JPH0155419B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0155419B2 JPH0155419B2 JP56097655A JP9765581A JPH0155419B2 JP H0155419 B2 JPH0155419 B2 JP H0155419B2 JP 56097655 A JP56097655 A JP 56097655A JP 9765581 A JP9765581 A JP 9765581A JP H0155419 B2 JPH0155419 B2 JP H0155419B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezo
- dynamic impedance
- piezo diaphragm
- diaphragm
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス流の変位を検出することにより角
速度（レート）を検出するガスレートセンサに関
する。
速度（レート）を検出するガスレートセンサに関
する。
ガスレートセンサは密閉したケーシング内でノ
ズルからフローセンサの感温素子に向けてガス流
を噴出させておき、ガスレートセンサに外部から
加わる角速度運動の影響によつてガス流が偏向し
たときに生ずるフローセンサの出力値の変化から
角速度（レート）の大きさを検出するようにした
ものである。
ズルからフローセンサの感温素子に向けてガス流
を噴出させておき、ガスレートセンサに外部から
加わる角速度運動の影響によつてガス流が偏向し
たときに生ずるフローセンサの出力値の変化から
角速度（レート）の大きさを検出するようにした
ものである。
このガスレートセンサは第１図に示すように、
ケーシング１内にセンサ本体２が一体に形成され
ており、このセンサ本体２の前、後端部は端板３
及び４により密閉されている。センサ本体２はケ
ーシング１の一部を加工した中空円筒状のスリー
ブ５を有しており、このスリーブ５の一端にはノ
ズルピース６が嵌装固定されている。そして、こ
のノズルピース６にはノズル孔６ａ及び整流孔６
ｂが穿設されている。また、スリーブ５の他端に
はホルダ７の一端部が嵌装固定されており、この
ホルダ７の他端部はプレート８を介してケーシン
グ１に固設されている。そして、このホルダ７に
はノズルピース６のノズル孔６ａと対向する位置
にフローセンサ９が配設されている。このフロー
センサ９はガス流速差を検出するためのもので、
所定の間隔で配列された一対の感温素子９ａ，９
ｂにより構成されている。
ケーシング１内にセンサ本体２が一体に形成され
ており、このセンサ本体２の前、後端部は端板３
及び４により密閉されている。センサ本体２はケ
ーシング１の一部を加工した中空円筒状のスリー
ブ５を有しており、このスリーブ５の一端にはノ
ズルピース６が嵌装固定されている。そして、こ
のノズルピース６にはノズル孔６ａ及び整流孔６
ｂが穿設されている。また、スリーブ５の他端に
はホルダ７の一端部が嵌装固定されており、この
ホルダ７の他端部はプレート８を介してケーシン
グ１に固設されている。そして、このホルダ７に
はノズルピース６のノズル孔６ａと対向する位置
にフローセンサ９が配設されている。このフロー
センサ９はガス流速差を検出するためのもので、
所定の間隔で配列された一対の感温素子９ａ，９
ｂにより構成されている。
ホルダ７と端板３との間にはピエゾポンプ室１
０が形成されており、このポンプ室１０内にはオ
リフイス孔１１ａが穿設されたピエゾポンプ１１
が収納されている。このピエゾポンプ１１はピエ
ゾ振動板で構成されており、接続端子１３を介し
て印加される交流電圧又は電流の周波数に応じて
振動し、その振動によるポンプ作用によりポンプ
室１０内に充填されたガスを圧縮する。圧縮され
たガスはプレート８の孔８ａを通して流路１ａ内
に吐出された端板４に向つて流れる。そして、端
板４に衝突して反射された後ノズル孔６ａを通し
てスリーブ５内に流入し、フローセンサ９の感温
素子対９ａ，９ｂに向つて流れるようになつてい
る。感温素子対９ａ，９ｂはスリーブ５内に流入
せるガス流の流速差を検出するためのもので、感
知せるガスの温度に応じて電気抵抗が変化する例
えばヒートセンサで構成されており、接続端子１
