JPH0445108B2 - - Google Patents
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- JPH0445108B2 JPH0445108B2 JP25024885A JP25024885A JPH0445108B2 JP H0445108 B2 JPH0445108 B2 JP H0445108B2 JP 25024885 A JP25024885 A JP 25024885A JP 25024885 A JP25024885 A JP 25024885A JP H0445108 B2 JPH0445108 B2 JP H0445108B2
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、被測定表面と振動電極間の距離の
変動に基づく出力変動分を低減し得る構造を備え
た表面電位検出装置に関する。
変動に基づく出力変動分を低減し得る構造を備え
た表面電位検出装置に関する。
[従来の技術]
非接触に被測定表面の電位を検出する装置とし
ては、チヨツパ式のものあるいは振動容量型のも
のなどが周知である。しかし、いずれの形式の検
出装置においても、被測定表面と検知電極との間
の距離の変動により、出力が変化することを避け
られなかつた。これは、いずれも被測定表面と検
知電極との間の容量結合により検知電極上に誘起
される電荷の変動に基づき表面電位を検出するも
のだからである。
ては、チヨツパ式のものあるいは振動容量型のも
のなどが周知である。しかし、いずれの形式の検
出装置においても、被測定表面と検知電極との間
の距離の変動により、出力が変化することを避け
られなかつた。これは、いずれも被測定表面と検
知電極との間の容量結合により検知電極上に誘起
される電荷の変動に基づき表面電位を検出するも
のだからである。
そこで、従来より、検知電極の近傍に補正用の
電極を設け、補正用電極から得られる出力をフイ
ードバツクし距離依存性を減少させる試みや、あ
るいは特開昭56−4062号公報に開示されているよ
うにチヨツパに検知電極の出力をフイードバツク
し、距離依存性を減少させるものが提案されてい
る。
電極を設け、補正用電極から得られる出力をフイ
ードバツクし距離依存性を減少させる試みや、あ
るいは特開昭56−4062号公報に開示されているよ
うにチヨツパに検知電極の出力をフイードバツク
し、距離依存性を減少させるものが提案されてい
る。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上述した距離依存性を減少させ
る構成では、補正回路の構成が複雑となつてお
り、また高電圧の信号を帰還させるため絶縁が困
難であるという問題があつた。のみならず、表面
電位検知装置自体も大型となり、したがつて組み
込む機器に取付スペースがさほどない場合、たと
えば複写機の感光ドラム周辺に実装する場合など
では現実には取付が困難であつた。
る構成では、補正回路の構成が複雑となつてお
り、また高電圧の信号を帰還させるため絶縁が困
難であるという問題があつた。のみならず、表面
電位検知装置自体も大型となり、したがつて組み
込む機器に取付スペースがさほどない場合、たと
えば複写機の感光ドラム周辺に実装する場合など
では現実には取付が困難であつた。
よつて、この発明の目的は、比較的簡単な構成
で、検知電極と被測定表面との間の距離の変動に
基づく出力変動を効果的に低減し得る構造を備え
た表面電位検出装置を提供することにある。
で、検知電極と被測定表面との間の距離の変動に
基づく出力変動を効果的に低減し得る構造を備え
た表面電位検出装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
この発明の表面電位検出装置は、上述した振動
容量型の表面電位検出装置を改良したものであ
り、下記構成を備える。
容量型の表面電位検出装置を改良したものであ
り、下記構成を備える。
すなわち、被測定表面との間に容量変化に基づ
いて電荷が誘起される振動電極と、この振動電極
上に誘起された電荷を電圧変化として取出す検出
手段と、該検出手段の出力から、基準となる電圧
に対して、正位相部分または負位相部分を分離
