專利名稱：慣性傳感器以及采用該傳感器的復(fù)合傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于檢測加速度的慣性傳感器(Inertial Sensor)以及采用該傳感器的復(fù)合傳感器(Combined Sensor)。
背景技術(shù)：
近幾年，通過檢測車輛的加速度，從而提高導(dǎo)航(navigation)的準(zhǔn)確度及對車輛進行安全控制的系統(tǒng)已經(jīng)得到普及。其中，有用于檢測表示車輛的慣性量的加速度或角速度的各種各樣的傳感器，并可以展望，今后，為了廉價提供具有高功能的傳感器，將多個傳感器進行復(fù)合化已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢。
作為以往的靜電容量式(electrostatic capacity type)加速度傳感器，有一種用來捕捉對置的電極之間所產(chǎn)生的兩個靜電容量(即2個電容器的容量)的變化的傳感器，而所述對置的電極，被設(shè)置在按照所施加的加速度而進行移位的懸臂(cantilever)的附近。
作為這樣的傳感器，有一種例如在專利公開公報平成第4-504003號所公開的加速度檢測器。在此加速度檢測器中，如圖10所示，有2個電容器101、102被橋式串接，從振蕩器103發(fā)出的交流偏壓信號電壓，被施加在由此電容器101、102構(gòu)成的電橋(bridge)上，通過施加加速度，而使懸臂(未圖示)發(fā)生移位。因此，在對應(yīng)于此懸臂移位的電橋的連接點104出現(xiàn)的分壓電位，可以通過放大器105而檢測出來，接著，由整流器106對其進行整流，最后，由LPF107放大，從而可以獲得與所施加的加速度相對應(yīng)的信號。
另外，作為其他的類型，還有一種例如，專利公開公報平成第7-128355號所公開的1軸角速度/加速度傳感器已眾所周知。此傳感器，如圖11所示，在2個電容器108、109上分別串接了電阻110、111從而形成一種CR電橋結(jié)構(gòu)，從振蕩器117發(fā)出的交流偏壓信號電壓，被施加在此CR電橋上，通過施加加速度，而使懸臂(未圖示)發(fā)生移位。因此，因?qū)?yīng)于此懸臂移位的CR電橋連接點112、113的阻抗平衡變化所產(chǎn)生的各連接點112、113的電位，可以通過差動放大器114而被檢測出來，接著，由整流器115對其進行整流，最后，由LPF116放大，從而可以獲得與所施加的加速度相對應(yīng)的信號。
然而，對于上述以往的靜電容量式的加速度傳感器來說，雖然可以獲得與所施加的加速度相對應(yīng)的信號，但卻不能主動地診斷傳感器自身是否有異常。
所以，本發(fā)明的目的在于提供一種可以主動地診斷傳感器自身是否有異常的慣性傳感器以及采用該傳感器的復(fù)合傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的慣性傳感器，包括具有第1電容器和第2電容器的檢測元件，其中，第1電容器由設(shè)置在固定部的第1檢測電極和設(shè)置在可動部的可動電極所構(gòu)成，而第2電容器是由設(shè)置在所述固定部的第2檢測電極和設(shè)置在所述可動部的可動電極構(gòu)成、用于給可動電極施加交流偏壓信號電壓的驅(qū)動電路、具備差動型檢測器、同步解調(diào)器以及輸出放大器的檢測電路，其中，差動型檢測器用于檢測所述第1檢測電極和第2檢測電極的電荷量之差，而此電荷量之差是這樣產(chǎn)生的，即，可動電極，按照在檢測元件上施加的加速度而發(fā)生移位，當(dāng)在第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量增加時，在第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則減少，相反，當(dāng)在第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量減少時，在第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則增加，而同步解調(diào)器則與交流偏壓信號電壓同步，來解調(diào)差動型檢測器的輸出信號，輸出放大器用于調(diào)整來自同步解調(diào)器的輸出信號、提供診斷信號的自我診斷電路，通過在所述同步解調(diào)器之前施加所述交流偏壓信號電壓，檢測出所述檢測元件和所述檢測電路的至少其中之一所發(fā)生的異常。
此慣性傳感器，只要監(jiān)視是否從慣性傳感器的輸出信號端子得到預(yù)先指定的DC偏置信號，就可以主動地診斷傳感器自身是否有異常。
