JPH0334828B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0334828B2 JPH0334828B2 JP60019733A JP1973385A JPH0334828B2 JP H0334828 B2 JPH0334828 B2 JP H0334828B2 JP 60019733 A JP60019733 A JP 60019733A JP 1973385 A JP1973385 A JP 1973385A JP H0334828 B2 JPH0334828 B2 JP H0334828B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating
- column
- acceleration
- weight
- beams
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、移動体の加速度を検出する手段に関
し、３軸方向について測定することのできる振動
式加速度計に関する。
し、３軸方向について測定することのできる振動
式加速度計に関する。
（従来の技術）
移動体の加速度を検出するものとしては、従
来、次のようなものが知られている。
来、次のようなものが知られている。
(1) サーボ形
第３図に示すように、弾性体ｄにより支持さ
れた質量Ｍを有するフオースコイルａを、磁石
ｂとコアｃからなる磁気回路の途中に配置し、
加速度αによつて生じる力Mαと、フオースコ
イルによつて生じる力を平衡させ、フオースコ
イルに流れる電流から加速度αを求めるもの。
れた質量Ｍを有するフオースコイルａを、磁石
ｂとコアｃからなる磁気回路の途中に配置し、
加速度αによつて生じる力Mαと、フオースコ
イルによつて生じる力を平衡させ、フオースコ
イルに流れる電流から加速度αを求めるもの。
(2) ビーム形
第４図に示すように、ベースｅに固定した薄
肉部ｉを有する支柱ｆの先端に所定の質量を有
する重りｇを固定し、支柱ｆに歪みゲージｈ、
h′を貼付して、加速度による支柱ｆの撓みによ
つて生じる抵抗変化により加速度を求めるも
の。
肉部ｉを有する支柱ｆの先端に所定の質量を有
する重りｇを固定し、支柱ｆに歪みゲージｈ、
h′を貼付して、加速度による支柱ｆの撓みによ
つて生じる抵抗変化により加速度を求めるも
の。
(3) 振動形
第５図に示すように、振動分離体ｍを介して
振動弦w1、w2を対向するように張設し、振動
分離体ｍが受ける力の方向によつて変化する振
動弦の振動周波数f1、f2の変化から加速度を求
めるもの。
振動弦w1、w2を対向するように張設し、振動
分離体ｍが受ける力の方向によつて変化する振
動弦の振動周波数f1、f2の変化から加速度を求
めるもの。
（発明が解決しようとする問題点）
上記従来例において、第３図に示すサーボ形は
精密形として広く用いられているが、構造が複雑
で、電流信号から高い分解能の出力信号を得よう
とすると信号処理が難しいという欠点がある。
精密形として広く用いられているが、構造が複雑
で、電流信号から高い分解能の出力信号を得よう
とすると信号処理が難しいという欠点がある。
また、第４図に示すビーム形は支柱ｆに重りｇ
を固定し、歪みゲージを貼付しただけなので構造
は簡単であるが、ゲージ率が低く出力信号も小さ
いため信号処理が難しいという欠点がある。
を固定し、歪みゲージを貼付しただけなので構造
は簡単であるが、ゲージ率が低く出力信号も小さ
いため信号処理が難しいという欠点がある。
そして、第５図に示す振動形は信号が周波数で
出力され、ゲージ率が大きく信号処理もやり易い
が、振動弦の張力の調整や振動分離体ｍの取付け
が難しいという欠点がある。
出力され、ゲージ率が大きく信号処理もやり易い
が、振動弦の張力の調整や振動分離体ｍの取付け
が難しいという欠点がある。
これら従来例による加速度の測定方向はいずれ
も一方向のみなので、XYZ方向の加速度を測定
する場合においては３個の加速度計が必要とな
る。
も一方向のみなので、XYZ方向の加速度を測定
する場合においては３個の加速度計が必要とな
る。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、
構成が簡単で、かつ、ゲージ率が高く、精度のよ
い３軸加速度計を提供することを目的とするもの
で、その構成上の特徴は、一端がベースに固定さ
れた支柱と、この支柱の自由端側に固定された所
定の質量を有する重りと、前記ベースと前記重り
に両端を固定され、前記支柱に平行に、かつ、支
柱の周りに等間隔に設けられた少なくとも３本の
振動梁と、これらの振動梁を振動させる励振手段
と、前記振動梁の固有振動数を検出する振動検出
手段と、前記振動検出手段で検出した各振動梁の
固有振動数を演算する演算手段とを具備したもの
である。
構成が簡単で、かつ、ゲージ率が高く、精度のよ
い３軸加速度計を提供することを目的とするもの
で、その構成上の特徴は、一端がベースに固定さ
れた支柱と、この支柱の自由端側に固定された所
定の質量を有する重りと、前記ベースと前記重り
に両端を固定され、前記支柱に平行に、かつ、支
柱の周りに等間隔に設けられた少なくとも３本の
振動梁と、これらの振動梁を振動させる励振手段
と、前記振動梁の固有振動数を検出する振動検出
