスコイル
５００  制御回路
５０６  分流器
５２７  力リバランスコイル
５２７Ａ  第１の力リバランスコイル
５２７Ｂ  第２の力リバランスコイル
【図１】
2017219535.tif 000017
【図２】
2017219535.tif 000018
【図３】
2017219535.tif 000019
【図４】
2017219535.tif 000020
【図５】
2017219535.tif 000021
【図６】
2017219535.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月3日(2017.2.3)
【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】
第１の磁石を備える第１の固定子と、
第２の磁石を備える第２の固定子と、
前記第１の固定子と前記第２の固定子との間に配置されたプルーフマス組立体であって、
第１の電流量を受け取るように構成された第１のコイル、および
第２の異なる電流量を受け取るように構成された第２のコイル
を備える、プルーフマス組立体と、
前記第１のコイルに前記第１の電流量を、および前記第２のコイルに前記第２の異なる電流量を分配するように構成されたコントローラと、
を備える、加速度計。
【請求項２】
前記コントローラが前記第１のコイルに直列に結合された抵抗器を備え、
前記第１のコイルに分配される前記第１の電流量が前記抵抗器の抵抗値に少なくとも一部基づき、
前記抵抗器の前記抵抗値が前記第１のコイルの抵抗値、前記第２のコイルの抵抗値、および前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配に対する比に少なくとも一部基づく、
請求項１に記載の加速度計。
【請求項３】
前記コントローラが、
前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配を決定し、
前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配を決定する、
ようにさらに構成され、
前記第１の電流量の前記第２の電流量に対する比が前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配に対する比に反比例し、
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも小さい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも大きく、
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも大きい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも小さい、
請求項１に記載の加速度計。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
[0073]様々な例について記載された。これらおよび他の例は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
［形態１］
第１の磁石を備える第１の固定子と、
第２の磁石を備える第２の固定子と、
前記第１の固定子と前記第２の固定子との間に配置されたプルーフマス組立体であって、
第１の電流量を受け取るように構成された第１のコイル、および
第２の異なる電流量を受け取るように構成された第２のコイル
を備える、プルーフマス組立体と、
前記第１のコイルに前記第１の電流量を、および前記第２のコイルに前記第２の異なる電流量を分配するように構成されたコントローラと、
を備える、加速度計。
［形態２］
前記コントローラが前記第１のコイルに直列に結合された抵抗器を備え、
前記第１のコイルに分配される前記第１の電流量が前記抵抗器の抵抗値に少なくとも一部基づく、
形態１に記載の加速度計。
［形態３］
前記抵抗器の前記抵抗値が前記第１のコイルの抵抗値、前記第２のコイルの抵抗値、および前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配に対する比に少なくとも一部基づく、
形態２に記載の加速度計。
［形態４］
前記抵抗器の前記抵抗値が電気的なトレースまたは取付け用パッドのうちの少なくとも１つの抵抗値にさらに基づく、
形態３に記載の加速度計。
［形態５］
前記抵抗器が第１の抵抗器であり、
前記コントローラが前記第２のコイルに直列に電気的に結合された第２の抵抗器をさらに備え、
前記第１の抵抗器の前記抵抗値が前記第２の抵抗器の抵抗値にさらに基づく、
形態３に記載の加速度計。
［形態６］
前記コントローラが、
前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配を決定し、
前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配を決定する、
ようにさらに構成され、
前記第１の電流量の前記第２の電流量に対する比が前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配に対する比に反比例する、
形態１に記載の加速度計。
［形態７］
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも小さい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも大きく、
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも大きい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも小さい、
形態６に記載の加速度計。
［形態８］
前記コントローラが、
前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第１のコイルに第３の電流量を分配し、
第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取り、
前記第３の電流量を前記第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配を決定する
ように構成されることによって、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配を決定するように構成されており、
前記コントローラが、
前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第２のコイルに第４の電流量を分配し、
第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取り、
前記第４の電流量を前記第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配を決定する
ように構成されることによって、前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配を決定するように構成されている、
形態６に記載の加速度計。
［形態９］
前記コントローラがスイッチを備え、
前記コントローラが、前記スイッチを第１の位置から第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第１のコイルに結合し、前記スイッチを前記第２のコイルから切り離すように構成されることによって、前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するように構成されており、
