JPH10332738A - 静電トルカ式加速度計 - Google Patents
静電トルカ式加速度計Info
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- JPH10332738A JPH10332738A JP14064497A JP14064497A JPH10332738A JP H10332738 A JPH10332738 A JP H10332738A JP 14064497 A JP14064497 A JP 14064497A JP 14064497 A JP14064497 A JP 14064497A JP H10332738 A JPH10332738 A JP H10332738A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トルカ電極間に印加する電圧が直流電圧であ
っても発生力の直線性が良好である静電トルカ式加速度
計を提供する。 【解決手段】 差動増幅器Ｕ１から出力される位置検出
器Ｐ／Ｏの検出信号２△ｅを整流増幅器Ｕ２により整流
増幅して−△Ｅとし、これを更に直流電圧Ｅによりバイ
アスされる第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および
第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４により増幅してそ
れぞれ第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂに
負帰還する静電トルカ式サーボ加速度計において、整流
増幅器Ｕ２の反転入力端と出力端の間にリミッタ回路を
接続した静電トルカ式加速度計。
っても発生力の直線性が良好である静電トルカ式加速度
計を提供する。 【解決手段】 差動増幅器Ｕ１から出力される位置検出
器Ｐ／Ｏの検出信号２△ｅを整流増幅器Ｕ２により整流
増幅して−△Ｅとし、これを更に直流電圧Ｅによりバイ
アスされる第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および
第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４により増幅してそ
れぞれ第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂに
負帰還する静電トルカ式サーボ加速度計において、整流
増幅器Ｕ２の反転入力端と出力端の間にリミッタ回路を
接続した静電トルカ式加速度計。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、静電トルカ式加
速度計に関し、特に、トルカ電極間に印加する電圧が直
流電圧であっても発生力の直線性が良好である静電トル
カ式加速度計に関する。
速度計に関し、特に、トルカ電極間に印加する電圧が直
流電圧であっても発生力の直線性が良好である静電トル
カ式加速度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】加速度計として、従来、電磁トルカ式加
速度計および静電トルカ式加速度計が開発され、実用に
供されている。これら両加速度計の特徴および両者の間
の差異を要約すると以下の通りとなる。 （電磁トルカ式加速度計の主構成要素） 振子 位置検出器 サーボ増幅器 永久磁石／可動コイル式トルカ （静電トルカ式加速度計の主構成要素） 振子 位置検出器 サーボ増幅器 静電トルカ 電磁トルカ式加速度計と静電トルカ式加速度計の主構成
要素を比較すると、両者の間の原理上の差異はトルカに
ある。即ち、電磁トルカ式加速度計のトルカは永久磁石
と可動コイルより成るものであるのに対して、静電トル
カ式加速度計のトルカは微小空隙を有する電極対より成
る静電トルカである。ここで永久磁石と可動コイルより
成る電磁トルカと静電トルカとを比較してみると、構成
部品数、構成部品加工時間の何れについても静電トルカ
の方が少なくて圧倒的に有利である。但し、加速度計と
しての性能、特に、静電トルカの発生力の直線性につい
ては、電磁トルカ式加速度計は非常に良好であるのに対
して、静電トルカ式加速度計は原理上不利である。以
下、この点について説明する。
速度計および静電トルカ式加速度計が開発され、実用に
供されている。これら両加速度計の特徴および両者の間
の差異を要約すると以下の通りとなる。 （電磁トルカ式加速度計の主構成要素） 振子 位置検出器 サーボ増幅器 永久磁石／可動コイル式トルカ （静電トルカ式加速度計の主構成要素） 振子 位置検出器 サーボ増幅器 静電トルカ 電磁トルカ式加速度計と静電トルカ式加速度計の主構成
要素を比較すると、両者の間の原理上の差異はトルカに
ある。即ち、電磁トルカ式加速度計のトルカは永久磁石
と可動コイルより成るものであるのに対して、静電トル
カ式加速度計のトルカは微小空隙を有する電極対より成
る静電トルカである。ここで永久磁石と可動コイルより