本發(fā)明提供的另一種慣性傳感器，包括檢測元件，其具有由設(shè)置在固定部的第1檢測電極和設(shè)置在可動部的第1可動電極所構(gòu)成的第1電容器、由設(shè)置在固定部的第2檢測電極和設(shè)置在可動部的第2可動電極構(gòu)成的第2電容器，第1和第2檢測電極，被以一指定的間隙而配置在固定部的同一平面內(nèi)，可動部的兩端由固定部支撐，第1和第2可動電極，被以一指定的間隙而配置在可動部的同一平面內(nèi)，分別與第1和第2檢測電極相對，在設(shè)置于可動部的第1和第2可動電極的相反一側(cè)，設(shè)有附加質(zhì)量單元，通過在與第1和第2檢測電極的電極面平行的方向上施加加速度，而使第1和第2可動電極以附加質(zhì)量單元為中心，在第1和第2檢測電極的電極面的方向上旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的第1可動電極的電極面接近第1檢測電極的電極面時，第2可動電極的電極面則向遠離第2檢測電極的電極面的方向移位，相反，當(dāng)?shù)?可動電極的電極面遠離第1檢測電極的電極面時，第2可動電極的電極面則向接近第2檢測電極的電極面的方向移位、用于給第1和第2可動電極分別施加交流偏壓信號電壓的驅(qū)動電路、包括有差動型檢測器、同步解調(diào)器以及輸出放大器的檢測電路，其中，差動型檢測器用于檢測所述第1檢測電極和第2檢測電極的電荷量之差，而此電荷量之差是這樣產(chǎn)生的，即，第1和第2可動電極，按照在與第1和第2檢測電極的電極面平行的方向上所施加的加速度而發(fā)生移位，當(dāng)在第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量增加時，在第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則減少，相反，當(dāng)在第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量減少時，在第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則增加，而同步解調(diào)器則與交流偏壓信號電壓同步，來解調(diào)差動型檢測器的輸出信號，輸出放大器用于調(diào)整來自同步解調(diào)器的輸出信號、為了能夠設(shè)定不同于交流偏壓信號電壓值的指定交流偏壓信號電壓值，而被插裝在驅(qū)動電路和第1可動電極、第2可動電極的其中任何之一之間的網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)、被插裝在網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)的一端和地面之間的開關(guān)器。在檢測加速度時，開關(guān)器被設(shè)定在打開狀態(tài)，而在提供診斷信號，以檢測檢測元件、驅(qū)動電路及檢測電路的至少其中之一所發(fā)生的異常時，開關(guān)器則被設(shè)定在關(guān)閉狀態(tài)。
此慣性傳感器，根據(jù)開關(guān)器的開關(guān)狀況，不僅可以明確是用來檢測加速度的，還是提供用來檢測異常的診斷信號的，而且還可以根據(jù)分別施加在第1和第2可動電極上的交流偏壓信號電壓的大小，預(yù)先設(shè)定用來主動進行診斷的DC偏置信號量。
本發(fā)明還提供一種復(fù)合傳感器，具備角速度傳感器和上述任何一種慣性傳感器，而角速度傳感器包括振蕩元件、以及為了維持振蕩元件的振幅為一定而使自激振蕩環(huán)路信號電壓的激勵頻率在50kHz以下的自激振蕩環(huán)路電路，其中，角速度傳感器的自激振蕩環(huán)路信號電壓，也被用于慣性傳感器的交流偏壓信號電壓。
此復(fù)合傳感器，不僅不需要只為了產(chǎn)生慣性傳感器的交流偏壓信號電壓的專用電路，而且作為慣性傳感器的交流偏壓信號電壓，可以獲得穩(wěn)定的信號。


圖1是本發(fā)明的第1實施例的慣性傳感器的方框圖。
圖2是構(gòu)成圖1所示的慣性傳感器的檢測元件的等效電路示意圖。
圖3是圖1所示的慣性傳感器各部分的工作波形示意圖。
圖4是圖1所示的慣性傳感器在Y點和Z點斷線時的各部分的工作波形示意圖。
圖5是在給圖1所示的慣性傳感器施加來自外部診斷要求信號時的各部分的工作波形示意圖。
圖6是說明本發(fā)明的第2實施例的慣性傳感器的檢測元件結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖7是本發(fā)明的第3實施例的慣性傳感器的方框圖。
圖8是本發(fā)明的第4實施例的復(fù)合傳感器的方框圖。
圖9是圖8所示的復(fù)合傳感器各部分的工作波形示意圖。
圖10是以往的一種靜電容量式的加速度傳感器的方框圖。
圖11是以往的另一種靜電容量式的加速度傳感器的方框圖。
具體實施例方式
實施例1圖1是本發(fā)明的第1實施例的慣性傳感器的方框圖，圖2是構(gòu)成該慣性傳感器的檢測元件的等效電路示意圖，圖3是該慣性傳感器各部分的工作波形示意圖，圖4是該慣性傳感器在Y點和Z點斷線時的各部分的工作波形示意圖，圖5是在給該慣性傳感器施加來自外部診斷要求信號時的各部分的工作波形示意圖。
圖1所示的慣性傳感器，包括檢測元件6、驅(qū)動電路12、檢測電路27以及自我診斷電路41。檢測元件6，包括固定部1、第1和第2檢測電極2a、2b、第1和第2輸出端子3a、3b、可動部4、第1和第2可動電極4a、4b以及輸入端子5。