手段と、前記振動検出手段で検出した各振動梁の
固有振動数を演算する演算手段とを具備したもの
である。
（作用）
振動梁を励振しておき、重りにＺ方向の加速度
を加えると支柱と振動梁に同時に歪みが発生し、
振動梁の固有振動数が変化する。また重りにＸお
よびＹ方向の加速度を加えるとその進行方向の前
方の振動梁には引張り歪みが、後方の振動梁には
圧縮歪みが発生し、振動梁の固有振動数が差動的
に変化する。この振動周波数の変化を振動検出手
段により検出し、演算手段により演算を行ない加
えられた３軸方向の加速度を分離して検出する。
を加えると支柱と振動梁に同時に歪みが発生し、
振動梁の固有振動数が変化する。また重りにＸお
よびＹ方向の加速度を加えるとその進行方向の前
方の振動梁には引張り歪みが、後方の振動梁には
圧縮歪みが発生し、振動梁の固有振動数が差動的
に変化する。この振動周波数の変化を振動検出手
段により検出し、演算手段により演算を行ない加
えられた３軸方向の加速度を分離して検出する。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例を示すもので、全体
構成を示す斜視図である。図において、１は大小
の径を有する断面凸状のベースであり、小径部の
中央には円柱状と支柱２がベース１に垂直に固定
され、この支柱２の自由端側には円筒状の重り３
が固定されている。ベースの小径部および重り３
の外周には等間隔（図では３等分）に、かつ、対
向して矩形状の切り込み４，４ａ，５，５ａ，
６，６ａ（６，６ａは図示せず）が設けられ、こ
れらの切り込みに板状の振動梁７ａ，７ｂ，７ｃ
が支柱２と平行に、かつ、等間隔に両端を固定さ
れている。振動梁７ａ，７ｂ，７ｃにはその中央
部付近に長孔８ａ，８ｂ，８ｃ（８ｃは図示せず）
が設けられ、複合音叉振動子を構成している。こ
の長孔８ａ，８ｂ，８ｃの近傍に振動梁の励振用
と検出用の圧電素子（図示せず）が貼付され、検
出用圧電素子で検出した電圧信号を増幅後、励振
用素子に正帰還することにより振動梁の自動振が
行なわれる。９はカバーで、重り３、振動梁７
ａ，７ｂ，７ｃを覆つてベース１の大径部に気密
に固着され、真空またはヘリウムガス等が封入さ
れており、振動梁のＱを高く保ち外部気圧の影響
や汚れから保護するためのものである。１０ａ，
１０ｂ，１０ｃ（１０ｃは図示せず）は振動梁７
ａ，７ｂ，７ｃに貼付された圧電素子を励振し振
動梁の固有振動数を検出するための端子で、各端
子の一端はベース１を貫通してカバー９の外部に
露出している。
構成を示す斜視図である。図において、１は大小
の径を有する断面凸状のベースであり、小径部の
中央には円柱状と支柱２がベース１に垂直に固定
され、この支柱２の自由端側には円筒状の重り３
が固定されている。ベースの小径部および重り３
の外周には等間隔（図では３等分）に、かつ、対
向して矩形状の切り込み４，４ａ，５，５ａ，
６，６ａ（６，６ａは図示せず）が設けられ、こ
れらの切り込みに板状の振動梁７ａ，７ｂ，７ｃ
が支柱２と平行に、かつ、等間隔に両端を固定さ
れている。振動梁７ａ，７ｂ，７ｃにはその中央
部付近に長孔８ａ，８ｂ，８ｃ（８ｃは図示せず）
が設けられ、複合音叉振動子を構成している。こ
の長孔８ａ，８ｂ，８ｃの近傍に振動梁の励振用
と検出用の圧電素子（図示せず）が貼付され、検
出用圧電素子で検出した電圧信号を増幅後、励振
用素子に正帰還することにより振動梁の自動振が
行なわれる。９はカバーで、重り３、振動梁７
ａ，７ｂ，７ｃを覆つてベース１の大径部に気密
に固着され、真空またはヘリウムガス等が封入さ
れており、振動梁のＱを高く保ち外部気圧の影響
や汚れから保護するためのものである。１０ａ，
１０ｂ，１０ｃ（１０ｃは図示せず）は振動梁７
ａ，７ｂ，７ｃに貼付された圧電素子を励振し振
動梁の固有振動数を検出するための端子で、各端
子の一端はベース１を貫通してカバー９の外部に
露出している。
上記構成において、振動梁７ａ，７ｂ，７ｃに
貼付した圧電素子に端子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
を介して励振用増幅器に接続し、振動梁を固有の
振動数で励振しておき、Ｚ方向に加速度α1を加え
ると、支柱２は重り３からMα1の力を受けて伸縮
し、支柱２に平行に固定された振動梁は圧縮また
は引張りの力を受ける。その結果、振動梁７ａ，
７ｂ，７ｃの固有振動数はその加速度に応じて変
化する。次にＸまたはＹ方向の加速度α2、α3が加
わると支柱２は重り３によりMα2、Mα3の力を受
けて撓み、この支柱に平行にかつ、等間隔に固定
された３本の振動梁７ａ，７ｂ，７ｃはその加速
度が加えられた方向に応じて圧縮、または引張り
の力を受け、振動梁の固有振動数はその加速度の
方向および大きさに応じて差動的に変化する。
貼付した圧電素子に端子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
を介して励振用増幅器に接続し、振動梁を固有の
振動数で励振しておき、Ｚ方向に加速度α1を加え
ると、支柱２は重り３からMα1の力を受けて伸縮
し、支柱２に平行に固定された振動梁は圧縮また
は引張りの力を受ける。その結果、振動梁７ａ，
７ｂ，７ｃの固有振動数はその加速度に応じて変
化する。次にＸまたはＹ方向の加速度α2、α3が加