成る電磁トルカと静電トルカとを比較してみると、構成
部品数、構成部品加工時間の何れについても静電トルカ
の方が少なくて圧倒的に有利である。但し、加速度計と
しての性能、特に、静電トルカの発生力の直線性につい
ては、電磁トルカ式加速度計は非常に良好であるのに対
して、静電トルカ式加速度計は原理上不利である。以
下、この点について説明する。
【０００３】電磁トルカ式加速度計に使用される永久磁
石と可動コイルより成るトルカの発生力：Ｆは Ｆ＝Ｂｇ・ｌ・ｉ （１） 但し、Ｂｇ：可動コイルの位置する領域の磁束密度 ｌ：可動コイル巻線の長さ ｉ：可動コイルに流れる電流 式（１）を参照するに、永久磁石と可動コイルより成る
トルカの発生力Ｆは可動コイルに流れる電流ｉに比例す
る。
石と可動コイルより成るトルカの発生力：Ｆは Ｆ＝Ｂｇ・ｌ・ｉ （１） 但し、Ｂｇ：可動コイルの位置する領域の磁束密度 ｌ：可動コイル巻線の長さ ｉ：可動コイルに流れる電流 式（１）を参照するに、永久磁石と可動コイルより成る
トルカの発生力Ｆは可動コイルに流れる電流ｉに比例す
る。
【０００４】これに対して、静電トルカ式加速度計の静
電トルカの発生力：Ｆは Ｆ＝ε・Ａ・Ｅ2／ｄ2 （２） 但し、ε：誘電率 Ａ：トルカ電極面積 Ｅ：トルカ電極間に印加する電圧 ｄ：トルカ電極間隙 式（２）を参照するに、静電トルカの発生力Ｆはトルカ
電極間に印加する電圧Ｅの自乗に比例し、トルカ電極間
隙ｄの自乗に反比例する。即ち、静電トルカの発生力Ｆ
の直線性は良好ではない。
電トルカの発生力：Ｆは Ｆ＝ε・Ａ・Ｅ2／ｄ2 （２） 但し、ε：誘電率 Ａ：トルカ電極面積 Ｅ：トルカ電極間に印加する電圧 ｄ：トルカ電極間隙 式（２）を参照するに、静電トルカの発生力Ｆはトルカ
電極間に印加する電圧Ｅの自乗に比例し、トルカ電極間
隙ｄの自乗に反比例する。即ち、静電トルカの発生力Ｆ
の直線性は良好ではない。
【０００５】静電トルカの発生力Ｆの直線性を改善する
打開策としては、トルカ電極間に印加する電圧をパルス
幅変調（ＰＷＭ）した電圧とするものが開発されてい
る。しかし、この手法には静電トルカの回路構成が複雑
となる欠点がある（特公平６−２３７８１号公報、特公
平６−７２８９９号公報参照）。そして、トルカ電極間
に印加する電圧を直流（ＤＣ）電圧とするものも開発さ
れている。しかし、これには静電トルカの精度を高くす
ることができないという問題がある。
打開策としては、トルカ電極間に印加する電圧をパルス
幅変調（ＰＷＭ）した電圧とするものが開発されてい
る。しかし、この手法には静電トルカの回路構成が複雑
となる欠点がある（特公平６−２３７８１号公報、特公
平６−７２８９９号公報参照）。そして、トルカ電極間
に印加する電圧を直流（ＤＣ）電圧とするものも開発さ
れている。しかし、これには静電トルカの精度を高くす
ることができないという問題がある。
【０００６】以下、この静電トルカ式加速度計の従来例
を図３を参照して説明する。図３において、静電容量式
位置検出器Ｐ／Ｏは、互いに等しい抵抗値を有する２個
の抵抗Ｒ（Ｒ：抵抗値をも示す）と振子Ｐに形成された
第１の位置検出器電極α、第２の位置検出器電極βを４
辺とするブリッジ回路ＢＲを有している。ブリッジ回路
ＢＲの入力端は発振周波数１００ｋＨｚのオーダーの発
振器ＯＳＣの一方の端子に接続している。ブリッジ回路
ＢＲの出力端である２個の位置検出器電極α、βの固定
電極側は差動増幅器Ｕ１の反転入力端および非反転入力
端に接続している。Ｕ２は整流増幅器であり、静電容量
式位置検出器Ｐ／Ｏの検出信号を出力する差動増幅器Ｕ
１を反転入力端に入力してこれを整流すると共に適宜に
増幅する回路である。この整流増幅器Ｕ２の反転入力端
と出力端間には帰還抵抗ｒが接続されている。Ｕ３およ
びＵ４は第１および第２のトルカ電極駆動差動増幅器で
ある。第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の非反転入
力には一定のバイアス電圧を供給するバイアス電圧源Ｅ
によりバイアスされており、反転入力端に整流増幅器Ｕ
２の出力を入力してこれを増幅する回路である。これに
対して、第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の非反転
入力は一定電圧のバイアス電圧源Ｅによりバイアスされ
ており、反転入力端に整流増幅器Ｕ２の出力をインバー
タＩＮを介して入力して増幅する回路である。Ｕ５は出
力増幅器であり、その非反転入力には第１のトルカ電極
駆動差動増幅器Ｕ３の出力が入力されると共に、反転入
力には第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力が入
力される。
を図３を参照して説明する。図３において、静電容量式
位置検出器Ｐ／Ｏは、互いに等しい抵抗値を有する２個
の抵抗Ｒ（Ｒ：抵抗値をも示す）と振子Ｐに形成された
第１の位置検出器電極α、第２の位置検出器電極βを４
辺とするブリッジ回路ＢＲを有している。ブリッジ回路
ＢＲの入力端は発振周波数１００ｋＨｚのオーダーの発