固定部1由硅構(gòu)成，第1和第2檢測電極2a、2b，被以一指定的間隙對置地設(shè)置在固定部1上?？蓜硬?由硅構(gòu)成，在相互對面設(shè)置的第1和第2檢測電極2a、2b的大致中間部位從固定部1伸出，第1和第2可動電極4a、4b，被設(shè)置在可動部4的兩個表面，與第1和第2檢測電極2a、2b相互對面。輸入端子5，被設(shè)置在可動部4的固定部1的一側(cè)，以便向第1和第2可動電極4a、4b傳送信號。第1和第2輸出端子3a、3b，被設(shè)置在第1和第2檢測電極2a、2b的固定部1的一側(cè)，以便從第1和第2檢測電極2a、2b取出電荷。
另外，固定部1和可動部4，除了上述的硅以外，最好是由水晶、陶瓷等來構(gòu)成。這樣，就可以得到具有穩(wěn)定形狀的檢測元件的慣性傳感器。如圖2所示，由連接在第1輸出端子3a上的第1檢測電極2a和與其相互對面的第1可動電極4a，可以構(gòu)成靜電容量為C1的第1電容器。由連接在第2輸出端子3b上的第2檢測電極2b和與其相互對面的第2可動電極4b，可以構(gòu)成靜電容量為C2的第2電容器。第1可動電極4a和第2可動電極4b被相互連接，再進一步與輸入端子5連接。在通常的設(shè)計中，可以進行初期調(diào)整，以使靜電容量C1和靜電容量C2大體上處于相等。再來參照圖1，指定電壓被提供給電源端子10，而地線端子11則被接地，通過將電源端子10和地線端子11與各電路連接起來，則可以進行供電。驅(qū)動電路12，包括用來使交流偏壓信號電壓的相位轉(zhuǎn)變90度的相位轉(zhuǎn)變器13，并向輸入端子5提供交流偏壓信號電壓。
檢測電路27，包括差動型檢測器22、增益放大器23、同步解調(diào)器24、輸出放大器25以及傳感器輸出端子26。差動型檢測器22包括電流放大器20a、20b以及差動檢測器21。電流放大器20a、20b，被分別輸入了產(chǎn)生在第1和第2檢測電極2a、2b的電荷。而電流放大器20a、20b的輸出，則被分別輸入給差動檢測器21。
差動檢測器21的輸出被輸入到增益放大器23。同步解調(diào)器24，根據(jù)已通過了相位轉(zhuǎn)變器13的交流偏壓信號電壓，對增益放大器23的輸出進行同步檢測。同步解調(diào)器24的輸出被輸入到輸出放大器25。傳感器輸出端子26，則被用來向外部輸出通過輸出放大器25而被平滑化及受到輸出調(diào)整的信號。
自我診斷電路41，包括衰減器30、電容器31、開關(guān)器32、診斷端子33以及邏輯或電路40。衰減器30，被輸入了已通過了相位轉(zhuǎn)變器13的交流偏壓信號電壓，作為調(diào)整器而發(fā)揮其作用。電容器31，被輸入衰減器30的輸出，并將其輸出提供給電流放大器20b的反向輸入端子，作為注入器而發(fā)揮其作用。開關(guān)器32被設(shè)置在衰減器30和電容器31之間，可以按照外部的操作，將提供由驅(qū)動電路12輸出的交流偏壓信號電壓的信號線、即衰減器30的輸出線同電容器31進行連接或切斷，作為轉(zhuǎn)換器而發(fā)揮其作用。診斷端子33，用于接收外部發(fā)來的診斷要求信號、即，將開關(guān)器32從打開的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成關(guān)閉狀態(tài)，以便將衰減器30的輸出提供給電容器31的信號，并向開關(guān)器32發(fā)出此診斷要求信號。
邏輯或電路40，包括整流器34、36、比較器35、37、邏輯或電路38以及故障輸出端子(fail output terminal)39。
整流器34，被輸入有通過了相位轉(zhuǎn)變器13的交流偏壓信號電壓，并將此信號整流之后進行平滑。比較器35，被輸入了整流器34的輸出，對其輸出電平進行比較判斷。整流器36，被輸入有增益放大器23的輸出，并將此信號整流之后進行平滑。比較器37，被輸入了整流器36的輸出，對其輸出電平進行比較判斷。邏輯或電路38，被分別輸入有來自比較器35、37的輸出，并輸出其邏輯或值。而邏輯或電路38的輸出則被輸入到故障輸出端子39。
如上所述，由于自我診斷電路41包括，用來調(diào)整由驅(qū)動電路12輸出的交流偏壓信號電壓的衰減器30、以及用來在同步解調(diào)器24的前段的電路上施加衰減器30輸出的信號的電容器31，所以，可以獲得一種慣性傳感器，該傳感器能夠任意調(diào)整用于主動地診斷傳感器本身是否有異常的DC偏置信號(DC offset signal)。
而且，自我診斷電路41，還包括將自我診斷電路41從工作狀態(tài)到非工作狀態(tài)進行相互轉(zhuǎn)換的開關(guān)器32。由于開關(guān)器32被設(shè)置在衰減器30和電容器31之間，所以，可根據(jù)外部發(fā)來的診斷要求的情況，總是或只在某一任意的時間內(nèi)，主動地進行異常診斷。而且，作為轉(zhuǎn)換器，由于使用了能夠按照外部的操作，而將由驅(qū)動電路12輸出的交流偏壓信號電壓提供給電容器31，或者停止提供的開關(guān)器32，所以，可以用簡單的結(jié)構(gòu)，使自我診斷電路41處于工作狀態(tài)或者非工作狀態(tài)。
