JP2017513016A - コリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法、および上記方法に適したコリオリジャイロスコープ - Google Patents

Abstract

第１の軸（ｘ）に対して平行にコリオリジャイロスコープ（１）の励起振動を励起することが可能な質量系（１００）を有する上記コリオリジャイロスコープ（１）の起動時間を最適化する方法であって、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直となる第２の軸（ｙ）に沿った、コリオリ力による上記質量系の偏向を、上記コリオリジャイロスコープの出力信号を用いて確認することが可能であり、規定時間において、上記コリオリジャイロスコープの上記励起振動の振幅（Ａ）を決定する工程と、上記規定時間において、上記コリオリジャイロスコープから上記出力信号（Ｓ）を決定する工程と、決定された上記出力信号（Ｓ）と、定常状態における上記コリオリジャイロスコープの上記励起振動の振幅（Ａ０）を決定された上記振幅（Ａ）で割った商とを掛けることによって、上記コリオリジャイロスコープから正規化出力信号（Ｓ０）を生成する工程とを含む。

Description

本発明は、コリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法、および上記方法に適したコリオリジャイロスコープに関する。

コリオリジャイロスコープ（振動ジャイロスコープ、回転速度センサ）は、ワンピース型、または一般的なマルチパート型の、振動する質量系を備えている。振動させるために、上記質量系の第１の振動モード（励起振動）が、上記コリオリジャイロスコープを駆動するために励起される。上記コリオリジャイロスコープの感度軸に沿った当該コリオリジャイロスコープの回転運動が行われた場合、発生したコリオリ力が、上記質量系の第２の振動モードを励起し、上記第２の振動モードは、直接的または間接的に測定され、この工程の間に、上記第２の振動モード（読み出し振動、または検出振動）を示す出力信号が得られる。読み出し信号は、上記コリオリジャイロスコープに印加される回転速度の基準を示す振幅の変化に応じて算出される。閉ループ系に関するコリオリジャイロスコープにおいては、本工程に必要な復元力から、印加された回転速度が導出されるように、上記読み出し振動の振幅が、制御ループによって固定値（例えば０）に連続的に再設定される。そして、閉ループ駆動の読み出し信号はコリオリ力Ｆ_Ｃに比例し、開ループ駆動において、上記読み出し信号は検出振動の振幅に比例する。

コリオリジャイロスコープを初めて起動した時、または再起動（リセット）した時、起動時（ｔ＝０）における励起振動の振幅は０の値を有し、その後、励起振動に関する所定値に設定される。ここで、励起振動後の振幅が定常状態に達するまでの時間は、０．１秒より大きく成り得る一方で、読み出し信号を決定するための測定期間はかなり小さく成り得る（例えばわずか１０ミリ秒）。特に、例えば１０００°／秒の高回転速度が印加されるコリオリジャイロスコープの起動中、読み出し信号、またはジャイロスコープのスケールファクターを、十分な精度で非常に早く決定することができる。起動時間の間、励起振動の振幅は、定常状態における値に達していないため、コリオリジャイロスコープによって出力された出力信号は、「誤った」値を示すことがある。これは、コリオリジャイロスコープに求められる基準を満たさない。

この問題を解決するための可能な手段は、読み出しユニットのメイン制御装置の帯域幅を最適化することである。この問題を解決するための他の可能な手段は、起動中、第１の振動モードにおいて、力によって質量系が励起されるように、十分な力源を供給することである。この力の範囲は、通常の条件下で必要な力を大きく超えている。

したがって、本発明の目的は、起動時間を最適化する他の手段と組み合わせ可能な、コリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する簡潔な方法、および上記方法に適したコリオリジャイロスコープを提供することである。

上記の目的は、独立請求項に係る方法およびコリオリジャイロスコープによって、本発明にしたがって解決される。有利な実施形態は従属請求項に明記される。

第１の軸に対して平行にコリオリジャイロスコープの励起振動を励起することが可能な質量系を有する、本発明に係るコリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法であって、上記第１の軸に対して垂直となる第２の軸に沿った、コリオリ力による上記質量系の偏向を、上記コリオリジャイロスコープの出力信号を用いて確認することが可能であり、規定時間において、上記コリオリジャイロスコープ上記励起振動の振幅を決定する工程と、上記規定時間において、上記コリオリジャイロスコープの上記出力信号を決定する工程と、決定された上記出力信号と、定常状態における上記コリオリジャイロスコープの上記励起振動の振幅を決定された上記振幅で割った商とを掛けることによって、上記コリオリジャイロスコープの正規化出力信号を生成する工程とを含む。