振器ＯＳＣの一方の端子に接続している。ブリッジ回路
ＢＲの出力端である２個の位置検出器電極α、βの固定
電極側は差動増幅器Ｕ１の反転入力端および非反転入力
端に接続している。Ｕ２は整流増幅器であり、静電容量
式位置検出器Ｐ／Ｏの検出信号を出力する差動増幅器Ｕ
１を反転入力端に入力してこれを整流すると共に適宜に
増幅する回路である。この整流増幅器Ｕ２の反転入力端
と出力端間には帰還抵抗ｒが接続されている。Ｕ３およ
びＵ４は第１および第２のトルカ電極駆動差動増幅器で
ある。第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の非反転入
力には一定のバイアス電圧を供給するバイアス電圧源Ｅ
によりバイアスされており、反転入力端に整流増幅器Ｕ
２の出力を入力してこれを増幅する回路である。これに
対して、第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の非反転
入力は一定電圧のバイアス電圧源Ｅによりバイアスされ
ており、反転入力端に整流増幅器Ｕ２の出力をインバー
タＩＮを介して入力して増幅する回路である。Ｕ５は出
力増幅器であり、その非反転入力には第１のトルカ電極
駆動差動増幅器Ｕ３の出力が入力されると共に、反転入
力には第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力が入
力される。
【０００７】振子Ｐには、第１の位置検出器電極α、第
２の位置検出器電極βの他に、２個のトルカ電極Ａ、Ｂ
が形成されている。第１および第２の位置検出器電極
α、βの可動電極、第１および第２のトルカ電極Ａ、Ｂ
の振子Ｐ側に形成される可動電極は、４枚共に電気的に
共通に接続して発振器ＯＳＣの他方の端子に接続してい
る。そして、第１のトルカ電極Ａの固定電極には第１の
トルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の出力が負帰還入力され
るのに対して、第２のトルカ電極Ｂの固定電極には第２
のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力が負帰還入力さ
れる。
２の位置検出器電極βの他に、２個のトルカ電極Ａ、Ｂ
が形成されている。第１および第２の位置検出器電極
α、βの可動電極、第１および第２のトルカ電極Ａ、Ｂ
の振子Ｐ側に形成される可動電極は、４枚共に電気的に
共通に接続して発振器ＯＳＣの他方の端子に接続してい
る。そして、第１のトルカ電極Ａの固定電極には第１の
トルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の出力が負帰還入力され
るのに対して、第２のトルカ電極Ｂの固定電極には第２
のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力が負帰還入力さ
れる。
【０００８】ここで、加速度が印加されて振子Ｐが変位
すると、静電容量式位置検出器Ｐ／Ｏの第１および第２
位置検出器電極α、βから振子Ｐの変位量に比例した交
流出力信号２△ｅが差動増幅器Ｕ１から出力される。位
置検出器電極α、βの電極間隙の広がった方は電極間隙
の狭まった方と比較して出力信号は大きくなる。この交
流出力信号２△ｅを整流増幅器Ｕ２により整流、直流化
して−△Ｅに増幅し、次いで、第１のトルカ電極駆動差
動増幅器Ｕ３および第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ
４において上述した通りに接続されたバイアス電圧源Ｅ
の一定バイアス電圧に重畳し、第１のトルカ電極駆動差
動増幅器Ｕ３から（Ｅ＋△Ｅ）が出力される。一方、上
述した通り、整流増幅器Ｕ２の出力−△Ｅはインバータ
ＩＮを介して＋△Ｅに反転され、これが第２のトルカ電
極駆動差動増幅器Ｕ４の反転入力に印加され−△Ｅとし
て反転出力されるところから、第２のトルカ電極駆動差
動増幅器Ｕ４からは（Ｅ−△Ｅ）が出力される。第１の
トルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の出力（Ｅ＋△Ｅ）は第
１のトルカ電極Ａの固定電極に負帰還される一方、第２
のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力（Ｅ−△Ｅ）は
第２のトルカ電極Ｂの固定電極に印加される。ところ
で、間隙の広いトルカ電極間には高い電圧、狭いトルカ
電極間には低い電圧が印加される回路構成にしている。
すると、静電容量式位置検出器Ｐ／Ｏの第１および第２
位置検出器電極α、βから振子Ｐの変位量に比例した交
流出力信号２△ｅが差動増幅器Ｕ１から出力される。位
置検出器電極α、βの電極間隙の広がった方は電極間隙
の狭まった方と比較して出力信号は大きくなる。この交
流出力信号２△ｅを整流増幅器Ｕ２により整流、直流化
して−△Ｅに増幅し、次いで、第１のトルカ電極駆動差