而且，作為調(diào)整器，由于使用了衰減器30，所以，可以較好的準(zhǔn)確度對用來主動進行診斷的DC偏置信號量進行初期設(shè)定。另外，作為調(diào)整器，也可以使用相位轉(zhuǎn)變器，在此情況下，也可以得到同樣的效果。
而且，作為注入器，由于使用了電容器31，所以，可以用簡單的結(jié)構(gòu)，以較好的準(zhǔn)確度對用來主動進行診斷的DC偏置信號量進行初期設(shè)定。另外，作為注入器，也可以使用電阻器，在此情況下，也可以得到同樣的效果。
進一步，由于自我診斷電路41，為了經(jīng)常監(jiān)視驅(qū)動電路12和檢測元件6的異常而向外部輸出診斷信號，具有作為監(jiān)視交流偏壓信號電壓的電平的驅(qū)動系統(tǒng)判斷器的整流器34和比較器35、作為監(jiān)視差動型檢測器22的輸出信號的電平的檢測系統(tǒng)判斷器的整流器36和比較器37、將這些驅(qū)動系統(tǒng)判斷器和檢測系統(tǒng)判斷器的輸出向外部進行輸出的邏輯或電路38，所以，可以經(jīng)常監(jiān)視交流偏壓信號電壓的電平和差動型檢測器22的輸出信號的電平，如果在驅(qū)動系統(tǒng)(也包括互相連接的線)、或檢測系統(tǒng)(也包括從檢測元件6到檢測電路27之間的互相連接的線)有異常，則可以瞬間向傳感器之外輸出異常診斷信號。
另外，開關(guān)器32的結(jié)構(gòu)，并不只局限于上述的例子，例如，也可以使用具有計時指定期間的計時電路的開關(guān)器，按照外部的操作，只在指定的期間，將從驅(qū)動電路12輸出的交流偏壓信號電壓同電容器31進行連接或切斷。此時，可以在一定的時間，對外部的診斷要求主動地進行異常診斷。接著，參照圖1～圖3，就本慣性傳感器的基本工作過程進行以下的說明。交流偏壓信號電壓V(A點所示的波形)，從驅(qū)動電路12，通過相位轉(zhuǎn)變器(phase-transition device)13，介于輸入端子5，被施加到第1可動電極4a和第2可動電極4b。
其次，一旦在圖1所示的檢測軸的方向上施加了加速度，可動部4則發(fā)生彎曲。由于可動部4的彎曲，例如，當(dāng)?shù)?可動電極4a和第1檢測電極2a之間的距離接近時，靜電容量C1增大，電荷Q1＝C1·V則增大。此時，第2可動電極4b和第2檢測電極2b之間的距離疏遠，靜電容量C2減小，電荷Q2＝C2·V則減小。當(dāng)可動部4的彎曲與上述的情況相反時，電荷Q1、Q2的增減現(xiàn)象也相反。
在此，與第1檢測電極2a連接的第1輸出端子3a，被連接在電流放大器20b的反向輸入端子上，與第2檢測電極2b連接的第2輸出端子3b，被連接在電流放大器20a的反向輸入端子上，電流放大器20a、20b的非反向(正向)輸入端子，則分別保持在一定的電壓上(例如，設(shè)定在2.5V的假想地線上)。
因此，圖1所示的C點和D點的變位電流的波形，如圖3所示，分別成為i2＝dQ2/dt、i1＝dQ1/dt。進一步，電流放大器20a、20b的輸出，又被分別輸入到差動檢測器21，而差動檢測器21的輸出(圖1所示的E點)則成為圖3所示的波形。
其次，差動檢測器21的輸出，其相位通過增益放大器23而向前位移90°，并在放大之后被輸出(圖1所示的F點，其波形如圖3所示)。接著，由于在增益放大器23的輸出被輸入到同步解調(diào)器24的同時，圖1的A點所示的信號，也經(jīng)過輸入端子5(圖1所示的B點)而被輸入到同步解調(diào)器24，增益放大器23的輸出，則通過B點所示的信號(即，交流偏壓信號電壓V)而接受同步檢測。同步檢測之后的同步解調(diào)器24的輸出(圖1所示G)的波形，如圖3所示。
最后，由輸出放大器25對同步解調(diào)器24的輸出進行平滑、輸出調(diào)整之后(圖1所示的H點)，與所施加的加速度的大小相對應(yīng)的信號(圖3所示的H的波形)，則被提供給傳感器輸出端子26。
根據(jù)如上的工作過程，重疊在檢測元件6的輸出上的外來雜波、因來自其他電路的靜電結(jié)合等而產(chǎn)生的同相雜波成份(in-phase noisecomponent)，可以通過使用差動型檢測器22而大幅度的減低。而且，通過同步解調(diào)器24的信號，如同圖3所示的F點的波形，只剩下相位與交流偏壓信號電壓V(A點所示的波形)相同(或相反)的成份，而混入雜波、電路的DC偏置等與交流偏壓信號電壓V不同步的成份則全部被排除。因此，通過差動型檢測器22和同步解調(diào)器24的組合，可以構(gòu)成S/N比為較大的慣性傳感器。這對于在設(shè)想比較小型的檢測元件時，更能有效地使即能維持性能、又可以控制其大小和成本這樣的通常是互相矛盾的條件得以成立。
接著，參照圖1及圖4，就圖1所示的Y點或Z點斷線時的平時診斷功能的基本工作過程，進行以下的說明。首先，說明圖1所示的Y點斷線時的基本工作過程。在正常情況下，由于第1輸出端子3a的輸出信號(D點的波形)和第2輸出端子3b的輸出信號(C點的波形)大體上相同，所以，它們相互抵消，而使差動檢測器21的輸出信號(E點的波形)為零。