し、一方の位相部分から第1の位相出力を得る第
1の分離手段、および他方の位相部分と第1の位
相出力との差を演算して第2の位相出力を得る第
2の分離手段と、これら第1および第2の分離手
段からそれぞれ与えられる第1および第2の位相
出力の比をとり、該比に基づき第1の位相出力を
補正する補正手段とを備える。
いて電荷が誘起される振動電極と、この振動電極
上に誘起された電荷を電圧変化として取出す検出
手段と、該検出手段の出力から、基準となる電圧
に対して、正位相部分または負位相部分を分離
し、一方の位相部分から第1の位相出力を得る第
1の分離手段、および他方の位相部分と第1の位
相出力との差を演算して第2の位相出力を得る第
2の分離手段と、これら第1および第2の分離手
段からそれぞれ与えられる第1および第2の位相
出力の比をとり、該比に基づき第1の位相出力を
補正する補正手段とを備える。
[作用]
この発明は、振動電極から取出される出力を、
基準電圧に対する正および負の位相部分に分離
し、この正負の位相部分をもとにして、被測定表
面と振動電極間の距離と振動電極の振幅との比を
求め、振動電極より得られる検出信号、すなわち
第1または第2の位相出力に該比を掛け合わせる
ことにより、被測定表面と振動電極間の設定距離
の変動を原因とする表面電位検出装置の出力変動
を補正するものである。
基準電圧に対する正および負の位相部分に分離
し、この正負の位相部分をもとにして、被測定表
面と振動電極間の距離と振動電極の振幅との比を
求め、振動電極より得られる検出信号、すなわち
第1または第2の位相出力に該比を掛け合わせる
ことにより、被測定表面と振動電極間の設定距離
の変動を原因とする表面電位検出装置の出力変動
を補正するものである。
すなわち、今、第2図に示すように、被測定表
面1から振動電極2までの距離を、静止状態にお
いてd0とし、振動電極2の振幅を2Δdとする。こ
の場合、被測定表面1の電位をVhv、静止状態に
おける被測定表面1と振動電極2との間の容量を
C0とすると、振動電極2に誘起される電荷Qは、
次の式(1)で表わされる。
面1から振動電極2までの距離を、静止状態にお
いてd0とし、振動電極2の振幅を2Δdとする。こ
の場合、被測定表面1の電位をVhv、静止状態に
おける被測定表面1と振動電極2との間の容量を
C0とすると、振動電極2に誘起される電荷Qは、
次の式(1)で表わされる。
Q=VhvC0/(1+Δd/d0sinωt)=VhvC0/(1+αs
inωt)……(1) ただし、α=Δd/d0 電荷Qの変化は、たとえば第3図に示す積分回
路により電圧の変化に変換可能であり、変換され
た出力をVとすると、Vは次式(2)により表わされ
る。
inωt)……(1) ただし、α=Δd/d0 電荷Qの変化は、たとえば第3図に示す積分回
路により電圧の変化に変換可能であり、変換され
た出力をVとすると、Vは次式(2)により表わされ
る。
V=Rf/RSCfVhvC0(1/1+αsinωt−1)=RfVhvC0
/RsCf・αsinωt/(1+αsinωt)……(2) 今、sinωt=±1の場合を考えると、sinωt=1
の場合、Vは基準となる電圧に対して負の位相を
持ち最小値となり、sinωt=−1の場合、Vは正
の位相を持ち最大値をとる。したがつて、最小値
および最大値を、それぞれ、基準電圧に対して
VminおよびVmaxとし、その絶対値の比γをと
ると、次の式(3)により表わされる。
/RsCf・αsinωt/(1+αsinωt)……(2) 今、sinωt=±1の場合を考えると、sinωt=1
の場合、Vは基準となる電圧に対して負の位相を
持ち最小値となり、sinωt=−1の場合、Vは正
の位相を持ち最大値をとる。したがつて、最小値
および最大値を、それぞれ、基準電圧に対して
VminおよびVmaxとし、その絶対値の比γをと
ると、次の式(3)により表わされる。
γ=|Vmin|/|Vmax|=1−α/1+α=d0−Δd/d
0+Δd=1−2Δd/d0+Δd=1−2Δd/d0……(3) ただし、Δd<<d0とする。
0+Δd=1−2Δd/d0+Δd=1−2Δd/d0……(3) ただし、Δd<<d0とする。
上記式(3)表わされる比γは、d0およびΔdのみ
の関数であり、したがつて振動電極2の振幅2Δd