一実施形態によると、上記振幅を決定する工程と、上記出力信号を決定する工程と、上記正規化出力信号を生成する工程とが、少なくともさらに１規定時間繰り返される。

一実施形態によると、上記規定時間の少なくとも１つは、到達したことを、計時装置によって規定される。

他の実施形態によると、上記コリオリジャイロスコープの上記励起振動の上記振幅が連続的に決定される。上記励起振動の決定された上記振幅が、各所定値に達した場合、上記規定時間の少なくとも１つが、到達したと規定される。

上記励起振動の上記振幅が連続的に決定される場合、決定された上記振幅が、定常状態における上記コリオリジャイロスコープの上記励起振動の上記振幅に一致した時、一実施形態に係る上記方法が終了する。

他の実施形態によると、上記方法は、所定時間に達した後、終了する。

本発明に係るコリオリジャイロスコープは、質量系を備えたコリオリジャイロスコープであって、上記質量系は、第１の軸に対して平行に上記コリオリジャイロスコープの励起振動を励起することが可能であり、上記第１の軸に対して垂直となる第２の軸に沿った、コリオリ力による上記質量系の偏向を、上記コリオリジャイロスコープの出力信号を用いて確認することが可能である。さらに、上記コリオリジャイロスコープは、第１の検出ユニットと、第２の検出ユニットと、出力ユニットとを備えている読み出し装置を備えている。上記第１の検出ユニットは、規定時間において、上記コリオリジャイロスコープの上記励起振動の振幅を決定するように構成され、上記第２の検出ユニットは、上記規定時間において、上記コリオリジャイロスコープの上記出力信号を決定するように構成されている。上記出力ユニットは、決定された上記出力信号と、定常状態における上記コリオリジャイロスコープの上記励起振動の振幅を決定された上記振幅で割った商とを掛けることによって、上記コリオリジャイロスコープの正規化出力信号を生成するように構成されている。

一実施形態によると、上記コリオリジャイロスコープは、到達することによって上記規定時間を規定するように構成された計時装置をさらに備える。

他の実施形態によると、上記コリオリジャイロスコープは、決定された上記振幅と、所定値とを比較するように構成された比較ユニットをさらに備える。

下記において、例示的な実施形態に係る添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

本発明に係るコリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法の第１の実施形態を概略的に示している図である。 コリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法の第２の実施形態の概略図であって、規定時間が計時装置によって決定される。 本発明に係るコリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法の第３の実施形態の概略図であって、連続的に決定された振幅と、各所定値とを比較することによって規定時間が決定される。 本発明の実施形態に係る二部型単振動子としてのコリオリジャイロスコープの概略図である。 本発明の他の実施形態に係る二部型単振動子としてのコリオリジャイロスコープの概略図である。

通常、コリオリジャイロスコープにおいて、コリオリ力と励起振動の振幅に比例する回転速度との間の比例定数はスケールファクターと称され、下記が成り立つ。

ここで、励起振動の偏向ｘの導関数について下記の方程式が成り立つ。

ここで、Ｆ_Ｃはコリオリ力、ｍは検出振動子の質量、ｘは励起振動の偏向、Ωは角速度または回転速度（つまり測定パラメーター）、Ａ（ｔ）は励起振動の偏向の振幅、ωは励起振動の動作周波数であり、当該動作周波数は、励起振動子の共振周波数に有利に一致する。

本工程において、コリオリジャイロスコープの励起振動は、当該コリオリジャイロスコープの質量系が第１の軸（ｘ軸）に対して平行に励振される振動である。方程式（１）の検出振動子の質量ｍは上記質量系の質量であり、当該質量ｍは、コリオリ力によって、第２の軸（ｙ軸）に沿って検出振動に励振される。上記コリオリジャイロスコープの質量系は、ワンピース型質量系、またはマルチパート型質量系として形成することが可能である。例えば、上記質量系は、バネ系を介して互いに結合され、互いに対して相対的に移動可能な２つの部分質量（振動子）を備えてもよい。そのようなマルチパート型質量系については、部分質量の質量のみが、第２の軸に沿って振動する検出振動子の質量ｍとして、方程式（１）に当てはめられる。