動増幅器Ｕ３および第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ
４において上述した通りに接続されたバイアス電圧源Ｅ
の一定バイアス電圧に重畳し、第１のトルカ電極駆動差
動増幅器Ｕ３から（Ｅ＋△Ｅ）が出力される。一方、上
述した通り、整流増幅器Ｕ２の出力−△Ｅはインバータ
ＩＮを介して＋△Ｅに反転され、これが第２のトルカ電
極駆動差動増幅器Ｕ４の反転入力に印加され−△Ｅとし
て反転出力されるところから、第２のトルカ電極駆動差
動増幅器Ｕ４からは（Ｅ−△Ｅ）が出力される。第１の
トルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３の出力（Ｅ＋△Ｅ）は第
１のトルカ電極Ａの固定電極に負帰還される一方、第２
のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４の出力（Ｅ−△Ｅ）は
第２のトルカ電極Ｂの固定電極に印加される。ところ
で、間隙の広いトルカ電極間には高い電圧、狭いトルカ
電極間には低い電圧が印加される回路構成にしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上の通りに、差動増
幅器Ｕ１から出力される検出信号２△ｅを整流増幅器Ｕ
２により適宜に増幅して−△Ｅとし、これを更に第１の
トルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および第２のトルカ電極
駆動差動増幅器Ｕ４により増幅してそれぞれ第１のトル
カ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂに負帰還をかける安
価型静電トルカ式サーボ加速度計の場合、静電容量式位
置検出器Ｐ／Ｏから出力される検出信号２△ｅは位置検
出器電極α、βの間隙に概ね反比例するが、静電トルカ
ＴＧから発生される負帰還力はトルカ電極Ａ、Ｂの間隙
の自乗に反比例し、且つトルカ電極Ａ、Ｂそれぞれの間
に印加する電圧の自乗に比例するところから、静電容量
式位置検出器Ｐ／Ｏから出力される信号２△ｅを適宜に
増幅してバイアス電圧Ｅに加え、その電圧を各トルカ電
極Ａ、Ｂに印加すると、静電トルカＴＧから発生するト
ルクの極性は振子Ｐが位置検出器Ｐ／Ｏのヌル点近傍と
位置検出器電極α、βの固定電極近傍と比較した場合に
逆の特性になり、位置検出器電極α、βの固定電極近傍
において正帰還状態になって正常な機能が得られない。
幅器Ｕ１から出力される検出信号２△ｅを整流増幅器Ｕ
２により適宜に増幅して−△Ｅとし、これを更に第１の
トルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および第２のトルカ電極
駆動差動増幅器Ｕ４により増幅してそれぞれ第１のトル
カ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂに負帰還をかける安
価型静電トルカ式サーボ加速度計の場合、静電容量式位
置検出器Ｐ／Ｏから出力される検出信号２△ｅは位置検
出器電極α、βの間隙に概ね反比例するが、静電トルカ
ＴＧから発生される負帰還力はトルカ電極Ａ、Ｂの間隙
の自乗に反比例し、且つトルカ電極Ａ、Ｂそれぞれの間
に印加する電圧の自乗に比例するところから、静電容量
式位置検出器Ｐ／Ｏから出力される信号２△ｅを適宜に
増幅してバイアス電圧Ｅに加え、その電圧を各トルカ電
極Ａ、Ｂに印加すると、静電トルカＴＧから発生するト
ルクの極性は振子Ｐが位置検出器Ｐ／Ｏのヌル点近傍と
位置検出器電極α、βの固定電極近傍と比較した場合に
逆の特性になり、位置検出器電極α、βの固定電極近傍
において正帰還状態になって正常な機能が得られない。
【００１０】ここで、振子Ｐに作用するトルカＴＧの
力：ΔＦは、 ２ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（Ｅ＋ΔＥ)2／（ｄ＋Δｄ)2−（Ｅ−ΔＥ)2／（ｄ −Δｄ)2｝ （３） となる。ｄ》Δｄであれば、式（３）は ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（（Ｅ＋ΔＥ)2−（Ｅ−ΔＥ)2）／ｄ2 ｝ ＝ε・Ａ・Ｅ・ΔＥ／２ｄ2 （４） となり、入力加速度に対する直線性の良好なΔＦを検出
することができる筈である。
力：ΔＦは、 ２ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（Ｅ＋ΔＥ)2／（ｄ＋Δｄ)2−（Ｅ−ΔＥ)2／（ｄ −Δｄ)2｝ （３） となる。ｄ》Δｄであれば、式（３）は ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（（Ｅ＋ΔＥ)2−（Ｅ−ΔＥ)2）／ｄ2 ｝ ＝ε・Ａ・Ｅ・ΔＥ／２ｄ2 （４） となり、入力加速度に対する直線性の良好なΔＦを検出
することができる筈である。
【００１１】しかし、実際はｄと比較してΔｄを無視す
ることはできないので、式（４）は直線式とはならな
