特許

J-GLOBAL ID：200903000666772577

共振構造を有するセンサ、特に加速度センサ又は回転速度センサ、並びに自己試験をするための装置及び方法

発明者： シャルク・ヨーゼフ ,  シュテンツェル・エルヴィーン ,  バウアー・カーリン ,  フライターク・ライナー ,  ヒルザー・ローラント ,  フォス・ラルフ ,  アイケレ・マティーアス ,  ザイデル・ヘルムート ,  プレヒテル・ウルリヒ
出願人/特許権者： エーアーデーエス・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
代理人 (1件)： 江崎 光史 (外3名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願2000-574895
公開番号（公開出願番号）：特表2002-526761
出願日： 1999年10月01日
公開日（公表日）： 2002年08月20日
要約：

【要約】特に回転速度又は加速度を測定するための自己試験可能なセンサが、振動可能な構造体つまり共振構造体2,この構造体(2)を第1振動させるためのアクチュエータユニット(3a,3b),測定量に依存する出力信号を生成するためのピエゾ抵抗素子(5)及びこの出力信号から試験信号成分を分離するための手段(5)を有する。この場合、この試験信号成分は、この構造体(2)の第1振動に重畳された第2周期振動によって生成される。センサの自己試験を行うための装置が、有効信号成分に重畳されている試験信号成分を、このセンサの周期的な出力信号から分離するための手段(5),及びこの試験信号成分を予め定義された値か又はこのセンサに入力された試験信号と比較するための比較手段を有する。自己試験を行うため、構造体(2)の第1振動が、第2周期振動と重畳される。そして、測定量に関する情報を含む出力信号が検出される。この出力信号中に含まれる試験信号成分が監視される。