コリオリジャイロスコープが、励起振動の振幅の設定時間の１〜１０％後に、時間ｔ＝０（つまり、Ａ（ｔ＝０）が０の値を有する）の休止状態から起動された場合、時間に対する振幅（Ａｔ）の導関数は、以下の一般的な値（０．１秒より大きい振幅Ａ（ｔ）の設定時間、およびω＝２π・１００００ｓ^−１の励起振動の動作周波数）に関して無視できる。

図１は、コリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法の第１の実施形態を概略的に示している。

ここで、規定時間ｔ_ｉにおける励起振動の振幅Ａ（ｔ_ｉ）、および規定時間ｔ_ｉにおけるコリオリジャイロスコープの出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）が決定される（ステップＳ１０、Ｓ１１）。出力信号Ｓは、コリオリジャイロスコープの上述のスケールファクター、または読み出し信号でもよい。上記コリオリジャイロスコープの出力信号Ｓは、事前に処理された形態で供給されてもよい。例えば、上記出力信号は、アナログ／デジタル変換器、復調器、および／または、例えば温度の影響を相殺するための他の構成要素によって事前に処理されていてもよい。

ステップＳ１２において、決定された上記出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）を決定された上記振幅Ａ（ｔ_ｉ）で割り、その結果と定常状態における励起振動の振幅Ａ_０とを掛けることによって、規定時間ｔ_ｉについての正規化出力信号Ｓ_０（ｔ_ｉ）が生成される。定常状態における上記励起振動の振幅Ａ_０は、振幅に関する閉ループ制御装置における較正工程、または設定値から、本工程において公知である。したがって、出力される正規化出力信号Ｓ_０（ｔ_ｉ）について下記の式が成り立つ。

コリオリジャイロスコープの出力信号Ｓがスケールファクターである場合、正規化出力信号Ｓ_０は、上記コリオリジャイロスコープのその他の値、または出力信号を算出するための以下のステップに利用可能な正規化スケールファクターとなる。

励起振動の設定時間内にある規定時間ｔ_ｉについての上記の正規化によって、全ての基準を満たす有効な出力信号を生成することができる。基本的に、上記方法は、設定時間外にある規定時間ｔｉについても実行することができる。

図１に示す起動時間を最適化する方法は、励起振動の設定時間内の１つの規定時間ｔ_ｉに関してのみ実行されてもよく、あるいは、ｉ＝１〜ｎである複数の規定時間ｔ_ｉについて実行してもよく、規定時間ｔ_ｉ（ｉ＝１．．ｎ）の１つ、複数、または全てが励起振動の設定時間内にあってもよい。

励起振動の設定時間の終了後、正規化出力信号を生成する方法は、決定された出力信号Ｓ（ｔ）がコリオリジャイロスコープによって出力されるように、一方で省略されてもよい。これは、コリオリジャイロスコープの通常の検出工程に対応する。

規定時間ｔ_ｉを決定するために、２つの可能な手段を用いることができる。一方は、１つまたは複数の規定時間ｔ_ｉが、一時的に予め決定され、計時装置によって決定されてもよい。他方は、励起振動の振幅が各所定値に達した場合、到達される規定時間として、１つまたは複数の規定時間が規定されてもよい。

図２は、本発明に係るコリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法の第２の実施形態の概略図であって、到達される規定時間として、計時装置によって規定時間が規定される。ここで、ｉ＝１〜ｎを有する特定の時間値ｔ_ｉが予め決定され、当該時間値ｔ_ｉは励起振動の設定時間内、必要であれば設定時間外の時間の特定地点に一致する。例えば、ｔ_１は、励起振動の偏向の振幅が、定常状態における振幅の値Ａ_０の約１０％に達した（例えば１０μｍに達してもよい）時間の地点に一致してもよい。他の所定時間ｔ_ｉは、例えば、励起振動の偏向の振幅が、定常状態における振幅の値Ａ_０の約５０％または約９０％に達した時間の地点に一致してもよい。最後の値ｔ_ｎは、例えば、励起振動の偏向の振幅が、定常状態における振幅の値Ａ_０に達した時間の地点に一致してもよい。この工程において、所定時間ｔ_１〜ｔ_ｎは、経験値に基づいてもよく、または励起振動の一時的な振動処理の計算に基づいてもよい。各時間ｔ_ｉは、励起振動の設定時間にわたって均一または不均一に分布してもよい。