が一定であるとすると、γはd0のみの関数とな
る。(3)式をさらに変形すると、 |Vmax|/|Vmax|−|Vmin|≒d0/2Δd ……(3′) (3′)は、振動電極の正および負の位相出力に
基づいて演算することにより、被測定表面と振動
電極間の距離変動に比例した信号が得られること
を示している。
の関数であり、したがつて振動電極2の振幅2Δd
が一定であるとすると、γはd0のみの関数とな
る。(3)式をさらに変形すると、 |Vmax|/|Vmax|−|Vmin|≒d0/2Δd ……(3′) (3′)は、振動電極の正および負の位相出力に
基づいて演算することにより、被測定表面と振動
電極間の距離変動に比例した信号が得られること
を示している。
一方、(2)式で表わされる出力Vは、被測定表面
1と振動電極2との間の静電容量C0に比例する。
C0は、平行平板コンデンサ静電容量として次の
式(4)で表わすことが可能である。
1と振動電極2との間の静電容量C0に比例する。
C0は、平行平板コンデンサ静電容量として次の
式(4)で表わすことが可能である。
C0=εS/d0 ……(4)
ただし、Sは振動電極2の実効面積を示す。
(4)式を(2)式に代入し、α<<1とすると、(2)式
は近似的に次の式(5)で表わされる。
は近似的に次の式(5)で表わされる。
V=Rf・Vhv/Rs・Cf・εS・Δd/d0 2sinωt ……(5)
すなわち、Vの値は距離d0の2乗に反比例する
ので、d0が増すと、Vは減少し、d0が減ると、V
は増加する。一方、式(3′)に示す |Vmax|/|Vmax|−|Vmin| は距離d0に比例している。
ので、d0が増すと、Vは減少し、d0が減ると、V
は増加する。一方、式(3′)に示す |Vmax|/|Vmax|−|Vmin| は距離d0に比例している。
したがつて、式(5)で得られるVに
|Vmax|/|Vmax|−|Vmin|
を2乗した式を掛け合わせることで、距離の効果
を近似的に打消すことができる。
を近似的に打消すことができる。
この発明の表面電位検出装置は、上述のように
振動電極の出力を位相により分離し、分離した各
出力に基づいて演算を行なつた結果得られた出力
によつて表面電位検出装置の出力を補正せんとす
るものである。
振動電極の出力を位相により分離し、分離した各
出力に基づいて演算を行なつた結果得られた出力
によつて表面電位検出装置の出力を補正せんとす
るものである。
[実施例]
第1図は、この発明の一実施例の表面電位検出
装置のブロツク図であ。第1図を参照して、振動
電極2は、被測定表面と距離離d0を隔てて配置さ
れているものであり、たとえば振動電極2は圧電
音叉の片方の腕に取付けられ、圧電音叉発振回路
11により振幅2Δdで振動するように構成されて
いる。振動電極2上には、この振動に基づき被測
定表面1との間の容量変化により被測定表面1の
電位に応じた電荷が誘起される。
装置のブロツク図であ。第1図を参照して、振動
電極2は、被測定表面と距離離d0を隔てて配置さ
れているものであり、たとえば振動電極2は圧電
音叉の片方の腕に取付けられ、圧電音叉発振回路
11により振幅2Δdで振動するように構成されて
いる。振動電極2上には、この振動に基づき被測
定表面1との間の容量変化により被測定表面1の
電位に応じた電荷が誘起される。
振動電極2の出力は積分回路12に与えられ
る。積分回路12は、振動電極2上に誘起された
電荷を電圧変化として取出す検出手段を構成する
ものである。すなわち、積分回路12は、たとえ
ば第3図に示したような回路で構成され、振動電
極2上に誘起された電荷を電圧に変換する。この
電圧に変換された出力は、増幅回路13に与えら
れて増幅される。増幅回路13の出力は、半波分
離器14,15に与えられる。半波分離器14,
15は、増幅回路13の出力を位相に応じて分離
し、それぞれ、第1および第2の位相出力を与え
る第1および第2の分離手段を構成するものであ
る。一方の半波分離器14の出力、すなわち第1
位相出力は、第1位相出力の波形を平滑にしかつ
増幅するための平滑増幅回路16に与えられると
ともに、他方の半波分離器15にも与えられる。
他方の半波分離器15の出力、すなわち第2の位
相出力は、第5図に示すように反転出力であり、
第1の位相出力との差として現われる。平滑増幅