請求項（抜粋）：

【請求項01】 測定量を検出するための振動可能な構造体(2a,2b;11;100),この構造体2a,2b;11;100)を第1周期振動させるためのアクチュエータユニット(3a,3b;7)及びこの測定量に依存する出力信号を生成するための素子(5;15;25)を有するセンサにおいて、この構造体(2a,2b;11;100)の第1振動に重畳する第2周期振動似よって生成される試験信号成分をこの出力信号から検出及び分離又は検出若しくは分離するための手段(41,45;60a,60b)を特徴とするセンサ。 【請求項02】 試験信号を、構造体(2a,2b;11;100)を励起するための信号に変調する装置(30,31;50,51)を特徴とする請求項1に記載のセンサ。 【請求項03】 第2周期振動を生成するため、構造体(2a,2b)は、アクチュエータユニット(3a,3b;7)及び機械的な不平衡又はアクチュエータユニット(3a,3b;7)若しくは機械的な不平衡を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ。 【請求項04】 試験信号成分(41,45;60a,60b)を分離するための手段は、出力信号の周波数及び位相又は周波数若しくは位相を解析するための装置を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセンサ。 【請求項05】 試験信号の振幅及び周波数又は振幅若しくは周波数を可変するための手段(30,37)を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のセンサ。 【請求項06】 センサは、回転速度センサ,加速度センサ又は圧力センサであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のセンサ。 【請求項07】 振動可能な構造体(100)は、共振器(110) 及びこの共振器(110) に連結された振動可能な重り(120)を有し、この重り(120)は、偏向時にこの共振器(110) の共振周波数を変え、この場合、測定の間に試験信号成分を生成するため、この重り(120)は振動動作に移行可能であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のセンサ。 【請求項08】 試験信号成分は、センサを校正するために使用することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のセンサ。 【請求項09】 アクチュエータユニット(7)は、共振器(110)及びこの共振器(110)に連結された重り(120)を異なるモードの振動に移行させ、この場合、試験信号成分を生成するため、この振動重り(120)は、この共振器(110)の共振周波数を周期的に変化させることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のセンサ。 【請求項10】 振動する構造体(2a,2b;11;100)に関する測定量を検出し、その測定量に依存して周期的な出力信号を生成するセンサを自己試験する装置において、有効信号成分に重畳されている試験信号を、このセンサのこの周期的な出力信号から分離する手段(41;45;60a,60b)、及びこの試験信号成分を予め定義した値又はこのセンサに入力されたこの試験信号と比較するための比較手段(43;60d)を特徴とする装置。 【請求項11】 試験信号を構造体(2a,2b,11,100)を励起する信号に変調するための装置(30,31;50,51)を特徴とする請求項10に記載の装置。 【請求項12】 測定量を検出するために使用される第1振動モードに重畳している第2振動モードで構造体(2a,2b;11;100)を励起するための手段(3a,3b,33a,33b;7,50,51)を特徴とする請求項10又は11に記載の装置。 【請求項13】 分離するための手段(41,45;60a,60b)は、周波数及び位相又は周波数若しくは位相を解析するための装置を有することを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の装置。 【請求項14】 試験信号の振幅及び周波数又は振幅若しくは周波数を周期的に変化させるための手段(30,37,50)を特徴とする請求項10から13のいずれか1項に記載の装置。 【請求項15】 ステップ:測定量を検出するために使用される構造体(2a,2b;11;100)の第1振動を第2周期振動と重畳させ;この振動する構造体(2a,2b;11;100)に関連する測定量に関する情報を含む出力信号を検出し;そしてこの構造体(2a,2b;11;100)のこの第2周期振動によって生成される出力信号中に含まれる試験信号成分を監視する、これらのステップを特徴とする振動可能な構造体(2a,2b;11;100)を有するセンサを自己試験するための方法。 【請求項16】 構造体(2a,2b;11;100)用の励起信号が試験信号によって変調されることを特徴とする請求項15に記載の方法。 【請求項17】 センサの構造体(2a,2b;11;100)の第2周期振動は、機械的な結合か又は機械的な不平衡によって生成されることを特徴とする請求項15又は16に記載の方法。 【請求項18】 出力信号は、周波数解析及び位相解析又は周波数解析若しくは位相解析されることを特徴とする請求項15〜17のいずれか1項に記載の方法。 【請求項19】 試験信号の周波数及び振幅又は周波数若しくは振幅が、センサの測定動作中に変化することを特徴とする請求項15〜18のいずれか1項に記載の方法。 【請求項20】 出力信号中の試験信号成分が、センサを校正するために使用されることを特徴とする請求項15〜19のいずれか1項に記載の方法。 【請求項21】 構造体は、少なくとも2つの周波数で振動され、この場合、第1周波数が測定すべき量を表す一方で、第2周波数が試験信号を表すことを特徴とする請求項15〜20のいずれか1項に記載の方法。 【請求項22】 振動する重り(120)に連結されていて、その結果共振器(110)の周波数が変化するこの共振器(110);この共振器を励起させるためのアクチュエータユニット(7)及びこの共振器(110)の共振周波数に依存する出力信号を生成させるための検出器(25)を有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の加速度センサにおいて、 この共振器(110)及び重り(120)を異なるモードで同時に振動させるため、少なくとも2つの周波数を含む励起信号を生成するための制御部、並びにこの重り(120)の振動モードを試験信号成分として出力信号から分離する評価段を特徴とする加速度センサ。 【請求項23】 請求項10〜14のいずれか1項に記載の自己試験を行うための装置を特徴とする請求項22に記載の加速度センサ。

IPC (6件)：

G01C 19/56 ,  G01L 1/10 ,  G01P 9/04 ,  G01P 15/10 ,  G01P 21/00 ,  G01P 21/02

FI (6件)：

G01C 19/56 ,  G01L 1/10 Z ,  G01P 9/04 ,  G01P 15/10 ,  G01P 21/00 ,  G01P 21/02

Fターム (7件)：

2F105AA02 ,  2F105AA03 ,  2F105AA10 ,  2F105BB04 ,  2F105BB20 ,  2F105CC01 ,  2F105CD02

引用特許：

出願人引用 (5件)

• 回転角速度検出装置
  公報種別：公表公報   出願番号：特願平8-520675   出願人：ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング
• 自己診断回路付き加速度センサ
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平3-179125   出願人：三菱油化株式会社
• 内蔵試験回路を有する回転速度センサ
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平6-165004   出願人：ニューエスディーインコーポレイテッド
• 角加速度測定装置
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平4-124000   出願人：株式会社明電舎
• センサ装置
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平7-275046   出願人：オムロン株式会社

審査官引用 (3件)

• 回転角速度検出装置
  公報種別：公表公報   出願番号：特願平8-520675   出願人：ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング
• 自己診断回路付き加速度センサ
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平3-179125   出願人：三菱油化株式会社
• 内蔵試験回路を有する回転速度センサ
  公報種別：公開公報   出願番号：特願平6-165004   出願人：ニューエスディーインコーポレイテッド