図２に係る方法の初期値として、最初のステップＳ２０において、指数ｉが１に設定され、コリオリジャイロスコープの起動に関する時間ｔが０に設定される。計時装置によって、ｔ＝０から（つまり、コリオリジャイロスコープの起動から）の経過時間が測定され、測定された時間ｔが、ｔ_ｉについての所定値（例えばｔ_１）と比較される（ステップＳ２１）。所定値ｔ_ｉに達すると、この時間ｔ_ｉについて、コリオリジャイロスコープの振幅Ａ（ｔ_ｉ）、および出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）が決定される（ステップＳ２２およびＳ２３）。ステップＳ２４において、正規化出力信号Ｓ_０（ｔ_ｉ）が生成され、決定された振幅Ａ（ｔ_ｉ）および出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）に基づいて方程式（３）に従って出力される。その後、ｉが１増加し（ステップＳ２５）、ステップＳ２６において、ｉが最大値ｎ＋１に達したかどうか確認される。最大値に達した場合、上記方法はステップＳ２７で終了し、達しない場合は、ステップＳ２１〜Ｓ２６が繰り返される。時間を測定する計時装置として、例えば、計数器に連結されたクロックまたはクロック発生器が使用されてもよい。

時間を測定し、当該時間と所定値とを比較する代わりに、規定時間ｔ_ｉに達したかどうかを判断するために、クロック発生器の所定周期（つまり、信号の切替イベント）を、ステップＳ２１で利用してもよい。この場合、各規定時間ｔ_ｉの間の時間的な距離は常に同じである。

図３は、本発明に係るコリオリジャイロスコープの起動時間を最適化する方法の第３の実施形態を概略的に示しており、励起振動の振幅Ａ（ｔ）の測定によって規定時間ｔ_ｉが決定される。このことは、励起振動の振幅Ａ（ｔ）が連続的に決定され、所定値と比較されることを意味しており、振幅Ａ（ｔ）が所定値Ａ_ｉに達する時間の地点が規定時間ｔ_ｉとして設定される。

図２のステップＳ２０と同様に、ステップＳ３０において、最初に指数ｉが１に設定されるが、時間を決定または固定する必要はない。ステップＳ３１において、振幅Ａ（ｔ）が決定され、そして、当該振幅Ａ（ｔ）が励起振動の定常状態の振幅Ａ_０と比較される（ステップＳ３２）。振幅Ａ（ｔ）がすでに値Ａ_０に達している場合、上記方法はステップＳ３９ですぐに終了する。励起振動の振幅Ａ（ｔ）が、値Ａ_０に達していない場合、上記振幅は、ステップＳ３３において所定値Ａ_ｉ（例えばＡ_１）と比較される。値Ａ_ｉにまだ達していない場合、振幅Ａ（ｔ）が値Ａ_ｉに達するまで、ステップＳ３１〜Ｓ３３が繰り返される。ステップＳ３４において、振幅Ａ（ｔ）が所定値Ａ_ｉに達した場合、Ａ（ｔ）＝Ａ_ｉについての時間ｔが規定時間ｔ_ｉとして規定される。ここで、時間ｔまたは経過時間は実際に測定される必要がない。そして、ステップＳ３５において、出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）が決定され、正規化出力信号Ｓ_０（ｔ_ｉ）が、図２のステップＳ２３およびＳ２４についてすでに説明した方法と同様に、ステップＳ３６において生成される。その後、ステップＳ３７において、指数ｉが１増加し、ステップＳ３８において値ｎ＋１と比較される。指数ｉが値ｎ＋１に達した場合、上記方法はＳ３９で終了する。値ｎ＋１にまだ達していない場合、ステップＳ３１〜Ｓ３８が繰り返される。