い。可変容量式位置検出器Ｐ／Ｏの感度を求める。 Ｚｃ＋ΔＺｃ＝１／ｊω（Ｃ−Δｃ） （５） ここで Ｃ−Δｃ＝ε・Ａ／（ｄ＋Δｄ） （６） ｅ＋Δｅ＝Ｖ・（Ｚｃ＋ΔＺｃ）／（Ｒ＋Ｚｃ＋ΔＺｃ） ＝｛Ｖ／ｊωＲεＡpo／（ｄpo＋Δｄpo）＋１｝ ＝Ｖ・（ｄpo＋Δｄpo）｛（ｄpo＋Δｄpo）−ｊωＲεＡpo｝／ ｛ω2 Ｒ2 ε2 Ａpo2 ＋（ｄpo＋Δｄpo)2｝ （７） 但し、ｄpo：位置検出器電極間隔 Ａpo：位置検出器電極面積 同様に、 ｅ−Δｅ＝Ｖ・（ｄpo−Δｄpo）｛（ｄpo−Δｄpo）−ｊωＲεＡpo｝／ ｛ω2 Ｒ2 ε2 Ａpo2 ＋（ｄpo−Δｄpo)2｝ （８） 式（７）−式（８）より２Δｅが求まる。この２Δｅを
上述した通りに適宜に増幅して−ΔＥとし、これをバイ
アス電圧Ｅに重畳すると（Ｅ±ΔＥ）が得られる。これ
を式（２）に代入すると、 Ｆ＋ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（Ｅ＋ΔＥ)2／（ｄ＋Δｄ)2｝ （９） 同様に、 Ｆ−ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（Ｅ−ΔＥ)2／（ｄ−Δｄ)2｝ （10） 式（９）−式（10）より２ΔＦが求まり、これが式
（３）となる。
ることはできないので、式（４）は直線式とはならな
い。可変容量式位置検出器Ｐ／Ｏの感度を求める。 Ｚｃ＋ΔＺｃ＝１／ｊω（Ｃ−Δｃ） （５） ここで Ｃ−Δｃ＝ε・Ａ／（ｄ＋Δｄ） （６） ｅ＋Δｅ＝Ｖ・（Ｚｃ＋ΔＺｃ）／（Ｒ＋Ｚｃ＋ΔＺｃ） ＝｛Ｖ／ｊωＲεＡpo／（ｄpo＋Δｄpo）＋１｝ ＝Ｖ・（ｄpo＋Δｄpo）｛（ｄpo＋Δｄpo）−ｊωＲεＡpo｝／ ｛ω2 Ｒ2 ε2 Ａpo2 ＋（ｄpo＋Δｄpo)2｝ （７） 但し、ｄpo：位置検出器電極間隔 Ａpo：位置検出器電極面積 同様に、 ｅ−Δｅ＝Ｖ・（ｄpo−Δｄpo）｛（ｄpo−Δｄpo）−ｊωＲεＡpo｝／ ｛ω2 Ｒ2 ε2 Ａpo2 ＋（ｄpo−Δｄpo)2｝ （８） 式（７）−式（８）より２Δｅが求まる。この２Δｅを
上述した通りに適宜に増幅して−ΔＥとし、これをバイ
アス電圧Ｅに重畳すると（Ｅ±ΔＥ）が得られる。これ
を式（２）に代入すると、 Ｆ＋ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（Ｅ＋ΔＥ)2／（ｄ＋Δｄ)2｝ （９） 同様に、 Ｆ−ΔＦ＝（ε・Ａ／２）｛（Ｅ−ΔＥ)2／（ｄ−Δｄ)2｝ （10） 式（９）−式（10）より２ΔＦが求まり、これが式
（３）となる。
【００１２】式（９）−式（10）を厳密に求めようとす
ると、振子Ｐの変位に対するトルカＴＧの発生力が図４
に示される通り振子Ｐの変位の大きい領域において反転
するに到る。従って、このままではサーボ加速度計とし
て機能しない。この発明は、位置検出器Ｐ／Ｏの検出信
号が入力される差動増幅器Ｕ１の出力を反転入力端に入
力してこれを整流すると共に適宜に増幅する整流増幅器
Ｕ２にリミッタ回路を設け、位置検出器電極α、βの固
定電極近傍においても負帰還状態にして上述の問題を解
消した電極間に印加する電圧が直流電圧である静電トル
カ式加速度計を提供するものである。
ると、振子Ｐの変位に対するトルカＴＧの発生力が図４
に示される通り振子Ｐの変位の大きい領域において反転
するに到る。従って、このままではサーボ加速度計とし
て機能しない。この発明は、位置検出器Ｐ／Ｏの検出信
号が入力される差動増幅器Ｕ１の出力を反転入力端に入
力してこれを整流すると共に適宜に増幅する整流増幅器
Ｕ２にリミッタ回路を設け、位置検出器電極α、βの固
定電極近傍においても負帰還状態にして上述の問題を解
消した電極間に印加する電圧が直流電圧である静電トル
カ式加速度計を提供するものである。
【００１３】
請求項１：差動増幅器Ｕ１から出力される位置検出器Ｐ
／Ｏの検出信号２△ｅを整流増幅器Ｕ２により整流増幅
して−△Ｅとし、これを更に直流電圧Ｅによりバイアス
される第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および第２
のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４により増幅してそれぞ
れ第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂに負帰
還する静電トルカ式サーボ加速度計において、整流増幅
器Ｕ２の反転入力端と出力端の間にリミッタ回路を接続
した静電トルカ式加速度計を構成した。
／Ｏの検出信号２△ｅを整流増幅器Ｕ２により整流増幅
して−△Ｅとし、これを更に直流電圧Ｅによりバイアス
される第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３および第２
のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４により増幅してそれぞ
れ第１のトルカ電極Ａおよび第２のトルカ電極Ｂに負帰