回路16で平滑化され、かつ増幅された第1位相
出力は、補正された検出出力を与えるべく、掛け
算回路18に与えられるとともに、前述した比
d0/2Δdを演算するために割算回路19にも与え
られる。
る。積分回路12は、振動電極2上に誘起された
電荷を電圧変化として取出す検出手段を構成する
ものである。すなわち、積分回路12は、たとえ
ば第3図に示したような回路で構成され、振動電
極2上に誘起された電荷を電圧に変換する。この
電圧に変換された出力は、増幅回路13に与えら
れて増幅される。増幅回路13の出力は、半波分
離器14,15に与えられる。半波分離器14,
15は、増幅回路13の出力を位相に応じて分離
し、それぞれ、第1および第2の位相出力を与え
る第1および第2の分離手段を構成するものであ
る。一方の半波分離器14の出力、すなわち第1
位相出力は、第1位相出力の波形を平滑にしかつ
増幅するための平滑増幅回路16に与えられると
ともに、他方の半波分離器15にも与えられる。
他方の半波分離器15の出力、すなわち第2の位
相出力は、第5図に示すように反転出力であり、
第1の位相出力との差として現われる。平滑増幅
回路16で平滑化され、かつ増幅された第1位相
出力は、補正された検出出力を与えるべく、掛け
算回路18に与えられるとともに、前述した比
d0/2Δdを演算するために割算回路19にも与え
られる。
他方の半波分離器15の第2位相出力は、同様
に、他方の平滑増幅回路17で平滑化されかつ増
幅され、割算回路19に与えられる。割算回路1
9は、平滑回路16と平滑回路17の出力の比
d0/2Δdを算出し、これを掛け算回路18に与え
る。
に、他方の平滑増幅回路17で平滑化されかつ増
幅され、割算回路19に与えられる。割算回路1
9は、平滑回路16と平滑回路17の出力の比
d0/2Δdを算出し、これを掛け算回路18に与え
る。
掛け算回路18では、第1位相出力に基づく検
出出力に、上述したd0/2Δdが掛け合わされ、補
正された出力を、増幅回路20に与え、増幅回路
20は、被測定表面と振動電極との間の距離なら
びに振動電極の振幅に影響されない出力を出力端
子21に与える。
出出力に、上述したd0/2Δdが掛け合わされ、補
正された出力を、増幅回路20に与え、増幅回路
20は、被測定表面と振動電極との間の距離なら
びに振動電極の振幅に影響されない出力を出力端
子21に与える。
次に動作につき説明する。第1図の実施例で
は、振動電極2が圧電音叉発振回路11により駆
動される圧電音叉で振動され、その結果振動電極
2上に被測定表面との間の容量変化に基づいた電
荷が誘起される。この電荷は、積分回路12によ
り電圧に変換される。積分回路12の出力波形
を、第4図に示す。次に、積分回路12の出力
は、増幅器13で増幅され、半波分離器14,1
5に与えられる。半波分離器14,15は、それ
ぞれ、位相によつて第4図に示した積分回路12
の出力を分離し、第1および第2の位相出力を与
える。この実施例では、半波分離器14,15
は、位相の正負により積分回路12により与えら
れる出力を分離している。一方の半波分離器14
の出力を第6図に、他方の半波分離器15の出力
を第5図に示す。なお、積分回路12の出力の分
離に際しては、必ずしも位相の零電圧に対する正
負により分離せずともよく、任意の基準電圧を与
えて、この基準電圧に対する位相の正負により分
離してもよい。
は、振動電極2が圧電音叉発振回路11により駆
動される圧電音叉で振動され、その結果振動電極
2上に被測定表面との間の容量変化に基づいた電
荷が誘起される。この電荷は、積分回路12によ
り電圧に変換される。積分回路12の出力波形
を、第4図に示す。次に、積分回路12の出力
は、増幅器13で増幅され、半波分離器14,1
5に与えられる。半波分離器14,15は、それ
ぞれ、位相によつて第4図に示した積分回路12
の出力を分離し、第1および第2の位相出力を与
える。この実施例では、半波分離器14,15
は、位相の正負により積分回路12により与えら
れる出力を分離している。一方の半波分離器14
の出力を第6図に、他方の半波分離器15の出力
を第5図に示す。なお、積分回路12の出力の分
離に際しては、必ずしも位相の零電圧に対する正