ステップＳ３２において、振幅Ａ（ｔ）が定常状態の振幅Ａ_０に一致すると決定されるまで、ステップＳ３７の後に、ステップＳ３１〜Ｓ３７が繰り返されるように、ステップＳ３８が省略されてもよい。あるいは、ｉ＝ｎ＋１に達するまで、ステップＳ３１およびＳ３３〜Ｓ３７が繰り返されるように、ステップＳ３２が省略されてもよく、必要ならば、振幅Ａ（ｔ）が値Ａ_０に既に達していてもよい。

第２の実施形態（図２）に係る方法においても、励起振動の振幅Ａ（ｔ）が、連続的に（つまり、規定時間ｔ_ｉに達した場合だけでなく）測定または決定されてもよい。同様に、上記方法の第２および第３の実施形態において、出力信号Ｓ（ｔ）が、連続的に決定されてもよい。そして、正規化出力信号Ｓ_０（ｔ）を連続的に生成することも可能である。本工程において、正規化係数Ａ_０／Ａ（ｔ）は、ｔ_ｉ＜ｔ＜ｔ_ｉ＋１である時間ｔについてＳ_０（ｔ）が生成されるように、正規化係数Ａ_０／Ａ（ｔ_ｉ）と共に、例えば、規定時間ｔ_ｉについて算出されてもよい。

原則として、２つの連続する時間ｔ_ｉと、ｔ_ｉ＋１との間の距離が、振幅Ａ（ｔ）、出力信号Ｓ（ｔ）、または時間ｔを測定する期間より大きい、あるいは同等であるように、規定時間が選択されるべきであり、測定期間が最長であると確実である。

他の実施形態によると、第２および第３の実施形態の構成要素の任意の組み合わせも可能である。例えば、１つまたは複数の規定時間（例えば第１の規定時間ｔ１）は、到達される規定時間として計時装置によって規定されてもよく、１つまたは複数の他の規定時間（例えば最後の規定時間ｔ_ｎ）は、測定された振幅Ａ（ｔ）、および当該振幅と所定値Ａ_ｉとを比較することによって決定される。

図４は、本発明に係る方法を実行するのに適している特定の実施形態のコリオリジャイロスコープを概略的に示している。コリオリジャイロスコープ１は、質量系１００と、読み出し装置２００とを備え、読み出し装置２００は、信号線３１０、３２０、３３０を介して質量系に連結されている。

図４に示された実施形態によると、質量系１００は、駆動フレームを構成する第１の部分質量１１０と、検出質量として機能する第２の部分質量１２０とを備えている。しかしながら、上記２つの部分質量の機能は、ワンピース型質量によって実現されてもよい。第１の部分質量１１０は、第１のバネ要素１１５を介して基板に固定され、上記基板に連結固定されている固定励振電極１３０と、第１の部分質量１１０に連結固定されている可動励振電極１３５によって第１の軸（ｘ軸）に沿って励振させることができる。このために、交流電圧Ｕ（ｔ）が、固定励振電極１３０に印加される（不図示）。第２の部分質量１２０は、質量系１００に働くコリオリ力によって、第２の軸（ｙ軸）に沿って偏向できるように、第２のバネ要素１２５を介して、第１の部分質量１１０に連結される。第２の軸は、第１の軸に対して垂直である。第２の部分質量１２０の偏向は、第２の部分質量１２０に連結固定されている可動読み出し電極１４０と、基板に連結固定されている固定読み出し電極１４５によって、読み出し信号を介して検出可能である。

図４に示す実施形態においては、固定励振電極１３０は、第１の信号線３１０を介して読み出し装置２００に連結され、これによって第１の信号Ｖ_１の伝送が可能となる。第１の信号Ｖ_１は、例えば、第１の部分質量１１０の励起振動の振幅を含んでもよい。

しかしながら、第１の信号Ｖ_１は、複数の処理工程後の励起振動の振幅の決定を可能とする信号であってもよい。図４においては、励起振動の供給、および当該励起振動の一時的な振幅Ａの読み出しが、同じ電極（つまり、励振電極１３０および１３５）を介して行われる場合が示されている。ここでは、全ての信号は重複可能であるということが利用される。