還する静電トルカ式サーボ加速度計において、整流増幅
器Ｕ２の反転入力端と出力端の間にリミッタ回路を接続
した静電トルカ式加速度計を構成した。
【００１４】そして、請求項２：請求項１に記載される
静電トルカ式加速度計において、リミッタ回路は２個の
ツエナダイオードのアノード同志を相互接続した回路で
ある静電トルカ式加速度計を構成した。また、２個のツ
エナダイオードのカソード同志を相互接続した回路も同
様に有効である。
静電トルカ式加速度計において、リミッタ回路は２個の
ツエナダイオードのアノード同志を相互接続した回路で
ある静電トルカ式加速度計を構成した。また、２個のツ
エナダイオードのカソード同志を相互接続した回路も同
様に有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１を参
照して説明する。図１において、図３における参照符号
と共通する参照符号は同一の素子、部材を示すものとす
る。この発明は、図３の従来例において、位置検出器Ｐ
／Ｏの検出信号を出力する差動増幅器Ｕ１の出力を反転
入力端に入力してこれを整流すると共に適宜に増幅する
整流増幅器Ｕ２の反転入力端と出力端間に帰還抵抗ｒと
並列にリミッタ回路を接続したものに相当する。
照して説明する。図１において、図３における参照符号
と共通する参照符号は同一の素子、部材を示すものとす
る。この発明は、図３の従来例において、位置検出器Ｐ
／Ｏの検出信号を出力する差動増幅器Ｕ１の出力を反転
入力端に入力してこれを整流すると共に適宜に増幅する
整流増幅器Ｕ２の反転入力端と出力端間に帰還抵抗ｒと
並列にリミッタ回路を接続したものに相当する。
【００１６】図１において、加速度が印加されて振子Ｐ
が変位すると、静電容量式位置検出器Ｐ／Ｏの位置検出
器電極α、βから変位量に比例した交流出力信号２△ｅ
が差動増幅器Ｕ１から出力される。位置検出器電極α、
βの電極間隙の広がった方は電極間隙の狭まった方と比
較して出力信号は大きくなる。この交流出力信号２△ｅ
を整流増幅器Ｕ２により整流検波、直流化して−△Ｅと
し、次いで、第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３およ
び第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４において上述し
た通りに接続された一定電圧のバイアス電圧源Ｅに重畳
し、第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３から（Ｅ＋△
Ｅ）が出力される一方、第２のトルカ電極駆動差動増幅
器Ｕ４から（Ｅ−△Ｅ）が出力される。第１のトルカ電
極駆動差動増幅器Ｕ３の出力（Ｅ＋△Ｅ）は第１のトル
カ電極Ａの固定電極に印加される一方、第２のトルカ電
極駆動差動増幅器Ｕ４の出力（Ｅ−△Ｅ）は第２のトル
カ電極Ｂの固定電極に印加される。ところで、間隙の広
いトルカ電極間には高い電圧、狭いトルカ電極間には低
い電圧が印加される回路構成にしている。
が変位すると、静電容量式位置検出器Ｐ／Ｏの位置検出
器電極α、βから変位量に比例した交流出力信号２△ｅ
が差動増幅器Ｕ１から出力される。位置検出器電極α、
βの電極間隙の広がった方は電極間隙の狭まった方と比
較して出力信号は大きくなる。この交流出力信号２△ｅ
を整流増幅器Ｕ２により整流検波、直流化して−△Ｅと
し、次いで、第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３およ
び第２のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ４において上述し
た通りに接続された一定電圧のバイアス電圧源Ｅに重畳
し、第１のトルカ電極駆動差動増幅器Ｕ３から（Ｅ＋△
Ｅ）が出力される一方、第２のトルカ電極駆動差動増幅
器Ｕ４から（Ｅ−△Ｅ）が出力される。第１のトルカ電
極駆動差動増幅器Ｕ３の出力（Ｅ＋△Ｅ）は第１のトル
カ電極Ａの固定電極に印加される一方、第２のトルカ電
極駆動差動増幅器Ｕ４の出力（Ｅ−△Ｅ）は第２のトル
カ電極Ｂの固定電極に印加される。ところで、間隙の広
いトルカ電極間には高い電圧、狭いトルカ電極間には低
い電圧が印加される回路構成にしている。
【００１７】ここで、この発明は、位置検出器Ｐ／Ｏの
検出信号２Δｅを出力する差動増幅器Ｕ１の出力を反転
入力端に入力してこれを整流すると共に適宜に増幅する
整流増幅器Ｕ２の反転入力端と出力端間に帰還抵抗ｒと
並列にリミッタ回路を接続することにより、Δｅ或はΔ
Ｅを電気回路的にクリップさせる。このリミッタ回路と
して、２個のツエナダイオードのアノード同志、或はカ
ソード同志を相互接続した回路を接続することができ
る。図２に示される通り、位置検出器Ｐ／Ｏの差動検出
信号は振子Ｐの変位の大きい領域において反転するには
到らない。
検出信号２Δｅを出力する差動増幅器Ｕ１の出力を反転
入力端に入力してこれを整流すると共に適宜に増幅する
整流増幅器Ｕ２の反転入力端と出力端間に帰還抵抗ｒと