負により分離せずともよく、任意の基準電圧を与
えて、この基準電圧に対する位相の正負により分
離してもよい。
半波分離器14の出力、すなわち第1位相出力
は、平滑増幅回路16で平滑化され、かつ増幅さ
れ、掛け算回路18に補正前の検出信号を与え
る。同時に、平滑増幅回路16の出力は、d0/
2Δdを演算するために割算回路19にも与えられ
る。
は、平滑増幅回路16で平滑化され、かつ増幅さ
れ、掛け算回路18に補正前の検出信号を与え
る。同時に、平滑増幅回路16の出力は、d0/
2Δdを演算するために割算回路19にも与えられ
る。
他方の半波分離器15の出力、すなわち第2位
相出力は割算回路19に与えられ、第1位相出力
と第2位相出力との比が割算回路19で演算され
る。この求められた比d0/2Δdが、掛け算回路1
8に与えられ、第1位相平滑出力と掛け合わされ
る。ところで、この各平滑増幅回路16,17の
出力は、第7図に示すとおりである。
相出力は割算回路19に与えられ、第1位相出力
と第2位相出力との比が割算回路19で演算され
る。この求められた比d0/2Δdが、掛け算回路1
8に与えられ、第1位相平滑出力と掛け合わされ
る。ところで、この各平滑増幅回路16,17の
出力は、第7図に示すとおりである。
第7図に示した第1位相平滑出力V′maxおよ
び第2位相平滑出力(V′max−V′min)は、式
(5)から明らかなように、被測定表面に電位Vhvに
比例する。また、被測定表面の電位を変数として
とらえ、電位Vxで表すと、式(5)より、V′max、
(V′max−V′min)は、第8図に示すように、Vx
に比例している。したがつて、掛け算回路18に
おいて、第1の位相平滑出力V′maxに対し、割
算回路19の出力を2乗して掛け合わせれば、被
測定表面と振動電極との間の距離に影響されず、
かつ被測定表面電位に応じた出力を得ることが可
能となる。また、同時に振動電極の振幅の変動に
影響されにくい検出出力を得ることができる。
び第2位相平滑出力(V′max−V′min)は、式
(5)から明らかなように、被測定表面に電位Vhvに
比例する。また、被測定表面の電位を変数として
とらえ、電位Vxで表すと、式(5)より、V′max、
(V′max−V′min)は、第8図に示すように、Vx
に比例している。したがつて、掛け算回路18に
おいて、第1の位相平滑出力V′maxに対し、割
算回路19の出力を2乗して掛け合わせれば、被
測定表面と振動電極との間の距離に影響されず、
かつ被測定表面電位に応じた出力を得ることが可
能となる。また、同時に振動電極の振幅の変動に
影響されにくい検出出力を得ることができる。
[発明の効果]
この発明では、検出手段の出力を位相に応じて
第1位相出力および第2位相出力に分離する第1
および第2の分離手段と、これら第1および第2
の分離手段から与えられる各位相出力の比をと
り、該比に基づき、第1の位相出力を補正する補
正手段とを有するので、振動電極の取付精度、す
なわち被測定表面と振動電極との間の設定距離が
変動したとしても、該設定距離の変動に影響され
ずに正確に被測定表面電位を検出することができ
る。
第1位相出力および第2位相出力に分離する第1
および第2の分離手段と、これら第1および第2
の分離手段から与えられる各位相出力の比をと
り、該比に基づき、第1の位相出力を補正する補
正手段とを有するので、振動電極の取付精度、す
なわち被測定表面と振動電極との間の設定距離が
変動したとしても、該設定距離の変動に影響され
ずに正確に被測定表面電位を検出することができ
る。
よつて、この発明の表面電位検出装置では、振
動電極の取付けおよび位置調整に煩雑な作業を要
せず、かつ出力安定性に優れた表面電位検出装置
を実現することができる。
動電極の取付けおよび位置調整に煩雑な作業を要
せず、かつ出力安定性に優れた表面電位検出装置
を実現することができる。
第1図は、この発明の一実施例の概略ブロツク
図である。第2図は、振動電極と被測定表面との
関係を示す側面図である。第3図は、積分回路の
一例を示す回路図である。第4図は、積分回路の
出力波形を示す図であり、第5図は、一方の半波
分離器の出力波形を示す図であり、第6図は、他
方の半波分離器の出力波形を示す図である。第7
図は、双方の平滑増幅回路の出力波形を示す図で