然而，一旦在Y點發(fā)生斷線，第1輸出端子3a的輸出信號和第2輸出端子3b的輸出信號則不能在差動檢測器21被抵消，在差動檢測器21出現(xiàn)振幅較大的信號(E點的波形)。此信號，再通過增益放大器23，變成一種其相位向前位移了90度的振幅較大的信號(F點的波形)而出現(xiàn)。將此信號輸入到整流器36，由比較器37將整流器36的輸出(L點的波形)和參照電壓M(圖4示意了其電平的一個例子)進行比較判斷之后，從比較器37輸出(N點的波形)。此信號又經(jīng)過邏輯或電路38，被輸入到故障輸出端子39(O點的波形)。由此，就可以瞬間地向傳感器的外部輸出表示檢測電路系有異常的信號。
而且，通過在初期設(shè)計時，將差動檢測器21的輸出信號(E點的波形)設(shè)定成除零以外的一固定信號，同時也將比較器37的設(shè)定電平設(shè)定成另外一固定值，這樣，也就可能瞬間地檢測出，因差動檢測器21的輸出信號(E點的波形)為零，例如因接地等所引起的檢測元件6的異常。
其次，來說明圖1所示的Z點斷線時的基本工作過程。一旦在Z點發(fā)生斷線，則由于交流偏壓信號電壓V(A點的波形)不能到達整流器34，而使得整流器34的輸出信號(I點的波形)成為零。因此，該整流器34的輸出信號(I點的波形)，通過比較器35，同參照電壓J(圖4示意了其電平的一個例子)進行比較判斷之后，從比較器35輸出(K點的波形)。此信號又經(jīng)過邏輯或電路38，被輸入到故障輸出端子39(O點的波形)。由此，就可以瞬間地向傳感器的外部輸出表示驅(qū)動電路系有異常的信號。
接著，參照圖1和圖5，就圖1所示的該傳感器當(dāng)施加有來自外部的診斷要求信號時的基本工作過程進行說明。在有診斷要求信號施加到診斷端子33(例如，圖5的P點所示的高電平信號)的期間，開關(guān)器32處于關(guān)閉狀態(tài)，交流偏壓信號電壓V(A點和B點所示的波形)則變成在衰減器30被衰減的信號(Q點所示的波形)。
然后，Q點所示的信號，通過開關(guān)器32，作為如R點所示的波形的信號而被施加到電容器31。而R點所示的信號，則介于電容器31，作為如S點所示的波形的信號(此信號不是與實際被施加的加速度相對應(yīng)的，而是模擬的電信號)，被施加到電流放大器20b的反向輸入端子。這樣，就可以從差動檢測器21獲得如圖5所示的E點的信號，此差動檢測器21的輸出，其相位通過增益放大器23而向前位移90°，并在增幅之后輸出(圖1的F點所示，其波形如圖5所示)。
然后，由同步解調(diào)器24，對此增益放大器23的輸出進行同步檢測。同步檢測后的同步解調(diào)器24的輸出(圖1的G點所示)波形，如圖5所示。最后，由輸出放大器25對同步解調(diào)器24的輸出進行平滑、輸出調(diào)整之后，可以得到圖5的H點所示的DC輸出。
這樣，例如，在施加了診斷要求信號時，如果傳感器為正常的，而且H點所示的DC輸出被設(shè)定為500mV，則即使存在構(gòu)成檢測電路27的元件(例如，未進行圖示的放大用的反饋電阻)的短路或老化等對傳感器的輸出靈敏度有很大影響的異常，也可以準(zhǔn)確地檢測出來。根據(jù)上述所示的結(jié)構(gòu)，由于沒有必要特地在檢測元件6上設(shè)置專用的電極等，所以，可以實現(xiàn)一種小型而簡化的檢測元件6。
如上所述，本實施例，由于即可以得到簡單結(jié)構(gòu)的慣性傳感器，又具備使平常的診斷功能和適應(yīng)外部的診斷要求信號的診斷功能混合在一起的自我診斷電路41，因此基本上可以完全地檢測出傳感器的所謂異常模式，從而可以獲得有較高信賴度的傳感器。
實施例2圖6是說明本發(fā)明的第2實施例的慣性傳感器的檢測元件結(jié)構(gòu)的模式圖。在本實施例中，由于驅(qū)動電路、檢測電路及自我診斷電路等都與上述的實施例1有相同的結(jié)構(gòu)，所以，將省略其圖示及說明，只就不同的部分進行詳細的說明。
在圖6所示的檢測元件的固定部50，設(shè)置有第1和第2檢測電極51、52，在可動部53，設(shè)置有可動電極56，并與第1和第2檢測電極51、52相互對面。第1和第2檢測電極51、52，以一指定的間隙被配置在固定部50的同一平面內(nèi)。而可動電極56，與第1和第2檢測電極51、52分別具有一指定的間隙并被相互對面地配置。而且，可動電極56還被施加有交流偏壓信號電壓V。
附加質(zhì)量單元57被設(shè)置在可動部53上與可動電極56相反的一側(cè)，其中心位于第1和第2檢測電極51、52的中間部位?？蓜硬?3的兩端和固定部50，分別通過支撐部54、55連接，而可動部53，是以可動電極56以附加質(zhì)量單元57為中心在第1和第2檢測電極51、52的電極面的方向上可旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，受到支撐。其次，就本慣性傳感器的基本工作過程進行以下的說明。通過在與第1和第2檢測電極51、52的電極面平行的方向(圖6所示的檢測軸的方向)上施加加速度，而使可動電極56以附加質(zhì)量單元57為中心，在第1和第2檢測電極51、52的電極面的方向上旋轉(zhuǎn)。此時，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的可動電極56的電極面的一端接近第1檢測電極51的電極面時，可動電極56的電極面的另一端則向遠離第2檢測電極52的電極面的方向移位，相反，當(dāng)可動電極56的電極面的一端遠離第1檢測電極51的電極面時，可動電極56的電極面的另一端則向接近第2檢測電極52的電極面的方向移位。