わると支柱２は重り３によりMα2、Mα3の力を受
けて撓み、この支柱に平行にかつ、等間隔に固定
された３本の振動梁７ａ，７ｂ，７ｃはその加速
度が加えられた方向に応じて圧縮、または引張り
の力を受け、振動梁の固有振動数はその加速度の
方向および大きさに応じて差動的に変化する。
第２図は加速度により変化した振動梁の周波数
信号を演算する電気回路の一例を示すブロツク図
である。図において、７ａ，７ｂ，７ｃは第１図
における振動梁を示し、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
は対応する振動梁７ａ，７ｂ，７ｃを励振させる
ための発振用回路である。１２は演算手段で、加
速度に応じて変化したそれぞれの振動梁の周波数
f1、f2、f3は演算手段１２に入力される。
信号を演算する電気回路の一例を示すブロツク図
である。図において、７ａ，７ｂ，７ｃは第１図
における振動梁を示し、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
は対応する振動梁７ａ，７ｂ，７ｃを励振させる
ための発振用回路である。１２は演算手段で、加
速度に応じて変化したそれぞれの振動梁の周波数
f1、f2、f3は演算手段１２に入力される。
これら３個の振動梁の歪みと固有振動数の関係
を予め求めておけば、f1、f2、f3の３軸方向の加
速度が演算によつて求められる。
を予め求めておけば、f1、f2、f3の３軸方向の加
速度が演算によつて求められる。
これらの出力は周波数出力であるため、高ビツ
トのデジタル信号への変換が簡単で、例えばマイ
クロプロセツサ等で演算するための信号処理が容
易であり、抵抗歪みゲージ等に比較してセンサと
してのゲージ率が高いので精度がよい。また、支
柱２に重り３を固定してこの支柱２に対向して振
動梁７ａ，７ｂ，７ｃを設けただけなので、構造
も簡単である。
トのデジタル信号への変換が簡単で、例えばマイ
クロプロセツサ等で演算するための信号処理が容
易であり、抵抗歪みゲージ等に比較してセンサと
してのゲージ率が高いので精度がよい。また、支
柱２に重り３を固定してこの支柱２に対向して振
動梁７ａ，７ｂ，７ｃを設けただけなので、構造
も簡単である。
なお、本実施例においては、振動梁の形状を板
状のものとし、振動梁に長孔を設けたものを示し
たが、本例に限ることなく振動梁はワイヤであつ
てもよい。また、振動梁の数は３本に限ることな
く更に多数設けてもよい。
状のものとし、振動梁に長孔を設けたものを示し
たが、本例に限ることなく振動梁はワイヤであつ
てもよい。また、振動梁の数は３本に限ることな
く更に多数設けてもよい。
また、支柱２，振動梁７ａ，７ｂ，７ｃは同一
の材質で、かつ、熱弾性係数の小さなものが温度
変化による影響を受けにくく、例えば商品名Ni
−Span−Ｃ等が望ましい。
の材質で、かつ、熱弾性係数の小さなものが温度
変化による影響を受けにくく、例えば商品名Ni
−Span−Ｃ等が望ましい。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、構造が
簡単でゲージ率が高く、３軸を同時に測定するこ
とのできる加速度計を実現することができる。
簡単でゲージ率が高く、３軸を同時に測定するこ
とのできる加速度計を実現することができる。
第１図は本発明の全体構成を示す斜視図、第２
図は電気回路の一例を示すブロツク図、第３図〜
第５図は従来例を示す説明図である。 １……ベース、２……支柱、３……重り、７
ａ，７ｂ，７ｃ……振動梁、１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ……励振手段、１２……演算器。
図は電気回路の一例を示すブロツク図、第３図〜
第５図は従来例を示す説明図である。 １……ベース、２……支柱、３……重り、７
ａ，７ｂ，７ｃ……振動梁、１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ……励振手段、１２……演算器。
Claims (1)
- １ 一端がベースに固定された支柱と、この支柱
の自由端側に固定された所定の質量を有する重り
と、前記ベースと前記重りに両端を固定され、前
記支柱に平行に、かつ、支柱の周りに等間隔に設
けられた少なくとも３本の振動梁と、これらの振
動梁を振動させる励振手段と、前記振動梁の固有
振動数を検出する振動検出手段と、前記振動検出
手段で検出した各振動梁の固有振動数を演算する
演算手段とを具備したことを特徴とする振動式加
速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60019733A JPS61178666A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 振動式加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60019733A JPS61178666A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 振動式加速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61178666A JPS61178666A (ja) | 1986-08-11 |
| JPH0334828B2 true JPH0334828B2 (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=12007517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60019733A Granted JPS61178666A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 振動式加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61178666A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011203228A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toshiba Corp | 加速度センサ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01136582A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-05-29 | Hitachi Ltd | 速度制御装置 |
| GB2215449B (en) * | 1988-03-09 | 1991-07-10 | Yazaki Corp | Headlight moving apparatus for automotive vehicle |
-
1985
- 1985-02-04 JP JP60019733A patent/JPS61178666A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011203228A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Toshiba Corp | 加速度センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61178666A (ja) | 1986-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3238789A (en) | Vibrating bar transducer | |
| US4479385A (en) | Double resonator cantilever accelerometer | |
| JP3151927B2 (ja) | 加速度センサ | |
| US5430342A (en) | Single bar type vibrating element angular rate sensor system | |
| US4939935A (en) | Pendular non-servoed tuning beam accelerometer | |
| US4654663A (en) | Angular rate sensor system | |
| JP3240390B2 (ja) | 変位検出センサ | |
| US3486383A (en) | Vibrating beam transducer | |
| JP2000206141A (ja) | 運動量センサ | |
| US7104128B2 (en) | Multiaxial micromachined differential accelerometer | |
| US4587853A (en) | Vibration type force detector | |
| US3505866A (en) | Single tine digital force transducer | |
| JP4004129B2 (ja) | 運動センサ | |
| JPH0520693B2 (ja) | ||
| US3440888A (en) | Bifurcate resonance column | |
| US2968950A (en) | Accelerometer | |
| JPH0334829B2 (ja) | ||
| JP2000512019A (ja) | 小型ボックス型振動ジャイロスコープ | |
| US3413859A (en) | Digital rate gyro | |
| JPH0334828B2 (ja) | ||
| US4802364A (en) | Angular rate sensor | |
| Usuda et al. | Theoretical and experimental investigation of transverse sensitivity of accelerometers under multiaxial excitation | |
| JPH1151965A (ja) | 重力効果補償用スプリングを使用したタイプの小型加速度計およびその製造方法 | |
| Sim et al. | Six-beam piezoresistive accelerometer with self-cancelling cross-axis sensitivity | |
| JP3355739B2 (ja) | 加速度センサー |