ある。第8図は、第1位相平滑出力および第2位
相平滑出力と、被測定表面の電位との関係を示す
図である。 図において、1は被測定表面、2は振動電極、
12は検出手段を構成する積分回路、14,15
は分離手段を構成する半波分離器、19は補正手
段を構成する割算回路、18は補正手段を構成す
る掛け算回路を示す。
図である。第2図は、振動電極と被測定表面との
関係を示す側面図である。第3図は、積分回路の
一例を示す回路図である。第4図は、積分回路の
出力波形を示す図であり、第5図は、一方の半波
分離器の出力波形を示す図であり、第6図は、他
方の半波分離器の出力波形を示す図である。第7
図は、双方の平滑増幅回路の出力波形を示す図で
ある。第8図は、第1位相平滑出力および第2位
相平滑出力と、被測定表面の電位との関係を示す
図である。 図において、1は被測定表面、2は振動電極、
12は検出手段を構成する積分回路、14,15
は分離手段を構成する半波分離器、19は補正手
段を構成する割算回路、18は補正手段を構成す
る掛け算回路を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 被測定表面との間の容量変化に基づいて電荷
が誘起される振動電極と、 振動電極上に誘起された電荷を電圧変化として
取出す検出手段と、 前記検出手段の出力から、基準となる電圧に対
して、正位相部分または負位相部分を分離し、一
方の位相部分から第1の位相出力を得る第1の分
離手段、および他方の位相部分と第1の位相出力
との差を演算して第2の位相出力を得る第2の分
離手段と、 前記第1および第2の分離手段からそれぞれ与
えられる第1および第2の位相出力の比をとり、
該比に基づき前記第1の位相出力を補正する補正
手段とを備える、表面電位検出装置。 2 前記補正手段は、第1および第2の位相出力
の比を演算する割算回路と、該割算回路により与
えられる前記比に基づく補正出力を、前記第1の
位相出力に掛け合わせる掛け算回路とを含む、特
許請求の範囲第1項記載の表面電位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25024885A JPS62110167A (ja) | 1985-11-07 | 1985-11-07 | 表面電位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25024885A JPS62110167A (ja) | 1985-11-07 | 1985-11-07 | 表面電位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62110167A JPS62110167A (ja) | 1987-05-21 |
| JPH0445108B2 true JPH0445108B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=17205049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25024885A Granted JPS62110167A (ja) | 1985-11-07 | 1985-11-07 | 表面電位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62110167A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822876B2 (ja) * | 1994-03-07 | 1998-11-11 | 日本電気株式会社 | 表面電位センサ |
| JP4950574B2 (ja) * | 2005-08-16 | 2012-06-13 | キヤノン株式会社 | 電位測定装置及び電位測定方法 |
-
1985
- 1985-11-07 JP JP25024885A patent/JPS62110167A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62110167A (ja) | 1987-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |