JPS6016581B2 - 加速度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は加速度計、特にコンデンサピツクアップを利
用するサーボリニア加速計に関するものである。

小さな飛行機及びミサイル航空方式及び他の分野で軽量
の電子装置では加速度計の使用が次第に多く用いられ、
大きさ及び重量の減少が重要となって来た。

更に加速度計は比較的に激しい物理的衝撃振動温度の激
変等によって加速度計の正確度に影響を受け易い場所に
いまいま使用されるので部品数を少なくし、大きさと重
さを減少し衝撃と温度変化による影響を最少にすること
が望まれている。従来の加速度計においても位置回復コ
イルを流れる電流を測定するのに用いられる負荷抵抗を
有するサーボフィードバック回路が用いられ、電流は加
速の測定に用いられていた。

しかし、負荷抵抗のインピーダンスがフィードバック回
路のサーボループ利得に影響し、抵抗の値の変化はフィ
ードバック回路を不安定にし、好ましくない周波数応答
特性を示した。従来の装置の多くでは位置回復コイルの
両端間の電圧をコイルを流れる電流値の代物こ測定した
が、これは温度の変化及び回復コイルのインピーダンス
等を含むいくつかの因子による重要な測定誤差の原因と
なった。更にコンデンサピックアッフ。方式による測定
の困難さと誤差の原因は、加速に応答する振子板と固定
されたコンデンサ導体板とから成る可変コンデンサと、
固定コンデンサとを比較することから、すなわち固定コ
ンデンサと可変コンデンサの静電容量差を加速度測定に
用いることから生じる。このような固定コンデンサの使
用は加速計の枠及び箱体からの漂遊容量による誤差を受
け、重要な測定の困難さを生じた。更に従来の加速度計
ではコンデンサピツクアツプが振子板または試験体の偏
向を測定するのに用いられ、比較的に大きなコンデンサ
導体板が使用されていたので比較的に大きな箱体を必要
とした。比較的に大きな箱体とそれに関連する機械的部
材が比較的に大きなコンデンサに対して必要とされてい
たので、関連する電子部村を入れるため従来の加速度計
では更に大きな箱体とするか、またはこれら電子部材を
入れる別個の容器を必要とした。従来の加速度計では力
感知装置と、別個の電子回路から構成されるのが普通で
あったので、余分の電気的接続及び多数の部品組立てに
対する労力と価格が増加し、悪環境下における誤動作の
原因となった。この発明の一目的は振子板と、加速への
振子板の位置応答を検知する位置応答構造と、振子板を
前以つて決められた位置に動かす回復方式と、回路板と
、回復機構を制御する位置検知機構へ応答する集積回路
とを支持するよう箱体内に囲まれた一体の支持枠を有す
るサーボ加速度計を設けることである。

この発明の他の目的は一端がパドルの形にされた振子板
または振動質量が軸と軸受によって支持枠に回転取付け
されているものが円筒形の箱体内に密封された一体の支
持枠と、枠に１対のコンデンサ導体板が取付けられこれ
らのコンデンサ導体板の間にパドルが差込まれ加速度に
よる振子板の動きを測定するコンデンサ導体板と、振子
板に取付けられピックアップ導体板の間の前以つて決め
られた位置にパドルが回復されるよう相互作用するトル
クコィルを有する磁気装置と、支持枠上に振子板に平行
に取付けられたコンデンサ導体板とトルクコィルに電子
的に接続され加速度によって振子板が偏向したときに前
以つて決められた位置にパドルを回復するに充分な電流
をトルクコィルに発生させる集積回路を支持する矩形の
厚いフィルム回路板とを有するサーボ加速度計を設ける
ことである。

この発明の更に他の目的は、１対のコンデンサ導体板と
、パドルがコンデンサ導体板の間に一端が配置されてい
る形の振子板または振動体と、１対の可榛片によって支
持され可榛片の各端は軸受によって軸に加えられる力を
調整する１対の調整ネジ支持枠に取付けられているよう
に振子板に取付けられている軸とを有するサーボ加速度
計を設けることである。

この発明の更に他の目的は一体の支持枠と、一端がパド
ルの形にされた振子板または試験体と、支持枠に取付け
られた１対のコンデンサ導体板と、振子板に取付けられ
軸受によって支持され軸受は２板の可榛片に取付けられ
可操片は支持枠に取付けられている軸とを有する加速度
計を設けることである。

この発明の更に他の目的は約２ピコフアラッドの容量を
有する１対の容量を設ける加速度応答振子板と脇勤する
１対のコンデンサ導体板を有するコンデンサピックアッ
プを利用し、時間変化電圧をこれらコンデンサに与え、
その結果による電流差を検知回路に利用し、サーボフィ
ードバック回路内のトルクコィルに充分な電流を発生し
振子板をコンデンサ導体板の中間点に動かすサーボ加速
度計を設けることである。

この発明の更に他の目的は密封箱体内に囲まれた一体枠
を有するコンデンサピツクアップを有するサーボ加速度
計を設け、１対のコンデンサ導体板と加速度応答体とで
形成された二つのコンデンサの静電容量差を表わす電流
を、加速度を表わす出力電流を発生するサーボループ回
路網の入力として用い、サーボループの利得と周波数特
性とは出力電流を測定するのに用いることができる負荷
抵抗またはインピーダンスとは独立しているようにする
ことである。

最少の部品と重量である少型の加速度計を設けるために
、一体の支持枠が円筒形箱体内に挿入され密封されるよ
うに用いられる。

支持枠に１対のコソデンサ導体板と振子板または振動体
が取付けられる。振子板は１対の可操片に取付けられた
１対の軸受に支持された軸を通じて支持枠に取付けられ
、可孫片も支持枠に取付けられている。軸受内で回動す
る軸は加速度の力に応じてパドルをコンデンサ導体板の
間で動かす。軸とコンデンサ導体板との間で振子板にト
ルクコィルが取付けられ、支持枠に取付けられた永久磁
石と作用し、パドルをコンデンサ導体板の間の前以つて
決められた位置に回復さす。一体の支持枠はその永久磁
石の外に、永久磁石とトルクコィルとによって作られた
磁束に対する磁路を設ける。矩形の厚いフィルムの回路
板が振子板及びコンデンサ導体板に平行に支持枠に取付
けられる。積分回路、混成回路部材個々の回路部材等は
コンデンサ導体板からの導線振子板及びトルクコィルか
らの導線とともに厚いフィルム回路板に設けられる。こ
のような構造の特別の利点は振子板を含む機械的部分が
箱体内に差込まれる前に回路とともに調整できることで
ある。調整された後に１体構造の枠が回路板と一緒に円
筒形の箱体内に差込まれ、箱体は密封できることである
。差込まれた後に箱体は排気され、不活性ガスで充たさ
れる。加速度計の大きさを小さくするためコンデンサ導
体板も極めて小さく、パドルと組合せられて約２なし、
し４ピコフアラッドの１対のコンデンサを構成する。コ
ンデンサは極めて小さく加速度の力を測定するに要求さ
れる振子板またはパドルの動きは極めて僅かであるので
、静電容量の変化は約１／Ｉ０００ピコフアラツド位で
あり、このような小さな静電容量変化を測定する特別の
回路が必要とされる。これは時間とともに変化する電圧
を与え、電圧の増加は集積回路から各コンデンサへの時
間に直線的に関連している。コンデンサを流れる電流の
差が微分検知回路で測定され、その出力がフィードバッ
ク回路に与えられ、トルクコィル内に回復電流を発生す
る。フィードバック回路はサーボ補償回路網を利用し、
回復電流を発生し、負荷抵抗またはインピーダンスとは
独立したサーボフィードバックループを回復電流測定に
利用する。この発明を添付図面に示した実施例について
説明する。

第１図断面図に示した加速度計１０では一体構造の円筒
形箱体１２が加速度計１０の機械的部分と電子回路を囲
み、箱体１２の左端１４は閉じられ、右端は開かれてい
る。支持枠１６は一体構造でその各部分は文字Ａ，Ｂ，
Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・を付して１６Ａ，１
６Ｂ，１６Ｃ……………として示され、加速度計の各部
材を堅牢に保持する。支持枠１６は箱体１２の左端１４
から右端の開放端に延び部村１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，
１６Ｄが箱体１２の下半分を充たしている。支持構造の
都材１６Ａの上方に一般に正方形または矩形のコンヂン
サ導体板１８と２０とが配置され、下側コンデンサ導体
板２０は間隔部材２２を通じてェポキシ樹脂のような接
着等によって支持枠の部分１６Ａに取付けられる。上側
コンデンサ導体板１８は複数の柱２３と２４とをコンデ
ンサ導体板１８と２０の角隔部に取付けることによって
下側コンデンサ導体板との間隔が保持されている。第１
図の加速度計には振子板２６も含まれ、上方及び下方へ
の加速に応答する振動または試験片として作用する。

振子板２６のパドル２８は平らかな板またはパドルの形
であり、コンデンサ導体板１８と２０との間に平行に差
込まれる。好ましい実施例ではパドル２８、コンデンサ
導体板１８と２０の大きさは中約０．６４伽（０．２５
″）長さ約０．５１肌（０．２０″）とされ、パドル２
８とコンデンサ導体板１８と２０との間の静電容量は２
なし、し４ピコフアラツドとされる。パドル２８がコン
デンサ導体板１８と２０の中間にあるとパドル２８とコ
ンデンサ導体板１８または２０との間の静電容量は約２
なし、し４ピコフアラッドである。振子ビーム２６の他
端で軸３０Ｇま振子板２４の下表面３２にェポキシ樹脂
または他の接着剤で取付けられる。軸３０は振子板２６
を支持し、加速度に応じて或る限られた範囲内で回転す
る。加速度はパドル２８の表面に垂直に動作する。軸３
０自体は第１図では図示を簡単にするため示されていな
い軸受と可孫片とで第２図、第３図に示すように支持さ
れている。振子板２６の下表面にはパドル２８と軸３０
との間にトルクコィル３６が取付けられれている。コイ
ル３６はアルミニウムのような軽い材料で作られたボビ
ン３８の内表面に巻かれる。ボビン３８を使用しない自
由に立つコイルを用いてもよい。永久磁石４川ま支持枠
部分１６Ａに接着され、磁極片４１は同様に磁石４０に
頂部に接着される。

磁石４０で発生された磁束はトルクコィル３６を流れる
電流と作用し、振子板２６を軸３０を中心に回動させる
。一体の構造の支持枠部分１６Ａは磁石４０を支持する
外に磁石４０で発生された磁束の滋路としても作用する
（第１図）。一片から構成される支持枠の突起部分１６
Ｆと１６Ｇに矩形の回路板４２が取付けられ、回路板４
２は酸化アルミニウムのような非導電材料の厚いフィル
ムで構成されるのがよい。回路板４２の左側辺は支持枠
の上方への突起１６Ｆで、右側辺は突起１６Ｇで支持さ
れる。集積回路４４は回路板４２の上表面に金属カバー
４６によって覆われている。回路板４２には抵抗及びコ
ンデンサ４８として一般に示される混成回路が設けられ
ている。支持枠の右側部分１６Ｃには環状円筒形部分１
６Ｄと１６Ｅを含み、箱体１２の内表面に固く取付けら
れる。

組立てられた後に部分１６Ｄと１６Ｅは箱体ｉ２の周辺
に沿って溶接線５０と５２で密封溶接され、気密にされ
る。箱体１２の開放端を支持枠の環状部分１６Ｄと１６
Ｅ内の環状凹所５６を有するへツダ５４が閉じ、ヘツダ
５４も溶接線５８と６０で部分１６Ｄと１６Ｅに密封取
付けされ気密にされる。実施例によっては箱体１２を密
封する必要が無く、ヘッダ５４はェポキシ樹脂等で箱体
１２に取付けられてもよい。へッダ５４を通じて複数の
接続ピン６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄが延び、ガラ
ス材料６４と６６でへツダ５４は気密接着される。へッ
ダ５４も孔６８を有し、箱体１２から排気し、不活性ガ
ス充填に使用される。孔６８は例えば球７０を孔６８の
外端に溶接する等のいくつかの方法で閉じることができ
る（第１図）。複数の導線７２がピン６２Ａ，６２Ｂ，
６２Ｃ，６２Ｄと回路板４２とを接続する。トルクコィ
ル３８を回路板４２に電気的に接続するために取付けら
れるが第１図で１本の導線７４のみが示されている。

導線７４はピン７６に取付けられ、ピン７６は絶縁材の
支持部材７８を通り回路板４２の孔８０に延びる。第２
図に第２のバネ線７４と第２のピン７７が示され、振子
板２６と回路板４２に同様に取付けられ、トルクコィル
３８に対する第２の接続が行なわれている。ピン７６は
導線８２で回路板４２に接続される。第１図に示したよ
うに回路板４２の孔８０を通るピン７６と７７を利用し
て加速度計の組立てが容易にされ、回路板４２は支持枠
の支持部１６Ｆと１６Ｇに直接配置されピン７６に接続
される。バネ線７４と７５を接続に利用することによっ
て振子板２６は軸３０１こ僅かなトルクを加えることに
よって最終的にバランスされ、振子板２６内の小さな機
械的不平衡を補償する。軸３０に加えられるトルクはバ
ネ線７４と７５を曲げるか、またはピン７６と７７の位
置によって調整することができる。ピン７６と７７及び
孔８０を含む接続構造は支持枠１６と回路板４２の異な
った熱膨脹を許し、ピン７６従ってバネ線７４の張力ま
たは調整取付けを許す。第２図に示した軸３０の支持構
造は第１図の加速度計部分の平面図であるが回路板４２
は示されていない。

１対の可孫片８４と８６が一体構造の枠の延長部１６日
，１６１，１６Ｊ，１６Ｋに取付ネジ８８，９０，９２
，９４でそれぞれ取付けられている。

１対の軸受９６と９８が可孫片８４と８６に取付けられ
、軸３０の各端の宝石ピポット１００と１０２を受ける
。

軸受９６と９８が軸３０を支持し、振子板２６を軸３０
を中心に回動するのを許するが軸３０はいずれの方向へ
の動きも制限され、パドル２８は第１図に示すようにコ
ンデンサ導体板１８と２０との間で上下に動く。第１図
に示したような高度の精密計器では回転摩擦を最小にし
、同時に振子板２８を堅牢に支持し、支持枠に対し振子
板２８が横方向に動くのをできるだけ無くすることが重
要である。従って動作を正確に調整するには宝石ピボッ
ト１００と１０２に軸受を通じて最適の圧力を加え、回
転摩擦を最小にするとともに横方向の支持が許されるか
ぎり最強にすることが必要である。このために第２図に
示した加速度計では２本の調整ネジ１０４と１０６が設
けられている。ネジ１０４と１０６は支持枠の延長部１
６Ｌと１６Ｍに支持され、延長部１６Ｌはネジ１０４の
位置を示すために断面で示される。ネジ１０４と１０６
を可孫片８４と８６にそれぞれ綿付けると適当な圧力が
可操片８４と８６に加えられ、軸３０‘こは軸受９６と
９８で最適の圧力が与えられる。第１図に示した軸３０
の支持構造の他の実施例が第３図に示され、一体構造の
支持枠は部分１６Ｎで軸受９６を堅牢に保持する。

他の軸受９８は第２図に示すように可榛片８６に支持さ
れるが調整ネジ１０６は設けられていない。軸３０１こ
加わる圧力の調整は第３図ではバネ座金１０８で行なわ
れ、取付ネジ９４の締付けに対して補償する。その結果
１本のネジ９４によって軸３０｝こ加わる圧力は実効的
に調整できる。第２図と第３図に示した構造を組合せ、
第２図の調整ネジ１０６を第３図に示した支持部分１６
Ｎに固定軸受９６を直接に取付けてもよい。第２図、第
３図に示した軸３０への圧力を調整する重要な点は可孫
片８４と８６による偏向の量を調整ネジ１０４と１０６
によって加えられる圧力に対して正しい量とすることで
ある。