這樣，因施加加速度引起可動電極56的電極面的旋轉(zhuǎn)，而由此帶來的電荷Q1(在第1檢測電極51的電極面上產(chǎn)生的電荷)、Q2(在第2檢測電極52的電極面上產(chǎn)生的電荷)的增減，可以通過實施例1所示的檢測電路27來檢測，所以，可以向傳感器輸出端子26提供與所施加的加速度大小相對應(yīng)的信號。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在本實施例中，即可以獲得與實施例1相同的效果，又在可動部53的其中一側(cè)配置可動電極56，所以，可以只在可動部53的其中一側(cè)，設(shè)置由可動電極56、第1和第2檢測電極51、52構(gòu)成的用來進行檢測的電容器單元。
實施例3圖7是本發(fā)明的第3實施例的慣性傳感器的方框圖。在本實施例中，在與上述的實施例1和實施例2有相同結(jié)構(gòu)的部分，標(biāo)有同一序號，并省略其詳細的說明，只就不同的部分進行詳細的說明。
如圖7所示，第1和第2可動電極58、59，以一指定的間隙被配置在可動部53的同一平面內(nèi)，并被設(shè)置成分別與第1和第2檢測電極51、52相互對面。第1電阻60，被插入到驅(qū)動電路12和第2可動電極59之間，其用途在于能設(shè)定與交流偏壓信號電壓V有所不同的指定交流偏壓信號電壓。第2電阻62，被連接在第2可動電極59和第1電阻60的連接點61處。開關(guān)器64，被裝配在第2電阻62和接地線63之間，作為轉(zhuǎn)換器而發(fā)揮其功能。診斷端子65，其用途在于，受理外部發(fā)來的診斷要求信號，并根據(jù)此診斷要求信號，向開關(guān)器64輸出用來將開關(guān)器64從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換到關(guān)閉狀態(tài)的信號。
接著，就本發(fā)明的慣性傳感器的基本工作過程給予以下的說明。在沒有來自外部的診斷要求信號時(即，開關(guān)器64處于打開的狀態(tài))，交流偏壓信號電壓V被施加在第1和第2可動電極58、59上(也就是，第1和第2可動電極58、59為同一電位)。在這種情況下，如實施例2所說明過的，進行通常的加速度檢測。另外，雖然省略了圖示，但在本實施例中，也使用圖1所示的檢測電路27。
當(dāng)有來自外部的診斷要求信號時(即，開關(guān)器64處于關(guān)閉的狀態(tài))，第1電阻60的電阻值R1和第2電阻62的電阻值R2，被設(shè)定為相等，從而使施加在第2可動電極59的交流偏壓信號電壓值，成為施加在第1可動電極58的交流偏壓信號電壓值的一半。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，在傳感器沒有異常的情況下，則由傳感器輸出端子提供指定的DC偏置輸出。然而，一旦檢測元件、驅(qū)動電路及檢測電路中的至少其中之一發(fā)生了異常，則上述的指定DC偏置輸出就不能得到提供。
如上所述，由于網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)包括，插裝在驅(qū)動電路12和第2可動電極59之間的第1電阻60、插裝在第2可動電極59與第1電阻60的連接點61和開關(guān)器64之間的第2電阻62，所以，雖然結(jié)構(gòu)簡單，卻可以主動地對異常情況進行診斷，而且為了從傳感器輸出端子提供指定的DC偏置輸出，還可以預(yù)先準(zhǔn)確地設(shè)定分別施加在第1和第2可動電極58、59上的交流偏壓信號電壓的大小。
本實施例是就第1電阻60的電阻值R1和第2電阻62的電阻值R2相等的情況，來進行說明的，但也并不一定只局限于此。而且，雖然也只是就采用了第1電阻60和第2電阻62的結(jié)構(gòu)來進行了說明，但也不一定局限于此，也可以是采用如網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)或其他各種各樣的結(jié)構(gòu)。
實施例4圖8是本發(fā)明的第4實施例的復(fù)合傳感器的方框圖。圖9是該傳感器各部分的工作波形示意圖。在本實施例中，在與上述的實施例1有相同結(jié)構(gòu)的部分，標(biāo)有同一序號，并省略其詳細的說明，只就不同的部分進行詳細的說明。圖8所示的復(fù)合傳感器包括，音叉型角速度傳感器75以及第1和第2慣性傳感器80、90。音叉型角速度傳感器75包括，振蕩元件70、驅(qū)動電路71以及檢測電路72。驅(qū)動電路71驅(qū)動振蕩元件70，檢測電路72處理與從振蕩元件70抽出的輸入角速度Ω相對應(yīng)的電量。指定電壓被提供給電源端子73，而地線端子74則被接地，電源端子73和地線端子74與各電路連接，以提供電力。
