JPH041854B2

JPH041854B2 -

Info

Publication number: JPH041854B2
Application number: JP58208020A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Okabe
Original assignee: NipponDenso Co Ltd; Daido Gakuen School
Current assignee: Denso Corp; Daido Gakuen School
Priority date: 1983-11-04
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1992-01-14
Also published as: JPS60100012A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は回転体の角速度を検出する角速度検出
装置に関するものである。

（先行技術）従来、この種の装置として、高速で回転するコ
マの軸が一定の方向を指示する性質を利用した機
械的ジヤイロ、あるいは光フアイバ等の光伝送路
内を右回り、左回りに光を伝播せしめて干渉さ
せ、その位相差によつて角速度を検出するように
した光フアイバ・レーザ・ジヤイロ等がある。

しかしながら、前者の機械的ジヤイロにおいて
は、コマを高速回転させるための電動機などの動
力が必要となり、全体の質量が大きくなるという
問題がある。また、後者の光フアイバ・レーザ・
ジヤイロにおいては、右回りと左回りの光の位相
差が、その位相差に応じた干渉稿として出力され
るため、それを電気信号の出力として得るために
かなり複雑な構成を必要とするという問題があ
る。

そして、上記の機械的ジヤイロのように機械的
高速回転部を必要とせず、また光フアイバ・レー
ザ・ジヤイロのように電気信号出力を得るための
複雑な構成を必要としない新しい検出方式の角速
度検出装置として、本出願人は先に、特願昭57−
205146号、特願昭57−205147号の「角速度検出装
置」を提案している。

これらのものは、ガンダイオードあるいはイン
パツトダイオードを共振器内に装着したマイクロ
波発振器を閉ループ形状の導波管に外付けして、
マイクロ波発振器からのマイクロ波を導波管内に
左、右方向の分離して伝送せしめ、これにより導
波管を所定の角速度で回転させた時に、その角速
度に応じた電気信号を得るようにしている。

しかしながら、このものはマイクロ波発振器そ
のものに附属の共振回路と閉ループ形状の導波管
による共振回路の２つの共振回路が存在している
ため、導波管内でのマイクロ波の発振が不安定に
なり、従つてこの装置による出力信号の精度もや
や劣るものになつてしまうという問題がある。

（本発明の目的）本発明は上記問題に鑑みたもので、その目的と
するところは、マイクロ波の発振を安定して行な
い、これにより角速度検出の出力信号を精度よく
得ることができる角速度検出装置を提供すること
にある。

（本発明の構成）本発明は上記目的を達成するため、マイクロ波
を発生するダイオードを、閉ループ形状の導波管
内に直接組み込むようにしたことを特徴としてい
る。

（発明の効果）本発明は上記構成により、導波管の閉ループの
長さのみをマイクロ波の発振条件とすることがで
き、従つてマイクロ波の発振を安定して行ない、
これにより角速度検出の出力信号を精度よく得る
ことができる。また、導波管内にダイオードを直
接組み込んでいるため、外付けする共振器等が不
必要となり、全体の構成が簡単なものとなる。

（実施例）以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。この第１図において、１はマイクロ波を伝送
する導波管で、その伝送路は円形の閉ループ形状
をなしている。この導波管１における所定部分１
ａの内部には、第２図に示すように、ガンダイオ
ードあるいはインパツトダイオードなどのダイオ
ード２が取付けられている。このダイオード２
は、数ボルトの安定化電圧を発生する安定化電源
回路３からターミナル２ａを介した安定化電圧の
供給を受けて、マイクロ波を導波管１内に右回
り、左回り方向に発生する。そのマイクロ波は、
導波管１による共振回路にて導波管１内で発振す
る。そして、導波管１内の右回り、左回りのマイ
クロ波の一部は、第３図に示すように、混合検波
器４との取付部分に設けた出口部をなすスリツト
１ｂより混合検波器４内に導入される。ここで、
そのスリツト１ｂは導波管１の長辺部分の縦方向
に、マイクロ波の波長より短い巾で、かつ長辺の
長さよりもやや短い長さで設けられている。この
スリツト１ｂを設けたことにより、第５図に示す
ように、導波管１内の右回りのマイクロ波（実線
で示す）と左回りのマイクロ波（点線で示す）の
一部は、スリツト１ｂの開口端を中心にしてそれ
ぞれ逆方向に曲げられ、混合検波器４内にそれぞ
れ逆向きのマイクロ波として導入される。また、
混合検波器４内に、若干のマイクロ波を吸収する
アツテネータとしてのカーボン紙４ｂが設けられ
ている。このカーボン紙４ｂは三角形状のもの
で、望ましくはその２辺Ａ，Ｂをエクスポネンシ
ヤルの曲線とするのがよい。このカーボン紙４ｂ
を設けたことにより、検波ダイオード４ａのリア
クタンスが導波管１内のマイクロ波の発振に影響
を及ぼすのをなくす、すなわちマイクロ波の発振
側と検波側を分離してマイクロ波の発振を安定し
て行なうようにすることができる。また、このカ
ーボン紙４ｂは第４図に示すように、スリツト１
ｂに対して中央をすずれた位置に設けられてい
る。そして、検波ダイオード４ａは、左回りのマ
イクロ波と右回りのマイクロ波のそれぞれの周波
数の差の信号を検波して出力する。

