JPH0740038B2

JPH0740038B2 - 加速度検出装置

Info

Publication number: JPH0740038B2
Application number: JP28031988A
Authority: JP
Inventors: 泰毅石川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-11-08
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPH02128161A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕この発明は、測定対象に印加される加速度を検出する加
速度検出装置に関する。

〔従来技術〕

従来の加速度センサとしては、例えば第２図に示すよう
なものがある（例えば、特開昭61−17029号に記載）。

第２図においては、１はおもりであり、はり５で支えら
れる。はり５の根元には歪ゲージ２が取り付けられ、信
号線３を通じて、歪ゲージ２に生じた信号が増幅器４に
入力される。また、はり５及びおもり１は、ケース６に
収納され、ダンパーオイル７に浸漬されている。

上記の装置においては、加速度センサが加速度を受ける
と、おもり１がケース６に対して相対的に変位し、これ
によるはり５の歪を歪ゲージ２が検出するようになって
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の加速度センサにおい
て、検出周波数帯域を拡げようとする場合には、おもり
１とはり５で構成される振動系の共振周波数を上げる必
要があるが、そのようにすると同一の加速度に対して変
位量が減少し、感度が低下する。そして感度の低下を補
うために増幅器４のゲインを上げると、歪ゲージ２の直
流ドリフトも大きく増幅してしまうという問題点があっ
た。

本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するため
になされたものであり、直流的な加速度変位から高周波
域まで安定した感度を有し、かつ、直流ドリフトの少な
い加速度検出装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明においては、直流お
よび低周波の加速度を検出する低域用加速度センサと、
高周波の加速度を検出する高域用加速度センサとを別個
に備え、低域用加速度センサの出力はローパスフィルタ
に通し、高域用加速度センサの出力はハイパスフィルタ
に通し、また、両加速度センサの出力を加算したものを
バンドパスフィルタに通し、さらに上記３種のフィルタ
の出力を加算する加算器を備え、上記ローパスフィルタ
とハイパスフィルタとは２次系の伝達関数を有し、か
つ、特性周波数、減衰定数、通過域ゲインが等しく、ま
た、上記バンドパスフィルタは、上記ローパスフィルタ
およびハイパスフィルタと同一の特性周波数、減衰定数
を持つ２次系の伝達関数を有し、かつ、通過域のゲイン
が前者の1/2であり、また、上記の特性周波数は、上記
第１の加速度センサの共振周波数より低く設定するよう
に構成している。

上記のように構成したことにより、本発明においては、
上記の３種のフィルタの特性を加算した結果がフラット
になり、信号源である２つの加速度センサの出力特性を
ほぼ抑圧した直流から高周波域までフラットな特性を実
現することができる。

したがって、低域用加速度センサとして共振周波数の低
いものを選ぶことが出来るので、増幅器のゲインを下げ
ることが出来、それによって直流ドリフトを小さくする
ことが出来る。また、高域用加速度センサとして直流ド
リフトの心配なしに共振周波数の高いもの或いは交流専
用のセンサを用いることが出来る。そのため直流ドリフ
トを増大させることなしに、広帯域、高感度を実現する
ことができる。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明の一実施例のブロック図である。

第１図において、８は直流および低周波の加速度を検出
する低域用加速度センサであり、共振周波数を低く設定
し、直流ドリフトを抑えたものである。また、９は高周
波の加速度を検出する高域用加速度センサであり、共振
周波数を高く設定し周波数帯域幅を拡げたものである。
この加速度センサは交流信号のみを検出するものでも良
い。上記の加速度センサ８と９とは、加速度入力に対し
て等しいゲインを有している。また、ローパスフィルタ
10は２次の伝達関数でその特性が示されるものであり、
特性周波数を低域用加速度センサ８の共振周波数より低
く設定し、また、高域用加速度センサ９として交流のみ
を検出するものを用いた場合は、この高域用加速度セン
サのカットオフ周波数より特性周波数を高く設定するも
のとする。また、ハイパスフィルタ11はローパスフィル
タ10と同じ特性周波数と減衰定数を持つ高域通過フィル
タである。またバンドパスフィルタ13はローパスフィル
タ10およびハイパスフィルタ11と同じ特性周波数、減衰
定数を持ち、また通過域でのゲインが上記フィルタの1/
2のゲインを持つものである。また、12は２入力の加算
器であり、ゲインは１である。また14は３入力の加算器
でり、ゲインは１である。

低域用加速度センサ８の出力はローパスフィルタ10と加
算器12とに入力される。また高域用加速度センサ９の出
力はハイパスフィルタ11と加算器12とに入力される。加
算器12の出力はバンドパスフィルタ13に与えられる。ま
た、ローパスフィルタ10、ハイパスフィルタ11、バンド
パスフィルタ13の各出力は加算器14の入力にそれぞれ接
続される。

上記のローパスフィルタ10、ハイパスフィルタ11および
バンドパスフィルタ13は、OPアンプ等を用いて、アクテ
ィブフィルタとして構成しても良いし、また加速度セン
サの出力をそれぞれA/D変換し、マイクロコンピュータ
等を用いてディジタルフィルタとして構成しても良い。