或る与えられた圧力に対して大きな可榛！性を生じるよ
う可操片に溝を設けることがいまいま有効である。第４
図では第２図、第３図に示した可榛片８６は二つのＵ字
形溝１１２と１１４が設けられており、溝１１２と１１
４は軸受１１６の両側に設けられておる。第２図、第３
図、第４図に示した軸受は第２図、第３図に示した軸３
０の宝石ピボット１００または１０２を受けるテーパー
内表面１１８を有し、可操片８６は取付ネジ９２と９４
を受けるために両端に孔１２‘０と１２２が設けられて
いる。第５図、第６図の可孫片８６は第５図に示すよう
に軸受１１６の両側に各対の溝１２４と１２６及び１２
８と１３０がそれぞれ設けられ、各溝は実質的に可孫片
の長軸に直角に設けられ側緑から可榛片の中心線まで延
びている。第６図では矩形溝１３２と１３４が可操片８
６の軸受１１６の各側に設けられている。第４図、第５
図、第６図は可榛片８６が第３図に示した支持枠の部分
１６に接続される他の形を示し、バネ座金１０８は用い
られていない。

第４図では可橋片８６の端に孔１２０が皿状部分１３６
に半径方向溝１３８を有して設けられ、第５図は一端の
両側に板バネ部分１４０と１４２が取付孔１２０１こ対
して設けられている。第６図の可視片８６は一端に二つ
の延長部１４４と１４６が約１８００曲げ返えされてバ
ネを形成している。バネ部分１３６，１４２または１４
６を取付ネジ９４（第２図）と関連して用いることによ
って軸３０に対する圧力を調整することができ、バネ座
金１０８のような別個の部材を必要としない。第１図の
加速度計１０の動作を改良するためには振子板２６は軽
量で堅牢でなければならない。

例えばアルミニウムのような軽い金属で作られ、更に長
さ方向に沿って強くされる。長さ方向の硬さを強くする
二つの方法が第７図と第８図に示され、第７図では振子
板２６はパドル部分２８とビーム部分１４８で構成され
、ビーム１４８にトルクコィルすなわちボビン３８に巻
かれたトルクコィル３６が支持されている。ビーム１４
８はその両辺に沿って設けられた側縁１５０と１５２と
で長さ方向の硬さが強められる。第８図ではビーム１４
８は３角形隆像１５４を設けて硬くされている。振子板
２６のビーム１４８を第７図、第８図に示すように硬く
することによって軽量であるが長さ方向で堅牢な振子板
が軽量の加速度計１０１こ対して第１図に示すように得
られる。振子板２６はその中心がトルクコィル３６の中
心と合致し、振子板２６の他の部分例えばパドル２８及
びビーム１４８の質量はできるだけ小さくさるべきであ
る。加速度計１０‘こ使用される電子回路図が第９図に
示され、コンデンサ導体板１８と２０は導線２００と２
０２で検知駆動回路２０４に接続される。

振子板２６に取付けられたトルクコィル３６は線２０６
で負荷インピーダンス２０８に接続され、普通の場合イ
ンピーダンス２０８は線２１０で接地されている。イン
ピーダンス２０８はトルクコィル３６を通じて流れる回
復電流ＩＲを受け電圧ＶＡｃｃを発生し、加速度計１０
で測定される加速を表わす。典形的にはインピーダンス
２０８は電圧Ｖ＾ｃｃが両端で測定される抵抗を含み、
抵抗値が普通はＶ／ｇで示される目盛係数を与える。コ
イル３６を流れる電流は測定される加速度の直比例関数
であり、負荷インピーダンス２０８内の抵抗値を変える
ことによって希望される目盛係数Ｖ／ｇが抵抗値を変え
ることによって簡単に得られる。負荷インピーダンス２
０８は他のＩＪアクタンス部材例えば好ましくない信号
をフィルタするコンデンサを含んでいてもよい。回復電
流ＩＲ自体は出力駆動回路２１２で発生され、線２１４
でトルクコイル３６に与えられる。鍵歯波形オッシレー
タ回路２１６は線２１８で腸電圧源十Ｖｓに接続され、
線２２０で負電圧源一Ｖｓに接続され、１０キロないし
１メガサィクルの周波の鋸歯形を線２２２で検知駆動回
路２０４に与える。

鋸歯オッシレータ回路２１６で発生される波形はピーク
電圧に達するまで直線的に時間の経過とともに上昇する
電圧を含み、ピークに達すると極めて急に負の電圧に低
下する。この銀歯波形が検知駆動回路２０４からコンデ
ンサ導体板１８と２０にそれぞれ線２００と２０２を通
じて与えられる。時間とともに変化する電圧がコンデン
サ導体板１８と２０１こ与えられる電流ｌｃ，が線２０
０に、電流ｌｃ２が線２０２に流れる。検知駆動回路２
０４には線２１８と２２０で与えられる電圧＋Ｖｓと−
Ｖｓ及び線２２４で与えられる基準電圧ＶＲＥＦを受け
る。検知駆動回路２０４の配置が第１０図に示される。
線２２６と２２８で差動検知回路２３０が駆動回路２０
４に接続され、容量電流ｌｃ，とｌｃ２と一般に同じで
ある電流１″。