５はバンドパスフイルター（BPF）で、所望
の周波数範囲の信号のみを通過させる。６は低周
波増幅器、７は周波数表示器である。この周波数
表示器７は、周波数−電圧変換器とその出力であ
る電圧を表示する電圧計とで構成されている。な
お、上記導波管１と混合検波器４は一体強固に作
られてマイクロ波部を構成している。

上記構成においてその作動を説明する。

安定化電源回路３からの安定化電圧の供給を受
けてダイオード２より発せられたマイクロ波は導
波管１内を互いに反対方向（右回り、左回り）に
回る。ここで、その右回り、左回りのマイクロ波
は導波管１内でf₁，f₂の発振周波数で発振してい
る。そして、その右回り、左回りのマイクロ波
は、スリツト１ｂを介して混合検波器４内に入
り、混合検波される。

今、導波管１と混合検波器４よりなるマイクロ
波部が絶対静止状にあるときは、混合検波器４に
入る右回り、左回りのマイクロ波の発振周波数
f₁，f₂は等しくなり、従つて混合検波器４の出力
は零になつて、周波数表示器７は零を表示する。

しかし、マイクロ波部が絶対空間に対して回転
しているときは、右回り、左回りのマイクロ波の
発振周波数f₁，f₂に差が生じ、それを混合検波器
４で混合検波すると、f₁，f₂の周波数差であるΔf
の低周波信号が発生する。その周波数Δfはマイ
クロ波部の角速度ωに正比例しており、Δf＝±
２・ｆ・ｒ・ω／Vpで示される。ここで、ｆは
導波管１の共振周波数に共振して発生するダイオ
ード２のマイクロ波の発振周波数、ｒは導波管の
半径、ωはマイクロ波部の角速度、Vpは導波管
１内におけるマイクロ波の位相速度である。ま
た、±の符号は右回り、左回りの回転方向を示し
ている。そして、そのΔfの低周波信号はバンド
パスフイルター５を介して、低周波増幅器６で増
幅され、周波数表示器７にて表示される。従つ
て、この周波数表示器７の表示はマイクロ波部の
角速度が大きくなるほど大きな値となる。

なお、上記作動において、ダイオード２を導波
管１内に直接組み込むことにより、導波管１のリ
ング長のみを発振条件としてマイクロ波を導波管
１内で安定して発生させることができ、これによ
り周波数差の出力を精度よく得ることができる。
また、適宜な減衰度をもつカーボン紙４ｂをスリ
ツト１ｂと検波ダイオード４ａの間に設けること
により、検波ダイオード４ａのリアクタンスが導
波管１内のマイクロ波の発振に影響を及ぼすのを
なくして、一層マイクロ波を導波管１内で安定し
て発振させることができる。さらに、バンドパス
フイルター５を低周波増幅器６の前段に設けて所
望の周波数範囲外のノイズを遮断するようにした
ことにより、角速度に応じた低周波の出力信号の
波形を一層整つたものとすることができる。

なお、上記実施例では、アツテネータとしてカ
ーボン紙４ｂを用いるものを示したが、ベークラ
イトを用いたもの、あるいはガラスに金属を蒸着
してマイクロ波を吸収するようにしたものを用い
るようにしてもよい。