前記コントローラが、前記スイッチを前記第１の位置から前記第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第２のコイルに結合し、前記スイッチを前記第１のコイルから切り離すように構成されることによって、前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するように構成されている、
形態８に記載の加速度計。
［形態１０］
前記コントローラが第１のスイッチおよび第２のスイッチを備える切替えデバイスを備え、
前記コントローラが、
前記第１のスイッチを閉じることによって前記切替えデバイスを前記第１のコイルに結合し、
前記第２のスイッチを開くことによって前記切替えデバイスを前記第２のコイルから切り離す
ように構成されることによって、前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するように構成されており、
前記コントローラが、
前記第１のスイッチを開くことによって前記切替えデバイスを前記第１のコイルから切り離し、
前記第２のスイッチを閉じることによって前記切替えデバイスを前記第２のコイルに結合する
ように構成されることによって、前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するように構成されている、
形態８に記載の加速度計。
［形態１１］
加速度計のコントローラによって、第１のコイルに第１の電流量を、および第２のコイルに第２の異なる電流量を分配するステップであって、
前記加速度計の第１の固定子が第１の磁石を備え、
前記加速度計の第２の固定子が第２の磁石を備え、
前記加速度計のプルーフマス組立体が前記第１の固定子と第２の固定子との間に配置され、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルを備える、
ステップを含む方法。
［形態１２］
前記第１のコイルに前記第１の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、前記第１のコイルに直列に結合された抵抗器に前記第１の電流量を分配するステップであって、
前記第１の電流量が前記抵抗器の抵抗値に少なくとも一部基づく、ステップ
を含む、形態１１に記載の方法。
［形態１３］
前記抵抗器の前記抵抗値が前記第１のコイルの抵抗値、前記第２のコイルの抵抗値、および前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配に対する比に少なくとも一部基づく、形態１２に記載の方法。
［形態１４］
前記抵抗器の前記抵抗値が電気的なトレースまたは取付け用パッドのうちの少なくとも１つの抵抗値にさらに基づく、形態１３に記載の方法。
［形態１５］
前記抵抗器が第１の抵抗器であり、前記第２のコイルに前記第２の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、前記第２のコイルに直列に結合された第２の抵抗器に前記第２の電流量を分配するステップであって、
前記第１の抵抗器の前記抵抗値が前記第２の抵抗器の抵抗値にさらに基づく、ステップ
を含む、形態１３に記載の方法。
［形態１６］
前記コントローラによって、前記第１の磁石に関連付けられた第１の局所ループ勾配を決定するステップと、
前記コントローラによって、前記第２の磁石に関連付けられた第２の局所ループ勾配を決定するステップと、
をさらに含み、
前記第１の電流量の前記第２の電流量に対する比が、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配の前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配に対する前記比に反比例する、
形態１１に記載の方法。
［形態１７］
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも小さい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも大きく、
前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配が前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配よりも大きい場合、前記第１の電流量が前記第２の電流量よりも小さい、
形態１６に記載の方法。
［形態１８］
前記第１の局所ループ勾配を決定するステップが、
前記コントローラによって、前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第１のコイルに第３の電流量を分配するステップと、
前記コントローラによって、第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取るステップと、
前記コントローラによって、前記第３の電流量を前記第１のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第１の磁石に関連付けられた前記第１の局所ループ勾配を決定するステップと、
を含み、
前記第２の局所ループ勾配を決定するステップが、
前記コントローラによって、前記加速度計が加速度を受けている間に、前記第２のコイルに第４の電流量を分配するステップと、
前記コントローラによって、第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された出力電流を受け取るステップと、
前記コントローラによって前記第４の電流量を前記第２のキャパシタンス・ピックオフ・プレートによって生成された前記出力電流と比較することによって、前記第２の磁石に関連付けられた前記第２の局所ループ勾配を決定するステップと、
を含む、形態１６に記載の方法。
［形態１９］
前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するステップが前記コントローラによって、スイッチを第１の位置から第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第１のコイルに結合し、前記スイッチを前記第２のコイルから切り離すステップを含み、
前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するステップが前記コントローラによって、前記スイッチを前記第１の位置から前記第２の位置へトグルさせて、前記スイッチを前記第２のコイルに結合し、前記スイッチを前記第１のコイルから切り離すステップを含む、
形態１８に記載の方法。
［形態２０］
前記第１のコイルに前記第３の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、第１のスイッチおよび第２のスイッチを備える切替えデバイスを前記第１のスイッチを閉じることによって前記第１のコイルに結合するステップと、
前記コントローラによって、前記切替えデバイスを前記第２のスイッチを開くことによって前記第２のコイルから切り離すステップと、
を含み、
前記第２のコイルに前記第４の電流量を分配するステップが、
前記コントローラによって、前記切替えデバイスを前記第１のスイッチを開くことによって前記第１のコイルから切り離すステップと、
前記コントローラによって、前記切替えデバイスを前記第２のスイッチを閉じることによって前記第２のコイルに結合するステップと、
を含む、形態１８に記載の方法。
【外国語明細書】
2017219535000001.pdf