２と１′ｃ２とが伝えられる。

差動検知回路２３０の配置が第１２図に詳細に示される
。回路２３０はｒｃ，と１′。２との差を測定し、コン
テンサ導体板１８と２０及び振子板２６として決められ
るコンデンサＣ，とＣ２の間の差を表わし、線２３２に
発生された電圧信号はこれら一つの電流の差に比例する
。

線２３２の出力信号は出力電流すなわち差信号電流ｌｏ
で表わされ、低域フィル夕２３４の入力として用いられ
る。フィル夕２３４の主要な作用はオッシレータ回路２
１６で発生された高周波（１０キロないし１メガサィク
ル）の搬送信号をフィルタすることである。信号電流１
。の直流成分はコンデンサ導体板１８と２０との間の静
電容量差、すなわち加速による振子板２６の漏れを示し
、線２３６で演算増中器２３８の陽極子に伝えられる。
増中器２３８は信号電流ｌｏを線２４０の出力信号電圧
Ｖｏに変え、コンデンサＣ，とＣ２の差を表わし、電圧
Ｖ。の利得は増中器２３８の線２４２の負端子の信号入
力によって制御される。出力すなわち差電圧Ｖｏは電圧
／電流コンバータ２４４に与えられ、出力駆動回路２１
２の線２４６または２４８への入力を発生する。出力駆
動回路２１２は線２４６または２４８の電流信号に応じ
て線２１４に回復電流ＩＲを発生する。更にサーボ補償
回路網２５川ま電圧／電流コンバータ２４４と演算増中
器２３８の負端子との間にフィードバック関係に接続さ
れる。

回路網２５０の基本目的は増中器２３８の利得を制御す
ることであり、従って出力信号ｌｏの周波数の作用とし
て全体のサーボ方式の利得に作用する。サーボ補償回路
網２５０の好ましい配置が第１４図に示され、実質的に
帯城フィル夕であり、例えばコンバータ２４４（第９図
）から受けたフィードバック信号ＩＦが、信号ｌｏとＶ
ｏが実質的に直流であるか、または極めて低い周波数で
あるとき増中器２３８の負端子に与えられるのを実質的
に阻止する。その結果増中器２３８の利得は加速度計の
直流分または低周波出力に対して極めて大きい。その効
果は低周波における演算増中器２３８の実質的に無限の
利得が低周波におけるコンデンサ導体板１８と２川こ対
する振子板２６を硬くし、振子板２６はコンデンサ導体
板１８と２０との間に前以つて決められた位置に保持さ
れる。直流または低周波振動に対する大きな利得と振子
板２６の偏向または慣性による誤差とバイアスはかなり
に減少され、加速度計の正確度はかなり改良される。高
周波振動例えば５０サイクルの範囲ではサーボ補償回路
網２５川ま比較的大きなフィードバック信号ＩＦを演算
増中器２３８の端子に与えるのを許し、増中器の利得を
減少させる。演算増中器２３８の利得は加速度計１０の
機械的動勢力の効果によるサ−ボループの不安定な動作
を防止するためにこれらの中波帯城に対して減少される
。例えば振子板２６の自然周波数は典型的にはこれら中
波帯城にあり、もし増中器２３８の利益が極めて大きい
とサーボループの動作を不安定にする。中波帯域以上で
はサーボ補償回路網２５０は増中器２３８の負端子に与
えられるフィードバック電流ＩＦの量を再び減少し、増
中器２３８の利得を増加しようとする。増中器２３８の
利得はこれらの高い周波では増加し、加速度計の機械的
動勢力がサーボループの不安定を生じる大きな因子でな
い場合、比較的に大きな周波数加速度入力を受けないと
き加速度計１０の応答特性を改良する。利得の増加は高
い振動周波における振子板２６の動きの減少に対して補
償しようとする。更にサーボ補償回路網２５０は第９図
に示したサーボ方式の負荷インピーダンス２０８の変化
による不安定作用を無くする。従ってサーボ補償回路網
２５０を利用して、種々異なった負荷インピーダンスを
用い、加速度計１０の電子部材を再調整することなく適
当な電圧目盛を選ぶことができる。更に第９図の電子回
路は線２１８の十Ｖ電圧と検知回路２３０の出力線２３
２との間に接続されたトリマ抵抗ＲＴを含んでいる。

抵抗Ｒｒの値を変化し増中器２３８の陽端子にバイアス
電圧を与え、コンデンサ導体板１８と２０との間の振子
板２６の零位置の調整を行なう。第１０図は検知駆動回
路２０４の配置を示す。