而且，由于2個慣性傳感器80、90處于接近的位置，則在向第1慣性傳感器80輸入的交流偏壓信號電壓和第2慣性傳感器90的檢測信號之間，形成耦合電容91，而在向第2慣性傳感器90輸入的交流偏壓信號電壓和第1慣性傳感器80的檢測信號之間，形成耦合電容92。另外，第1慣性傳感器80和第2慣性傳感器90，其檢測軸是相互垂直的(例如，分別設(shè)定為X軸、Y軸)。
其次，參照圖8及圖9，就本發(fā)明的復(fù)合傳感器的基本工作過程給予說明。如圖8所示，為了使振蕩元件70的振幅維持為一定，驅(qū)動電路71(包含AGC電路的自激振蕩環(huán)路)，以50kHz以下的激勵頻率來驅(qū)動振蕩元件70。監(jiān)視被驅(qū)動的振蕩元件70的振幅的監(jiān)視信號，則出現(xiàn)在A點。此監(jiān)視信號，經(jīng)過設(shè)置在第1慣性傳感器80內(nèi)的相位轉(zhuǎn)變器13，作為其相位比A點所示的監(jiān)視信號落后90度的交流偏壓信號電壓(圖8的B點所示)，被施加于輸入端子5。而且，此監(jiān)視信號，還作為交流偏壓信號電壓(圖8的G點所示)，直接被施加于第2慣性傳感器90內(nèi)的輸入端子5。接著，在第1慣性傳感器80的X軸方向上施加了加速度的情況下，第1慣性傳感器80內(nèi)的增益放大器23的輸出(圖9的D點所示的波形)，除了有與所施加的加速度相對應(yīng)的信號以外，還包括由耦合電容92所引起的遺漏信號。通過利用B點所示的交流偏壓信號電壓，由同步解調(diào)器24來對增益放大器23的輸出進行檢測，從而得到如圖9的E點所示的波形。通過輸出放大器25對此增益放大器23的輸出(如圖9的E點所示的波形)進行平滑并輸出調(diào)整，由耦合電容92所引起的遺漏信號則被消除，從而得到如圖9的F點所示的波形。
又，在第2慣性傳感器90的Y軸方向上施加了加速度的情況下，第2慣性傳感器90內(nèi)的增益放大器23的輸出(圖9的H點所示的波形)，除了有與所施加的加速度對應(yīng)的信號以外，還包括由耦合電容91所引起的遺漏信號。通過利用G點所示的交流偏壓信號電壓(相位與A點所示的信號相同)，由同步解調(diào)器24來對增益放大器23的輸出進行檢測，從而得到如圖9的I點所示的波形。通過輸出放大器25對增益放大器23的輸出(如圖9的I點所示的波形)進行平滑并輸出調(diào)整，由耦合電容91所引起的遺漏信號則被消除，從而得到如圖9的J點所示的波形。
如上所述，在本實施例中，因為施加在第1慣性傳感器80和第2慣性傳感器90的交流偏壓信號電壓的相位相差90度，所以，從第1慣性傳感器80及第2慣性傳感器90的各自的輸出放大器25，不會出現(xiàn)由耦合電容92所引起的遺漏信號和由耦合電容91所引起的遺漏信號。也就是說，由于作為慣性傳感器80的驅(qū)動電路，可以使用相變器13，以使得2個慣性傳感器80、90的交流偏壓信號電壓的相位相差90度，所以，可以抑制因相互靠近的2個慣性傳感器80、90彼此的信號遺漏所引起的互相干涉。還由于在第1慣性傳感器80內(nèi)設(shè)有90度相位轉(zhuǎn)變器，可以使相位落后90度，所以，只要在一個慣性傳感器內(nèi)設(shè)置相位轉(zhuǎn)變器，就可以獲得上述的效果。
而且，在本實施例中，由于在第1和第2慣性傳感器80、90的交流偏壓信號電壓中，使用了由音叉型角速度傳感器75的驅(qū)動電路(包括AGC電路在內(nèi)的自激振蕩環(huán)路電路)71提供的50kHz以下的激勵頻率，所以，不僅不需要只用于產(chǎn)生第1和第2慣性傳感器80、90的交流偏壓信號電壓的專用電路，而且，作為慣性傳感器的交流偏壓信號電壓，也可以獲得穩(wěn)定的信號。
在本實施例中，由于第1和第2慣性傳感器80、90的檢測軸的方向還是互相垂直的，所以，即可以抑制因2個慣性傳感器80、90彼此的信號遺漏所引起的互相干涉，又可以較精確地檢測出互相垂直的2軸的加速度。
這樣，本實施例就可以提供一種復(fù)合傳感器，即可以防止因慣性傳感器80、90的檢測元件的集成化和復(fù)合化所引起的互相干涉，又能夠抑制靈敏性和溫度特性的惡化。
另外，在本實施例中，就只在第1慣性傳感器80內(nèi)，產(chǎn)生其相位比A點所示的監(jiān)視信號落后90度的交流偏壓信號電壓的例子進行了說明，但也并不一定局限于此，只要施加在第1慣性傳感器80和第2慣性傳感器90上的交流偏壓信號電壓的相位相差90度就可以。
而且，在本實施例中，就在慣性傳感器80、90內(nèi)沒有圖1所示的自我診斷電路的例子進行了說明，當(dāng)然，酌情設(shè)置自我診斷電路也是可能的。
在本實施例中，盡管只就構(gòu)成復(fù)合傳感器的、作為角速度傳感器的音叉型傳感器、作為慣性傳感器的檢測元件的、如圖1所示的傳感器之例進行了說明，但也并不一定局限于此，也可以將各種各樣的傳感器進行組合，并提高設(shè)計的自由度。
權(quán)利要求