明確に示すために、図４においては、第１の信号Ｖ_１の読み出しのみを示し、振動を励起する駆動機能は示していない。さらに、第１の信号線３１０は、固定励振電極１３０に必ずしも連結しなくてもよい。例えば、１つまたは複数の別々の電極対（一方が基板に連結固定され、もう一方が第１の部分質量１１０に連結固定されている）が、励起振動（つまり励起振動の一時的な振幅）を検出するために使用されてもよく、信号線３１０に連結されてもよい。また、励起振動の振幅の光学的検出も考えられる。それぞれの場合において、第１の信号Ｖ_１が得られ、信号線３１０を介して読み出し装置２００に伝送される。

コリオリジャイロスコープ１は、第２の信号線３２０をさらに備えており、当該第２の信号線３２０を介して第２の信号Ｖ_２を読み出し装置２００に伝送することができる。図４に示す実施形態においては、第２の信号線３２０が、固定読み出し電極１４５に連結固定されている。しかしながら、第２の信号Ｖ_２は、第２の信号線３２０が固定読み出し電極１４５に必ずしも連結されなくてもよいように、第２の部分質量の移動の他の検出タイプによって取得されてもよい。第２の信号Ｖ_２はコリオリジャイロスコープ１の読み出し信号である。

さらに、上記コリオリジャイロスコープは、１つまたは複数の信号線（例えば第３の信号線３３０）をさらに備えてもよく、当該信号線を介して、例えば、読み出しユニット２００と質量系１００との間の第３の信号Ｖ_３を伝送することができる。例えば、第３の信号線３３０が他の電極１５０に連結されてもよく、当該電極は、例えば誤訂正として機能する。

図５に示す実施形態によると、電圧Ｕ_１（ｔ）およびＵ_２（ｔ）が、励起振動子を駆動するために印加され、その機械的振動を検出するために間接的に印加される。上記電圧は、固定励振電極１３０の端末と接地との間、または他の電極１５０と接地との間に印加される。導電接続された励起および読み出し振動子から成るサンプル質量は、常にチャージアンプ３５０を介して仮想接地されている。電圧Ｕ_１およびＵ_２は、信号Ｖ_１およびＶ_３を生成するために印加される。チャージアンプ３５０を介して信号Ｖ_２を得るために、読み出し振動子内の各電極１４０および１４５に電圧が印加され、同様に電圧Ｕ_１およびＵ_２が印加される（不図示）。

チャージアンプ３５０の出力において、電極１３０および１５０と、時間依存容量によって加重されたサンプル質量との間の全時間可変電圧の総電圧のイメージが生成される。部分信号を分離するために、デマルチプレクサー３６０が設置される。所定時間間隔において、検出のために、所定の電極にのみ一定電圧を印加し、その後電圧の符号を反転させることによって分波が行われてもよい。このことによって、互いに減算され、励起および／または読み出し振動子の機械的移動の基準化形態を示す、２つのサンプリング値が供給される。

したがって、図５の実施形態によると、信号Ｖ_１、Ｖ_２およびＶ_３は、電圧で基準化した容量の変化、つまり機械的移動の読み出し信号である。

読み出し装置２００は、第１の検出ユニット２１０と、第２の検出ユニット２２０と、出力ユニット２３０とを備えている。第１の検出ユニット２１０は、第１の信号Ｖ_１から、規定時間ｔ_ｉにおいて、コリオリジャイロスコープ１の励起振動の振幅Ａ（ｔ_ｉ）を決定するように構成されている。第２の検出ユニット２２０は、第２の信号Ｖ_２から、規定時間ｔ_ｉにおいて、出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）を決定するように構成されている。出力ユニット２３０は、第２の検出ユニット２２０によって決定される出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）と、定常状態における励起振動の振幅Ａ_０を第１の検出ユニット２１０によって決定される振幅Ａ（ｔ_ｉ）で割った商とを掛けることによって、規定時間ｔ_ｉに関するコリオリジャイロスコープの正規化出力信号Ｓ_０（ｔ_ｉ）を生成するように構成されている。このことによって、コリコリジャイロスコープ１の読み出しユニット２００が、コリオリジャイロスコープ１の起動段階の間も、有効なデータに必要な基準を満たす正規化出力信号Ｓ_０を出力することが可能となる。