鋸歯形オッシレータ回路２１６の銀歯波形は線２２２を
通じてトランジスタ２５４のベースに与えられる。トラ
ンジスタ２５４の主要目的の一つはオッシレータ回路２
１６を検知駆動回路２０４から分離することである。ト
ランジスタ２５４のェミツタに抵抗２５６を通じてトラ
ンジスタ２５８と２６０のベースが接続される。オツシ
レー夕２１６から増加する電圧がトランジスタ２５４の
ベースに与えられると、トランジスタ２５４と２６川ま
バイアスを進めるか、または入れて線２２６と２２８か
らの増加する電圧をコンデンサ導体板１８と２０に与え
、電流ｌｃ，とｌｃ２を発生する。線２００と２０２に
１対のトランジスタ２３２と２６４が接続され、ダイオ
ードとして作用し、線２６６を通じてコンデンサを放電
する。他のトランジスタ２６８はそのベースとコレクタ
がトランジスタ２５４のェミツタに接続され、ェミツタ
は線２６６に接続されている。トランジスタ２６８はダ
イオードとして作用し、トランジスタ２６２と２６４の
ェミツタをバイアスする。トランジスタ２７０の形の電
流源または動作負荷抵抗２７２、負電圧源一Ｖｓ、線２
２４の基準電圧ＶＲＥＦは線２６６に接続されている。
第１０図の検知駆動回路２０４の動作が第１１図に示し
た信号図表に示され、上部の電圧波形２７４は第１０図
のトランジスタ２５８と２６０のェミッタ電圧ＶＦを示
し、その波形２７４は銀歯形オッシレー夕回路２１６か
ら線２２２に与えられる鋸歯電圧と実質的に同様である
。

第１１図に示されるように電圧ＶＥは時間とともに、傾
斜２７６に沿って直線的に増加し、ピーク電圧２７８に
達し、急速に負電圧２８０１こ低下する。第１１図の波
形２８１は容量板１８と２０１こ与えられる電圧Ｖｃは
初め定電圧２８２であり、トランジスタ２５８と２６０
が前方にバイアスされるまでその電圧に留まっている。
トランジスタ２５８と２６０がバイアスされると電圧Ｖ
ｃは電圧ＶＥと同じ特性である。電圧ＶＥの極性が変わ
る波形２７４のピーク電圧２７８の点でコンデンサ電圧
Ｖｃのピーク２８４はトランジスタ２６２と２６４が順
方向にバイアスされるまで一定に留まり、コンデンサＣ
，とＣ２が線２６６を通じて、動作電流源にトランジス
タ２７０を通じて放電する。コンデンサ電圧Ｖｃと時間
との関係は直線であるのでコンデンサ電圧ｌｃ，とｌｃ
２は次の関係で示される。ＩＣＩ＝ＣＩ△△等１１Ｃ２
：Ｃ２≦手 式中Ｃ，とＣ２はコンデンサ導体板１ ８と２０が振子
板２６と形成するコンデンサを示し、Ｖｃ・とＶｃ２は
各コンデンサの電圧を示す。

すなわちＶｃ・と時間との関係は直接で、コンデンサ電
流ｌｃ，とｌｃ２とは一定である。電流ｌｃ，とｌｃ２
との特性は第１１図の波形２８６として示され、波形２
８１のコンデンサ電圧Ｖｃが直線的に上昇する間にコン
デンサ電流２８８と２９川ま一定でコンデンサＣ，とＣ
２の方向に流れ、電圧Ｖｃが低下する間にコソデンサ電
流２９２は反対方向に流れる。トランジスタ２６２と２
６４がコンデンサ放電電流を第１１図の電流部分２９２
の方向にトランジスタ２７０（第１０図）を通じ流れる
動的負荷電流は波形２９４（第１１図）の部分２９６と
２９８で示し線２２６と２２８を通じて検知駆動回路２
０４への入力電流ｒｃ，と１′ｃ２はコンデンサ放電電
流ｌｃ，とｌｃ２とほぼ同じ大きさと方向が同じである
が負電流部分２９２は有していない。従って第９図の線
２２６と２２８の差動検知器２３０の出力電流１′ｃ，
と１′ｃ２は第１１図の波形２９４で示した一連の単一
極性パルスである。電流ｒｃ，と１′。２の実際の大き
さはコンデンサＣ．とＣ２の大きさにそれぞれ比例する
。

第１２図で腸供給電圧十Ｖｓは線２１８で表勤検知回路
２３０のトランジスタ３００と抵抗３０２とに供給され
る。

トランジスタ３００はそのェミッタからトランジスタ３
０４，３０６，３０８，３１０で構成される演算増中器
の電流を流すダイオードとして作用する。これらのトラ
ンジスタで構成される演算増中器は第１０図の検知騒動
回路２０４への電流源として作用し、この電流増中器の
利得はバイアス抵抗３０２を変化することによって調整
できる。従って差動検知回路２３０の利得は加速度計１
０へ機械的ダイナミックまたは使用される加速度計への
適用を表わすように調整することができる。トランジス
タ３１２，３１４，３１６，３１８及び抵抗３２０と３
３２で構成される動的負荷もトランジスタ３１４のコレ
クタ電流がトランジスタ３０８のコレクタ電流にほぼ等
しい電流鏡として作用する。線２３２の出力電流ｌｏは
次の関係によって電流１′ｃ，と１′ｃ２との差に比例
する。トランジスタ３０８のコレクタ電流はＩＣの８は
、ＩＣ柳ニＫｒＣＩ であり、式中Ｋは抵抗３０２で決められる増中電流利得
である。