４，１５を介してブリツジ回路等の検出回路に接
続されている。
０が形成されており、このポンプ室１０内にはオ
リフイス孔１１ａが穿設されたピエゾポンプ１１
が収納されている。このピエゾポンプ１１はピエ
ゾ振動板で構成されており、接続端子１３を介し
て印加される交流電圧又は電流の周波数に応じて
振動し、その振動によるポンプ作用によりポンプ
室１０内に充填されたガスを圧縮する。圧縮され
たガスはプレート８の孔８ａを通して流路１ａ内
に吐出された端板４に向つて流れる。そして、端
板４に衝突して反射された後ノズル孔６ａを通し
てスリーブ５内に流入し、フローセンサ９の感温
素子対９ａ，９ｂに向つて流れるようになつてい
る。感温素子対９ａ，９ｂはスリーブ５内に流入
せるガス流の流速差を検出するためのもので、感
知せるガスの温度に応じて電気抵抗が変化する例
えばヒートセンサで構成されており、接続端子１
４，１５を介してブリツジ回路等の検出回路に接
続されている。
このように構成されたガスレートセンサ１に対
して外部から角速度運動が作用していない状態に
おいては、ノズル孔６ａからスリーブ５内に流入
せるガス流は２つの感温素子９ａ，９ｂの中間部
に向つて直進する。従つて、感温素子９ａ，９ｂ
が感知するガス温度が等しく、その抵抗の温度変
化が等しくその差は０である。ところが、ガスレ
ートセンサ１に対して外部から角速度運動が加え
られると、ノズル孔６ａから感温素子対９ａ，９
ｂに向かうガス流が偏向される。その結果、これ
らの感温素子９ａ，９ｂの抵抗変化が異なり、両
者間に抵抗差が生じる。従つて、この抵抗差を検
出することにより、ガスレートセンサ１に作用す
る角速度の大きさを検出することができる。
して外部から角速度運動が作用していない状態に
おいては、ノズル孔６ａからスリーブ５内に流入
せるガス流は２つの感温素子９ａ，９ｂの中間部
に向つて直進する。従つて、感温素子９ａ，９ｂ
が感知するガス温度が等しく、その抵抗の温度変
化が等しくその差は０である。ところが、ガスレ
ートセンサ１に対して外部から角速度運動が加え
られると、ノズル孔６ａから感温素子対９ａ，９
ｂに向かうガス流が偏向される。その結果、これ
らの感温素子９ａ，９ｂの抵抗変化が異なり、両
者間に抵抗差が生じる。従つて、この抵抗差を検
出することにより、ガスレートセンサ１に作用す
る角速度の大きさを検出することができる。
この種のガスレートセンサは感温素子対９ａ，
９ｂがガス流によつて受ける放熱分布の微少な差
によつて当該ガスレートセンサに加わる角速度運
動を検出するものであり、検出精度を高めるため
にはガス流速を極めて安定にする必要がある。こ
のためには、ガス流を発生させるピエゾポンプを
安定に作動させることが必要である。
９ｂがガス流によつて受ける放熱分布の微少な差
によつて当該ガスレートセンサに加わる角速度運
動を検出するものであり、検出精度を高めるため
にはガス流速を極めて安定にする必要がある。こ
のためには、ガス流を発生させるピエゾポンプを
安定に作動させることが必要である。
ところが、ピエゾポンプを構成するピエゾ振動
板は振動することにより相当分のインピーダンス
が変化（これを動インピーダンスという）し、こ
れに伴ない電流が変化する。すなわち、第２図に
示すように動インピーダンスによる電流分Ixはピ
エゾ振動板１２の振動数ｆに比例して変化する。
このように電流分が変化するとこれに伴ないピエ
ゾ振動板１２の振幅が変化し、ガス流を安定に発
生することができなくなる。
板は振動することにより相当分のインピーダンス
が変化（これを動インピーダンスという）し、こ
れに伴ない電流が変化する。すなわち、第２図に
示すように動インピーダンスによる電流分Ixはピ
エゾ振動板１２の振動数ｆに比例して変化する。
このように電流分が変化するとこれに伴ないピエ
ゾ振動板１２の振幅が変化し、ガス流を安定に発
生することができなくなる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ピ
エゾ振動板を所定の一定周波数で駆動すると共
に、ピエゾ振動板の動インピーダンスによる電流
を一定にすることにより、ピエゾ振動板の振幅を
一定に制御し、ガス流速を安定化するようにした
ガスレートセンサを提供するものである。
エゾ振動板を所定の一定周波数で駆動すると共