並列にリミッタ回路を接続することにより、Δｅ或はΔ
Ｅを電気回路的にクリップさせる。このリミッタ回路と
して、２個のツエナダイオードのアノード同志、或はカ
ソード同志を相互接続した回路を接続することができ
る。図２に示される通り、位置検出器Ｐ／Ｏの差動検出
信号は振子Ｐの変位の大きい領域において反転するには
到らない。
【００１８】以上の通りにリミッタ回路を接続すること
により、静電トルカＴＧから発生するトルクの極性が振
子Ｐの変位の大きい領域において反転するには到らない
入力加速度に対する直線性の良好なトルカの発生力を得
ることができる。
により、静電トルカＴＧから発生するトルクの極性が振
子Ｐの変位の大きい領域において反転するには到らない
入力加速度に対する直線性の良好なトルカの発生力を得
ることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明に依れ
ば、位置検出器Ｐ／Ｏの検出信号が入力される差動増幅
器Ｕ１の出力を反転入力端に入力してこれを整流すると
共に適宜に増幅する整流増幅器Ｕ２にリミッタ回路を設
け、位置検出器電極α、βの固定電極近傍においても負
帰還状態にして入力加速度に対する直線性の良好なトル
カの発生力を得る電極間に印加する電圧が直流電圧であ
る静電トルカ式加速度計を提供することができる。
ば、位置検出器Ｐ／Ｏの検出信号が入力される差動増幅
器Ｕ１の出力を反転入力端に入力してこれを整流すると
共に適宜に増幅する整流増幅器Ｕ２にリミッタ回路を設
け、位置検出器電極α、βの固定電極近傍においても負
帰還状態にして入力加速度に対する直線性の良好なトル
カの発生力を得る電極間に印加する電圧が直流電圧であ
る静電トルカ式加速度計を提供することができる。
【図１】実施例を説明する図。
【図２】実施例の差動検出信号と振子の変位の関係を示
す図。
す図。
【図３】従来例を説明する図。
【図４】従来例の発生力と振子の変位の関係を示す図。
【符号の説明】 Ａ 第１のトルカ電極 Ｂ 第２のトルカ電極 ＢＲ ブリッジ回路 Ｅ バイアス電圧源 ＩＮ インバータ ＬＩ リミッタ回路 ＯＳＣ 発振器 Ｐ 振子 Ｐ／Ｏ 静電容量式位置検出器 Ｒ 抵抗 ｒ 帰還抵抗 Ｕ１ 差動増幅器 Ｕ２ 整流増幅器 Ｕ３ 第１のトルカ電極駆動差動増幅器 Ｕ４ 第２のトルカ電極駆動差動増幅器 Ｕ５ 出力増幅器 α 第１の位置検出器電極 β 第２の位置検出器電極
Claims (2)
- 【請求項１】 差動増幅器から出力される位置検出器の
検出信号を整流増幅器により整流増幅し、これを更に直
流電圧によりバイアスされる第１のトルカ電極駆動差動
増幅器および第２のトルカ電極駆動差動増幅器により増
幅してそれぞれ第１のトルカ電極および第２のトルカ電
極に負帰還する静電トルカ式サーボ加速度計において、 整流増幅器の反転入力端と出力端の間にリミッタ回路を
接続したことを特徴とする静電トルカ式加速度計。 - 【請求項２】 請求項１に記載される静電トルカ式加速
度計において、 リミッタ回路は２個のツエナダイオードのアノード同志
或はカソード同志を相互接続した回路であることを特徴
とする静電トルカ式加速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14064497A JPH10332738A (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 静電トルカ式加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14064497A JPH10332738A (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 静電トルカ式加速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332738A true JPH10332738A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15273465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14064497A Withdrawn JPH10332738A (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 静電トルカ式加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10332738A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065360A1 (fr) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Tokimec Inc. | Accelerometre et instrument de mesure de type capteur spherique |