しかしながら、正規化出力信号Ｓ_０は、他の信号処理に使用されてもよく、そして、その最終結果は、コリオリジャイロスコープの出力信号を表す。そのためには、読み出し装置２００またはコリオリジャイロスコープ１は、他の構成要素を備えてもよい。例えば、読み出し装置２００は、コリオリジャイロスコープの出力信号の温度の影響を相殺するための構成要素を備えてもよい。

本発明の方法に関して既に説明したように、第１の検出ユニット２１０または第１の検出２１０、および第２の検出ユニット２２０は、励起振動の振幅Ａ（ｔ）、つまり振幅Ａ（ｔ）および出力信号Ｓ（ｔ）が連続的に決定されるように形成されてもよい。その後、振幅Ａ（ｔ）および出力信号Ｓ（ｔ）は、出力ユニット２３０に連続的に伝送され、そこで処理される。しかしながら、規定時間ｔ_ｉにおける、振幅Ａ（ｔ_ｉ）の値、および出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）の値のみが伝送され、出力ユニット２３０によって処理されることも可能である。

本発明に係る方法の第２および第３の実施形態に関して説明したように、規定時間ｔ_ｉは、到達される規定時間として計時装置によって規定されるか、あるいは振幅Ａ（ｔ）の所定値Ａ_ｉに達すると規定される。しがたって、読み出し装置２００は、計時装置２４０（例えば、クロックまたはクロック発生器）、および／または比較ユニット２１５をさらに備えてもよい。

ここで、計時装置２４０は、経過時間が所定値に達するか、またはクロック信号が認識されると、規定時間ｔ_ｉとして時間ｔを規定する。そして、規定時間ｔ_ｉは励起振動の測定された振幅Ａ（ｔ）に依存していない。規定時間ｔ_ｉが、到達される規定時間として、計時装置２４０に認識、または規定された場合、計時装置２４０は、第１の検出ユニット２１０に振幅Ａ（ｔ_ｉ）を決定させ、第２の検出ユニット２２０に出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）を決定させる。

図４および５に示す実施形態においては、読み出し装置２００は、計時装置２４０を備えているが、振幅Ａ（ｔ_ｉ）および出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）を決定するための一時的に規定された信号が、読み出し装置２００の外部、またはコリオリジャイロスコープ１の外部の構成要素から生成されてもよく、第１の検出ユニット２１０および第２の検出ユニット２２０に伝送されてもよい。

比較ユニット２１５は、第１の検出ユニット２１０によって連続的に決定される励起振動の振幅Ａ（ｔ）と、所定値Ａ_ｉとを比較するように機能する。比較ユニット２１５が、所定値Ａ_ｉに達したと認識した場合、対応する時間が規定時間ｔ_ｉとして認識または規定され、第２の検出ユニット２２０が、出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）を決定することになる。値Ａ（ｔ）＝Ａ（ｔ_ｉ）＝Ａ_ｉは、さらに出力ユニット２３０に伝送され、上述したように正規化出力信号Ｓ_０（ｔ_ｉ）を生成するために用いられる。

図４および５において、比較ユニット２１５は、第１の検出ユニット２１０の構成要素として示されている。しかしながら、第１の検出ユニット２１０が、出力ユニット２３０に振幅値Ａ（ｔ_ｉ）を伝送し、第２の検出ユニット２２０が、出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）の値を決定し、当該出力信号Ｓ（ｔ_ｉ）の値を出力ユニット２３０に伝送することに適しているならば、比較ユニット２１５は、第１の検出ユニット２１０の外部、読み出し装置２００の外部、またはコリオリジャイロスコープ１の外部に配置されてもよい。

本発明に係る方法、および上記方法に適したコリオリジャイロスコープは、当該コリオリジャイロスコープの起動時間中、既に、上記コリオリジャイロスコープのスケールファクターの質、または出力信号の質を推定することを可能とする。これによって、通常の動作において（つまり、定常状態の励起振動に関して）、所望のスケールファクターに到達可能か、そしてコリオリジャイロスコープが必要な基準を満たし、所望されるように動作するかどうか、推定することが可能となる。したがって、コリオリジャイロスコープの出力信号が十分に正確であるか判断するために最大時間待つ必要がない。これによって、コリオリジャイロスコープの起動時間の大幅な短縮（例えば１００倍）になる。さらに、上記方法、および上記コリオリジャイロスコープに必要な構成要素は、容易に実施可能であり、起動時間を最適化するための他の手段と組み合わせることが可能である。