に、ピエゾ振動板の動インピーダンスによる電流
を一定にすることにより、ピエゾ振動板の振幅を
一定に制御し、ガス流速を安定化するようにした
ガスレートセンサを提供するものである。
以下本発明のガスレートセンサの一実施例を添
付図面に基づいて詳述する。
付図面に基づいて詳述する。
第３図は本発明のガスレートセンサに使用する
ピエゾ振動板の駆動回路のブロツク図で、発振器
１７は所定の一定周波数の交流信号V0を出力し
て動インピーダンス制御回路２０の自動利得可変
回路２１に加える。この動インピーダンス制御回
路２１はピエゾ振動板１２の動インピーダンスの
変化に応じて駆動信号の振幅を制御し、ピエゾ振
動板１２の振幅を一定に制御するものである。自
動利得可変回路２１は例えば電子アツテネータで
構成されており、制御信号esに応じて入力信号
V0を減衰制御するようになつている。この電子
アツテネータ２１の出力信号は増幅器１８で増幅
され、ピエゾポンプ駆動信号Vcとして出力され
る。
ピエゾ振動板の駆動回路のブロツク図で、発振器
１７は所定の一定周波数の交流信号V0を出力し
て動インピーダンス制御回路２０の自動利得可変
回路２１に加える。この動インピーダンス制御回
路２１はピエゾ振動板１２の動インピーダンスの
変化に応じて駆動信号の振幅を制御し、ピエゾ振
動板１２の振幅を一定に制御するものである。自
動利得可変回路２１は例えば電子アツテネータで
構成されており、制御信号esに応じて入力信号
V0を減衰制御するようになつている。この電子
アツテネータ２１の出力信号は増幅器１８で増幅
され、ピエゾポンプ駆動信号Vcとして出力され
る。
一方、ピエゾポンプ１１を構成するピエゾ振動
板１２は接続端子１４，１５を介して動インピー
ダンス検出回路例えばブリツジ回路３０の一辺に
接続される。このピエゾ振動板１２の等価回路は
コンデンサC1とコイルＬとの直列回路と、コン
デンサC2との並列回路で表わされる。そして、
このブリツジ回路３０の抵抗R1とR2との相互接
続点ａに前記駆動用の信号Vcが印加されるよう
になつており、ピエゾ振動板１２とコンデンサ
C3との相互接続点ｂは接地されている。また、
抵抗R2とピエゾ振動板１２との相互接点ｃ及び
抵抗R1とコンデンサC3との相互接続点ｄは動イ
ンピーダンス制御回路２０の差動電圧検出回路例
えば差動増幅器２２に加えられる。
板１２は接続端子１４，１５を介して動インピー
ダンス検出回路例えばブリツジ回路３０の一辺に
接続される。このピエゾ振動板１２の等価回路は
コンデンサC1とコイルＬとの直列回路と、コン
デンサC2との並列回路で表わされる。そして、
このブリツジ回路３０の抵抗R1とR2との相互接
続点ａに前記駆動用の信号Vcが印加されるよう
になつており、ピエゾ振動板１２とコンデンサ
C3との相互接続点ｂは接地されている。また、
抵抗R2とピエゾ振動板１２との相互接点ｃ及び
抵抗R1とコンデンサC3との相互接続点ｄは動イ
ンピーダンス制御回路２０の差動電圧検出回路例
えば差動増幅器２２に加えられる。
ピエゾ振動板１２は信号Vcが印加されると、
この信号Vcの周波数及び電圧に応じた周波数及
び振幅で振動し、ピエゾポンプ１１（第１図）を
駆動する。ところが、ピエゾ振動板１２は前述し
たように振動に伴ない動インピーダンスが変化す
る。そして、動インピーダンスが変化すると、そ
の変化分に応じてブリツジ回路３０の相互接続点
ｃ，ｄ間に不平衡電圧ｅが発生する。この電圧ｅ
は差動増幅器２２で増幅された後、交流−直流変
換回路２３に加えられる。交流−直流変換回路２
３は入力信号ｅを整流し、尖頭電圧（Ｐ−Ｐ電
圧）に応じた直流電圧信号ecを出力して誤差増幅
器２４に加える。この電圧信号ecはピエゾ振動板
１２の動インピーダンスに相当する。また、誤差
増幅器２４には動インピーダンスによる電流を設
定するための基準電圧Ecが加えられている。この
誤差増幅器２３は例えば差動増幅器で入力信号ec
と基準電圧Ecとの偏差に応じた制御信号esを出力
して電子アツテネータ２１に加える。
この信号Vcの周波数及び電圧に応じた周波数及
び振幅で振動し、ピエゾポンプ１１（第１図）を
駆動する。ところが、ピエゾ振動板１２は前述し
たように振動に伴ない動インピーダンスが変化す
る。そして、動インピーダンスが変化すると、そ
の変化分に応じてブリツジ回路３０の相互接続点