| JP2006042502A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Kyocera Corp | ステージのドリフト制御装置 |
| JP2007071681A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 信号処理装置及び物理量検出装置 |
| JP2008107349A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-08 | Honeywell Internatl Inc | 加速度計のトルク及び検知キャパシタの分離システム及び方法 |
| JP2008157910A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-07-10 | Honeywell Internatl Inc | トルク駆動回路 |
| JP2009244263A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Honeywell Internatl Inc | 平面外ｍｅｍｓデバイスから加速度および回転を決定するためのシステムおよび方法 |
| WO2016189690A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサシステム |
| CN111024982A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 青岛航天半导体研究所有限公司 | 高温石英挠性加速度计伺服电路 |
-
1997
- 1997-05-29 JP JP14064497A patent/JPH10332738A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065360A1 (fr) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Tokimec Inc. | Accelerometre et instrument de mesure de type capteur spherique |
| US6679118B1 (en) | 1999-04-27 | 2004-01-20 | Tokimec Inc. | Accelerometer and spherical sensor type measuring instrument |
| JP2006042502A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Kyocera Corp | ステージのドリフト制御装置 |
| JP4607512B2 (ja) * | 2004-07-27 | 2011-01-05 | 京セラ株式会社 | ステージのドリフト制御装置 |
| JP2007071681A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 信号処理装置及び物理量検出装置 |
| JP2008157910A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-07-10 | Honeywell Internatl Inc | トルク駆動回路 |
| JP2008107349A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-08 | Honeywell Internatl Inc | 加速度計のトルク及び検知キャパシタの分離システム及び方法 |
| JP2009244263A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Honeywell Internatl Inc | 平面外ｍｅｍｓデバイスから加速度および回転を決定するためのシステムおよび方法 |
| WO2016189690A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサシステム |
| JPWO2016189690A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2017-06-08 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサシステム |
| CN111024982A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-17 | 青岛航天半导体研究所有限公司 | 高温石英挠性加速度计伺服电路 |
| CN111024982B (zh) * | 2019-12-18 | 2024-01-30 | 青岛航天半导体研究所有限公司 | 高温石英挠性加速度计伺服电路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040803 |