Claims (9)

1. 第１の軸（ｘ）に対して平行にコリオリジャイロスコープ（１）の励起振動を励起することが可能な質量系（１００）を有する上記コリオリジャイロスコープ（１）の起動時間を最適化する方法であって、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直となる第２の軸（ｙ）に沿った、コリオリ力による上記質量系の偏向を、上記コリオリジャイロスコープ（１）の出力信号（Ｓ）を用いて確認することが可能であり、
   規定時間（ｔ_ｉ）において、上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記励起振動の振幅（Ａ）を決定する工程と、
   上記規定時間（ｔ_ｉ）において、上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記出力信号（Ｓ）を決定する工程と、
   決定された上記出力信号（Ｓ）と、定常状態における上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記励起振動の振幅（Ａ_０）を決定された上記振幅（Ａ）で割った商とを掛けることによって、上記コリオリジャイロスコープ（１）の正規化出力信号（Ｓ_０）を生成する工程と、を含むことを特徴とする方法。
2. 上記振幅（Ａ）を決定する工程と、上記出力信号（Ｓ）を決定する工程と、上記正規化出力信号（Ｓ_０）を生成する工程とを、少なくともさらに１規定時間（ｔ_ｉ＋１）繰り返す工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 上記規定時間（ｔ_ｉ、ｔ_ｉ＋１）の少なくとも１つは、到達したことを、計時装置（２４０）によって規定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記励起振動の上記振幅（Ａ）が連続的に決定され、
   上記励起振動の決定された上記振幅（Ａ）が、各所定値（Ａ_ｉ、Ａ_ｉ＋１）に達した場合、上記規定時間（ｔ_ｉ、ｔ_ｉ＋１）の少なくとも１つが、到達したと規定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
5. 決定された上記振幅（Ａ）が、定常状態における上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記励起振動の上記振幅（Ａ_０）に一致した時、上記方法が終了することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 上記方法は、時間内（ｔ_ｎ）の所定の時点に達した後、終了することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 質量系（１００）を備えたコリオリジャイロスコープ（１）であって、上記質量系（１００）は、第１の軸（ｘ）に対して平行に上記コリオリジャイロスコープ（１）の励起振動を励起することが可能であり、上記第１の軸（ｘ）に対して垂直となる第２の軸（ｙ）に沿った、コリオリ力による上記質量系の偏向を、上記コリオリジャイロスコープ（１）の出力信号（Ｓ）を用いて確認することが可能であり、
   上記コリオリジャイロスコープ（１）は、
   第１の検出ユニット（２１０）と、第２の検出ユニット（２２０）と、出力ユニット（２３０）とを備えている読み出し装置（２００）を備え、
   上記第１の検出ユニット（２１０）は、規定時間（ｔ_ｉ）において、上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記励起振動の振幅（Ａ）を決定するように構成され、
   上記第２の検出ユニット（２２０）は、上記規定時間（ｔ_ｉ）において、上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記出力信号（Ｓ）を決定するように構成され、
   上記出力ユニット（２３０）は、決定された上記出力信号（Ｓ）と、定常状態における上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記励起振動の振幅（Ａ_０）を決定された上記振幅（Ａ）で割った商とを掛けることによって、上記コリオリジャイロスコープ（１）の正規化出力信号（Ｓ_０）を生成するように構成されていることを特徴とするコリオリジャイロスコープ（１）。
8. 到達される規定時間として、上記規定時間（ｔ_ｉ）を規定するように構成され、あるいは、規定時間（ｔ_ｉ）において上記コリオリジャイロスコープ（１）の上記励起振動の上記振幅（Ａ）および上記出力信号（Ｓ）を決定することを開始するように構成された計時装置（２４０）をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のコリオリジャイロスコープ（１）。
9. 決定された上記振幅（Ａ）と、所定値とを比較するように構成された比較ユニット（２１５）をさらに備えることを特徴とする、請求項７または８に記載のコリオリジャイロスコープ（１）。
   
   

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