ｃ，ｄ間に不平衡電圧ｅが発生する。この電圧ｅ
は差動増幅器２２で増幅された後、交流−直流変
換回路２３に加えられる。交流−直流変換回路２
３は入力信号ｅを整流し、尖頭電圧（Ｐ−Ｐ電
圧）に応じた直流電圧信号ecを出力して誤差増幅
器２４に加える。この電圧信号ecはピエゾ振動板
１２の動インピーダンスに相当する。また、誤差
増幅器２４には動インピーダンスによる電流を設
定するための基準電圧Ecが加えられている。この
誤差増幅器２３は例えば差動増幅器で入力信号ec
と基準電圧Ecとの偏差に応じた制御信号esを出力
して電子アツテネータ２１に加える。
電子アツテネータ２１はこの制御信号esに応じ
て減衰比を制御し、入力信号V0の電圧を制御す
る。このようにして、制御信号esが０すなわち、
動インピーダンスによる電流の変化が０となるよ
うにピエゾ振動板１２に印加する信号Vcの電圧
を制御し、ピエゾ振動板１２の振幅を一定に制御
する。従つて、ピエゾポンプ１１の振幅が一定と
なり、またピエゾポンプ１１を駆動する交流信号
Vcは一定周波数なので、ガス室１０（第１図）
から噴射されるガス流速が一定となる。
て減衰比を制御し、入力信号V0の電圧を制御す
る。このようにして、制御信号esが０すなわち、
動インピーダンスによる電流の変化が０となるよ
うにピエゾ振動板１２に印加する信号Vcの電圧
を制御し、ピエゾ振動板１２の振幅を一定に制御
する。従つて、ピエゾポンプ１１の振幅が一定と
なり、またピエゾポンプ１１を駆動する交流信号
Vcは一定周波数なので、ガス室１０（第１図）
から噴射されるガス流速が一定となる。
尚、本実施例においてはピエゾ振動板を他励す
る場合につてい記述したが、自励の場合について
も同様に適用することができる。
る場合につてい記述したが、自励の場合について
も同様に適用することができる。
また、本実施例においては自動利得可変回路と
して電子アテネータを使用した場合について記述
したが、これに限るものではなく、例えば自動利
得制御型の増幅器を使用してもよい。
して電子アテネータを使用した場合について記述
したが、これに限るものではなく、例えば自動利
得制御型の増幅器を使用してもよい。
以上説明したように本発明によれば、温度或は
経時変化等によりピエゾ振動板の振動特性が変化
した場合でも当該振動板を一定の周波数で振動さ
せ、且つその振動振幅を常に一定に保つことがで
きる。また、ピエゾ振動板の共振周波数が変化し
た場合でも動インピーダンスによる電流を一定に
保つことができ、ピエゾポンプの振動特性を一定
に保つことができる。従つて、ガス流速を常に一
定にすることができるため、角速度を正確に検出
することができるという優れた効果がある。
経時変化等によりピエゾ振動板の振動特性が変化
した場合でも当該振動板を一定の周波数で振動さ
せ、且つその振動振幅を常に一定に保つことがで
きる。また、ピエゾ振動板の共振周波数が変化し
た場合でも動インピーダンスによる電流を一定に
保つことができ、ピエゾポンプの振動特性を一定
に保つことができる。従つて、ガス流速を常に一
定にすることができるため、角速度を正確に検出
することができるという優れた効果がある。
第１図はガスレートセンサの断面図、第２図は
ピエゾ振動板の動インピーダンスによる電流の変
化の説明図、第３図は本発明に係るガスレートセ
ンサのピエゾ振動板駆動回路の一実施例を示すブ
ロツク図である。 １……ガスレートセンサ、２……センサ本体、
９……フローセンサ、１０……ポンプ室、１１…
…ピエゾポンプ、１２……ピエゾ振動板、１７…
…発振器、１８，２２，２４……増幅器、２３…
…交流−直流変換器、３０……ブリツジ回路。
ピエゾ振動板の動インピーダンスによる電流の変
化の説明図、第３図は本発明に係るガスレートセ
ンサのピエゾ振動板駆動回路の一実施例を示すブ
ロツク図である。 １……ガスレートセンサ、２……センサ本体、
９……フローセンサ、１０……ポンプ室、１１…
…ピエゾポンプ、１２……ピエゾ振動板、１７…
…発振器、１８，２２，２４……増幅器、２３…
…交流−直流変換器、３０……ブリツジ回路。
Claims (1)
- １ ケーシングのポンプ室に配したピエゾ振動板
を所定の一定周波数で駆動させてガス流を発生さ
せ、そのガス流速差を感温素子対で検出し、検出
値の差により当該ケーシングに作用する角速度を
検出するガスレートセンサにおいて、前記ピエゾ
振動板の動インピーダンスを検出する動インピー
ダンス検出回路と、該検出回路の出力と動インピ
ーダンスによる電流の基準値との差に応じた制御
信号を出力する誤差増幅器と、該制御信号に応じ
て前記ピエゾ振動板を駆動する駆動信号を制御す
る利得可変回路とを備えたことを特徴とするガス
レートセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097655A JPS57211562A (en) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | Gas rate sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56097655A JPS57211562A (en) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | Gas rate sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57211562A JPS57211562A (en) | 1982-12-25 |
| JPH0155419B2 true JPH0155419B2 (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=14198088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56097655A Granted JPS57211562A (en) | 1981-06-24 | 1981-06-24 | Gas rate sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57211562A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7312554B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-12-25 | Adaptivenergy, Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7287965B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-10-30 | Adaptiv Energy Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7290993B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-11-06 | Adaptivenergy Llc | Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same |
| US7267043B2 (en) | 2004-12-30 | 2007-09-11 | Adaptivenergy, Llc | Actuators with diaphragm and methods of operating same |
| US7409902B2 (en) | 2004-12-30 | 2008-08-12 | Adaptivenergy, Llc. | Actuators with connected diaphragms |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4026159A (en) * | 1976-02-23 | 1977-05-31 | United Technologies Corporation | Fluidic angular rate sensor null error compensation |
-
1981
- 1981-06-24 JP JP56097655A patent/JPS57211562A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57211562A (en) | 1982-12-25 |
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