同じ記号を用いて、ＩＣ幻。

ニＫｒＣ２である。

その結果トランジスタ３１４に対するコレク夕電流１ｃ
の４はＩＣの４ニＩＣ３のニＫＩ′ＣＩ であり、従って第１２図の回路内の接続点３２４で次の
電流関係がある。

・ＤニＩＣ幻。

ニＩＣ３偽ＩＤ＝Ｋ（ｒＣ２−１′Ｃ，） 結論として線２３２上の出力電流ｌｏは電流ｒｃ，と１
′。

２の差に比例し、式中Ｋは方式の利得を示す。

この型の検知回路はコンデンサＣ，とＣ２の差をピコフ
アラツドの１／１００■筆位で測定することができるの
で、極めて小さなコンデンサ導体板１８と２０を使用す
ることができる極めて顕著な利点がある。このような小
さな静電容量の測定は振子板の極めて僅かな偏れを検知
できる利点があり加速度計１０の正確ごと直線性を改良
することができる。鋸歯形発生オッシレータ２１６で発
生された１０キロサィクルないし１メガサィクルの搬送
周波をフィルタするように第９図の低域フィル夕２３４
を通った後に出力電流ｌｏは増中器２３８の陽端子に与
えられる。

増中器２３８の線２４０上の出力電圧Ｖ。は電圧／電流
コンバータ２４４（第１３図ダッシュ線内）に与えられ
る。出力電圧Ｖｏが陽であるとき、ベースが線２４川こ
接続されているトランジスタ３２６は導適状態にされる
。反対に電圧Ｖ。が陰であるときはべ−スがダイオード
３３０と３３２を通じて線２４０１こ接続された第２ト
ランジスタ３２８は導適状態にある。電流源３３３は電
流ｌｓによってダイオード３３０と３３２を順方向にバ
ィアスして保つ。トランジスタ３２６が導適状態にある
ときフィードバック電流ＩＦは出力駆動回路２１２から
線２４６を通じトランジスタ３２６のコレクタとェミツ
タを経て線２５２に流れる。同機にトランジスタ３２８
が導適状態にあるときフィードバック電流ＩＦは出力駆
動回路２１２から線２４８を通じてトランジスタ３２８
のコレクタとェミッタを経て線２５２に流れる。いずれ
の場合にもフィードバック電流ＩＦは電圧Ｖ。の値に比
例する。第１３図のダッシュ線で囲まれた出力駆動回路
２１２は主として二つの電流増中器で構成され、第１の
電流増中器は抵抗３３４と３３６及び増中器３３８とト
ランジスタ３４０を含み、第２の電流増中器は抵抗３４
２と３４４及び増中器３４６とトランジスタ３４８を含
む。増中器３３８の出力はトランジスタ３４０のベース
に接続され、抵抗３３６を流れる電流が抵抗３３４の両
端の電圧に等しい電圧を生じるまでトランジスタを動作
させる。従って抵抗３３４と３３６の値が電流増中器の
利得を決定し、回復電流ＩＲの値を決定する。第２電流
増中器はこれと全く同様に動作し、増中器３４６がトラ
ンジスタ３４８をして抵抗３４２と３４４の両端の電圧
を等しくする電流を流させる。その結果電圧／電流コン
バータ２４４のトランジスタ３２６が導適状態にあると
きフィードバック電流ＩＦは・ＦニＲ聡／Ｒ３３４１Ｒ に等しく、同様にトランジスタ３２８が導適状態にある
ときフィードバック電流ＩＦは反対方向に流れ・ＦニＲ
柵／Ｒ３４２１Ｒ に等しい。

従って回復電流ＩＲとフィードバック電流ＩＦとの関係
は・ＦニＲ３＄／Ｒ３３４１Ｒ またはＶｏ信号の極性によって ・ＦニＲ３桝／Ｒ３４２１Ｒ である。

サーボ補償回路網２５０もこ与えられるフィードバック
電流ＩＦはＲ３＄／Ｒ柵とＲ３４４／Ｒ３４２との交互
の比によって回復電流ＩＲに関連しているので、これら
抵抗の各値は最大可能なバランスが得られるように選ば
れ、さもなければ方式の出力に歪または他の誤差が生じ
るかも知れない。従って抵抗３３４，３３６，３４２，
３４４は第１図の集積回路４４内に含まれないのがよく
、各抵抗値を容易に調整できるようにし、加速度計に組
立てる前における調整を容易にする。第１４図はサーボ
補償回路網２５０の配置を示し、前に説明したように主
として帯域フィル夕であり、フィードバック電流ＩＦの
比較的低い周波数は線２４２で増中器２３８の負端子に
伝えられないようにし、同様に極めて高周波部分の電流
ＩＦはその大部分が線２４２に伝えられないようにする
。