次に作用を説明する。

第３図は本発明の作用を説明するための特性図であり、
第１図の各部の周波数特性を示すものである。なお、第
３図において、Ｇはゲイン、φは位相を示す。

まず、第３図（ａ）は、低域用加速度センサ８の周波数
特性であり、通常、この伝達特性は次のように表わされ
る。

次ぎに、第３図（ｂ）は高域用加速度センサ９の周波数
特性であり、交流のみを出力するセンサであるとする
と、伝達関数は使用する周波数帯域では次のように表わ
すことが出来る。

また、第３図（ｃ）はローパスフィルタ10、第３図
（ｄ）はハイパスフィルタ11、第３図（ｅ）はバンドパ
スフィルタ13の周波数特性であり、それぞれ伝達関数
は、となる。

なお、上記各式において、Ｓはラプラス演算子、α_１、
α_２、α_３はダンピングファクタ、ω_１、ω_２、ω_３は
特性周波数である。

上記の特性において、ローパスフィルタ10、ハイパスフ
ィルタ11、バンドパスフィルタ13の共通の特性周波数ω
_３を、低域用加速度センサ８の特性周波数（共振周波
数）ω_１及び高域用加速度センサ９の特性周波数ω_２か
ら隔たった値に設定したとする。但し、ω_２＜ω_３＜ω
_１とする。

上記のように設定すると、ローパスフィルタ10を通過し
た低域用加速度センサ８の出力の周波数特性は第３図
（ｆ）、ハイパスフィルタ11を通過した高域用加速度セ
ンサ９の出力の周波数特性は第３図（ｇ）に示すように
なり、通過域においては、それぞれローパスフィルタ10
の周波数特性およびハイパスフィルタ11の周波数特性と
ほぼ等しいものとなる。またバンドパスフィルタ13を通
過した信号の周波数特性は、第３図（ｈ）に示すように
なり、通過域においては、バンドパスフィルタ13の周波
数特性とほぼ等しいものとなる。

そして、ゲインＧ及び位相φが全周波数帯域でフラット
な特性を実現させたい場合には、ローパスフィルタ10、
バンドパスフィルタ11およびハイパスフィルタ13の特性
を加算してやれば良い。何となれば、前記（３）、
（４）、（５）式から、となり、上記の３フィルタの特性を加算した結果は１、
すなわちフラットになる。

一方、本発明で用いたローパスフィルタ10、バンドパス
フィルタ11、ハイパスフィルタ13の出力信号の特性は、
それぞれローパスフィルタ10、バンドパスフィルタ11、
ハイパスフィルタ13のみの特性に近いと考えて良いの
で、上記（６）式のような回路構成とすれば、信号源で
ある２つの加速度センサ８、９の出力特性をほぼ抑圧し
た直流から高周波域までフラットな特性を実現すること
ができる。

第４図は、上記の回路の具体的な特性例図であり、低域
用加速度センサ８として、ω_１＝156（rod/s）α_１＝0.
7のものを用い、高域用加速度センサ９として、ω_２＝
0.068（rod/s）α_２＝２のものを用い、３種のフィルタ
10、11、13の特性として、ω_３＝3.14（rod/s）α_３＝
２のものを用いた場合の合成特性計算例を示すものであ
る。

第４図から判るように、本発明の装置においては、低域
から高域までほぼフラットな特性が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、低域用と
高域用の加速度センサをそれぞれ設け、それぞれの出力
をローパスフィルタ、ハイパスフィルタに通し、また両
加速度センサの出力を加算した信号をバンドパスフィル
タに通し、これら３種のフィルタの出力を加算して合成
特性を得るように構成したことにより、低域用加速度セ
ンサとして共振周波数の低いものを選ぶことが出来るの
で、増幅器のゲインを下げることが出来、それによって
直流ドリフトを小さくすることが出来る。また、高域用
加速度センサとして直流ドリフトの心配なしに共振周波
数の高いもの或いは交流専用のセンサを用いることが出
来る。そのため直流ドリフトを増大させることなしに、
広帯域、高感度を実現することができる、という効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
装置の一例図、第３図は本発明の各部の特性を示す図、
第４図は本発明の装置の周波数特性の一例図である。〈符号の説明〉８……低域用加速度センサ９……高域用加速度センサ 10……ローパスフィルタ、11……ハイパスフィルタ 12……加算器、14……加算器、 13……バンドパスフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象に取付けられ、測定対象に生ずる
加速度を電気信号として検出する加速度センサを備えた
加速度検出装置において、直流および低周波の加速度を
検出する低域用特性を有する第１の加速度センサと、高
周波の加速度を検出する高域用特性を有する第２の加速
度センサと、上記両加速度センサの出力を加算する第１
の加算器と、該加算器に接続されたバンドパスフィルタ
と、上記第１の加速度センサの出力に接続されたローパ
スフィルタと、上記第２の加速度センサの出力に接続さ
れたハイパスフィルタと、上記ローパスフィルタとハイ
パスフィルタとバンドパスフィルタの出力を加算する第
２の加算器とを備え、上記ローパスフィルタとハイパス
フィルタとは２次系の伝達関数を有し、かつ、特性周波
数、減衰定数、通過域ゲインが等しく、また、上記バン
ドパスフィルタは、上記ローパスフィルタおよびハイパ
スフィルタと同一の特性周波数、減衰定数を持つ２次系
の伝達関数を有し、かつ、通過域のゲインが前者の1/2
であり、また、上記の特性周波数は、上記第１の加速度
センサの共振周波数より低く設定したものであることを
特徴とする加速度検出装置。