また、導波管１の形状として円形のものを用い
るものを示したが、矩形（正方形）のものを用い
ても同様に行なうことができる。

また、導波管１は通常内部が空隙になつたもの
が用いられるが、第６図に示すように、その導波
部８に高誘電率εの物質を満たすと、その高誘電
率εに応じて高感度の出力を得ることができる。
すなわち、マイクロ波はその伝送路の媒質によつ
て波長が変化し、その媒質に高誘電率εの物質を
用いた場合、その物質中を伝播するマイクロ波の
波長は１／√となる。また、周波数Δfと角速
度ωとの関係は先に示したようにΔf＝±２・
ｆ・ｒ・ω／Vpであり、マイクロ波の波長をλ
ｇとした場合、マイクロ波の発振周波数ｆと波長
λｇとは反比例の関係にあるため、波長λｇが
１／√倍になれば周波数Δfは√倍になる。
例えば、誘導率εを25としたとき、波長は1/5に
なり、出力される周波数は５倍のものになる。こ
こで、導波部８の物質としては、誘電導損失が小
さく、かつ高誘電率を有するものが望ましい。か
かる物質としては、TiO₂，BaO−TiO₂，Sr（Li
１／４・Nb3/4）O₃−SrTiO₃，PbTiO₃−PbZrO₃，
MgTiO₃，CaTiO₃等のセラミツク系のものがあ
る。また、塩化ビニル、ポリエチレン、エポキ
シ、ナイロン等の樹脂を用いても同様に導波部を
形成することができる。

さらに、導波管１は第７図に示すように、高誘
電率εの物質で一定形状に整形された固体の導波
部８′と、その表面にメタライジングにより形成
された金属薄膜によりなる管部９とで構成するこ
とができる。すなわち、導波部８′を高誘電率の
物質で一定形状に成型し、その後、その表面に金
属薄膜をメタライジングして管部９を形成する。
このことにより、導波部８′の寸法精度を高くす
ることができ、また導波部８′と管部９との間に
は何等の隙間も介在しないため、導波部８′と管
部１１の界面における電波のじよう乱を無視でき
る。ここで、導波部８′の物質は、上記述べた第
６図の導波部８と同じものを用いることができ
る。また、管部９は無電解メツキ、化学蒸着法、
物質蒸着法（PVD）等のメタライジング法によ
り導波部８′の表面に金属層を形成する。なお、
その金属層の金属としては金、銀等の良導電物質
が用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図はマイクロ波を発生するダイオードの取付説明
図、第３図は混合検波器の構成図、第４図はスリ
ツトとカーボン紙の位置関係を示す説明図、第５
図は混合検波器の作動説明に供する説明図、第６
図、第７図は導波管の他の実施例を示す部分構成
図である。１……導波管、１ｂ……スリツト、２……ダイ
オード、４……混合検波器、４ａ……検波ダイオ
ード、４ｂ……カーボン紙、５……バンドパスフ
イルター、６……低周波増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】１マイクロ波を発生するダイオードと、閉ルー
プ形状をなして形成され前記ダイオードよりのマ
イクロ波を前記閉ループの左、右方向に分けて伝
送せしめるとともにその出口部から前記左、右方
向に分かれたそれぞれのマイクロ波を出力する導
波管と、この導波管における前記出口部からの
左、右方向のマイクロ波を混合検波する混合検波
器と、この混合検波器の出力を増幅する増幅手段
とを備え、前記導波管を所定の角速度で回転させ
た時に前記増幅手段よりその角速度に比例した電
気信号を発生させるようにした角速度検出装置で
あつて、前記ダイオードを前記導波管内に直接組
み込むようにしたことを特徴とする角速度検出装
置。２前記増幅手段が低周波増幅手段であつて、前
記導波管を所定の角速度で回転させた時に前記低
周波増幅手段よりその角速度に比例した低周波の
電気信号を発生する特許請求の範囲第１項記載の
角速度検出装置。３前記導波管は、その長辺部分の縦方向に、マ
イクロ波の波長より短い巾のスリツトを有して前
記出口部となした特許請求の範囲第２項記載の角
速度検出装置。４前記低周波増幅手段は、所望の低周波信号の
みを通過させるフイルターを有する特許請求の範
囲第２項または第３項記載の角速度検出装置。５前記混合検波器は前記左、右方向のマイクロ
波を検波ダイオードにより混合検波するものであ
つて、この混合検波器内の前記検波ダイオードと
前記導波管における前記出口部との間に、若干の
マイクロ波を吸収するアツテネータを有する特許
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の
角速度検出装置。６前記アツテネータとして三角形状のカーボン
紙を用いた特許請求の範囲第５項記載の角速度検
出装置。