コンデンサ３５０が直流部分の電流ＩＦが増中器２３８
の負端子に達しないようにし、直流状態下で増中器２３
８の利得を実質的に無限にする。同様に抵抗３５４，３
５６，３５８，３６０と脇動するコンデンサ３５２は高
周波信号電流ＩＦの大部分が大地に逃れるのを許し、増
中器２３８に比較的に大きな利得を与える。中帯城周波
数では例えば加速度計１０１こ与えられる加速信号は振
子板の自然振動数にほぼ等しく、サーボ補償回路網２５
川まフィードバック信号電流ＩＦの一部が増中器２３８
の負端子に伝えられるのを許し、サーボループの利得を
減少する。その結果、サ−ボ補償回路網２５０内の種々
の素子の値を調整することによって利得に対するサーボ
方式の周波数応答を調整し、加速度計１０の機械的素子
のダイナミックを反映するようにし、使用される加速度
計に対する特定の調整を行なうことができる。更にサー
ボ補償回路網２５０の抵抗３６０は電圧／電流コンバー
タ２４４及び出力駆動回路２１２の種々の部材と脇動し
てＶＤ／Ｒ側に比例するフィードバック電流ＩＦの値を
発生する。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーボ加速度計の縦断面図、第２図は第１図の
加速度計の一部の平面図で振子板支持構造を示し、第３
図は第１図の加速度計の一部の平面図で他の形の振子板
支持構造を示し、第４図は第２図、第３図に示した振子
板支持構造に使用される可髭片を示し、第５図は第４図
の可視片の他の構造を示し、第６図は更に他の可鏡片の
構造を示し、第７図は第１図の加速度計に使用される振
子板を示し、第８図は第１図の加速度計に使用される振
子板の他の形を示し、第９図は第１図の加速度計に使用
される電子回路ブロック図を示し、第１０図は第９図の
ブロック図内の検知駆動回路の配置を示し、第１１図は
第１０図の検知駆動回路の信号電流波形を示し、第１２
図は第９図ブロック図内の差動検知回路の配置を示し、
第１３図は第９図ブロック図内の電圧／電流コンバータ
と出力駆動回路の配置を示し、第１４図は第９図ブロッ
ク図内のサーボ補償回路網を示す。 １０・・・・・・加速度計、１２・・・・・・箱体、１
６…・・・支持枠、１８，２０・・・・・・コンデンサ
導体板、２６・・・・・・振子板、２８・・・・・・パ
ドル、３０・・・・・・軸、３６・・・．・・トルクコ
ィル、４０・・・・・・永久磁石、４２・・・・．・回
路板、４４・・・・・・集積回路、７４，７５，９６，
９８・・・・・・可榛片、２０４・・・ふ検知駆動回路
、２１２・・・・・・出力駆動回路、２１６・・…・オ
ツシレータ回路、２３０・・・・・・差動検知回路、２
３４・・・…低域フィル夕、２３８・…・・増中器、２
４４・・・・・・電圧／電流コンバータ、２５０・・・
・・・サーボ補強回路、２５４，２５８，２６０，２６
２，２６４，２６８，２７０・…・・トランジスタ、２
７２・・・・・・動員術、２７４…・・・電圧波形、２
７８，２８４・・・・・・ピーク電圧、２８８，２９０
，２９２・・・…コンデンサ電流、３００，３０４，３
０６，３０８，３１０，３１２，３１４，３１６，３１
８，３２６，３２８……トランジスタ、３３０，３３２
……ダイオード、３３８，３４６…川増中器、３４８…
…トランジスタ、３５２，Ｃ，，Ｃ２……コンデンサ、
ＩＦ……フィードバック電流、１。 ……差信号電流、ｌｃ，，ｌｃ２・・・・・・コンデン
サ電流、ＩＲ・・・・・・回復電流、Ｋ・・・・・・利
得係数、ＲＴ・・・・・・トリマ抵抗、Ｖ＾ｃｃ・・・
・・・インピーダンス電圧、Ｖｏ・…・・電圧、Ｖｃ・
・・・・・コンデンサ電圧、ＶＲＥＦ…・・・基準電圧
、±Ｖ・・・・・・電源。ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ５ 口Ｇ．６ ＦＩＧ．７ ＦＩＧ．８ ＦＩＧ．ｌ４ ＦＩＧ．９ ＦＩＧ．１０ ＦＩＧ ＩＩ ＦＩＧ．！２ ＦＩＧ．‘３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒体の箱体と、 前記箱体内に取付けられた一体構造の支持枠と、 振
   子板と、 前記振子板に横方向に取付けられた軸を有すると共に
   前記支持枠に取付けられた、前記箱体の軸線に対して平
   行に前記振子板を支持する支持装置と、 前記箱体の軸
   線に対する前記箱体内の前記振子板の回転位置を表わす
   信号を発生する位置検出装置と、 前記支持枠に取付け
   られた磁気装置および前記支持枠に取付けられたトルク
   コイルを有し、前記箱体の軸線に平行な前以つて決めら
   れた位置に前記振子板を回転させる回復装置と、 前記
   振子板の上方で平行に前記支持枠の各端に取付けられた
   矩形の回路支持構造と、 前記振子板が加速力によつて
   前記箱体の軸線に対して動いた場合に、前記に前以つて
   決められた位置に前記振子板を動かすために前記トルク
   コイル内に回復電流を発生させるように前記位置検知装
   置、前記振子板および前記トルクコイルに電気的に接続
   されると共に前記回路支持構造の一面に取付けられた電
   子回路と、から成るサーボ機構の加速度計。 ２ 位置検出装置が支持枠に取付けられた１対の平行な
   コンデンサ導体板を有する特許請求の範囲第１項記載の
   加速度計。 ３ 振動板の一端がパドルを形成すると共に１対のコン
   デンサ導体板の間に平行に支持装置により支持されてい
   る特許請求の範囲第２項記載の加速度計。 ４ パドルが１対のコンデンサ導体板の中間に配置され
   ている場合に、前記パドルと前記１対のコンデンサ導体
   板とが共同して約２ピコフアラツドのコンデンサを各々
   に有する１対のコンデンサを形成する特許請求の範囲第
   ３項記載の加速度計。 ５ 軸が支持枠に取付けられた２つの可撓片により回転
   可能に支持されている特許請求の範囲第１項記載の加速
   度計。 ６ 箱体が密閉されている特許請求の範囲第１項記載の
   加速度計。