1.一種慣性傳感器，其特征在于包括檢測元件，具有第1電容器和第2電容器，其中，所述第1電容器由設(shè)置在固定部的第1檢測電極和設(shè)置在可動部的可動電極所構(gòu)成，而所述第2電容器是由設(shè)置在所述固定部的第2檢測電極和設(shè)置在所述可動部的可動電極構(gòu)成；驅(qū)動電路，用于向所述可動電極施加交流偏壓信號電壓；檢測電路，具有差動型檢測器、同步解調(diào)器以及輸出放大器，其中，所述差動型檢測器用于檢測所述第1檢測電極和第2檢測電極的電荷量之差，而此電荷量之差是這樣產(chǎn)生的，即，所述可動電極，按照在所述檢測元件上施加的加速度而發(fā)生移位，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量增加時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則減少，相反，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量減少時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則增加，所述同步解調(diào)器則與所述交流偏壓信號電壓同步，來解調(diào)所述差動型檢測器的輸出信號，所述輸出放大器則用于調(diào)整來自所述同步解調(diào)器的輸出信號；自我診斷電路，通過在所述同步解調(diào)器之前施加所述交流偏壓信號電壓，用于提供檢測所述檢測元件和所述檢測電路的至少其中之一所發(fā)生的異常的診斷信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于所述第1檢測電極和第2檢測電極，以一指定的間隙而相互對置，所述可動電極，包括第1和第2可動電極，被配置在所述第1和第2檢測電極的大致中間部位，且分別與所述第1和第2檢測電極相互對置；所述固定部和所述可動部被設(shè)置成，通過在與所述第1檢測電極和第2檢測電極的電極面垂直的方向上施加加速度，而使所述第1和第2可動電極的電極面，向與所述第1檢測電極和第2檢測電極的電極面垂直的方向移位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于所述第1和第2檢測電極，被以一指定的間隙配置在同一平面內(nèi)，所述可動部的兩端由所述固定部支撐，所述可動電極，以一指定的間隙，分別與所述第1和第2檢測電極相對置，在所述可動電極的相反一側(cè)，設(shè)置有附加質(zhì)量單元；所述固定部和所述可動部被設(shè)置成，通過在與所述第1檢測電極和第2檢測電極的電極面平行的方向上施加加速度，而使所述可動電極以所述附加質(zhì)量單元為中心，沿所述第1和第2檢測電極的電極面方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的所述可動電極的電極面的一側(cè)接近所述第1檢測電極的電極面時，所述可動電極的電極面的另一側(cè)則向遠離所述第2檢測電極的電極面的方向移位，相反，當(dāng)所述可動電極的電極面的一側(cè)遠離所述第1檢測電極的電極面時，所述可動電極的電極面的另一側(cè)則向接近所述第2檢測電極的電極面的方向移位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于所述固定部和所述可動部，由水晶、硅或者陶瓷構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于所述自我診斷電路包括用于調(diào)整從所述驅(qū)動電路輸出的交流偏壓信號電壓的調(diào)整器，和用于將來自所述調(diào)整器的信號施加在所述同步解調(diào)器之前的注入器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的慣性傳感器，其特征在于所述自我診斷電路還包括可將所述自我診斷電路轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)的其中任何之一的轉(zhuǎn)換器；所述轉(zhuǎn)換器，被配置在所述調(diào)整器和注入器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的慣性傳感器，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器包括有開關(guān)器，可按照外部的操作，將從所述驅(qū)動電路輸出的交流偏壓信號電壓同所述注入器進行連接或切斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的慣性傳感器，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器是具有計時電路的開關(guān)器，可按照外部的操作，僅在規(guī)定的期間，將從所述驅(qū)動電路輸出的交流偏壓信號電壓同所述注入器進行連接或切斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的慣性傳感器，其特征在于所述調(diào)整器為衰減器或相位轉(zhuǎn)變器。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的慣性傳感器，其特征在于所述注入器為電容器。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的慣性傳感器，其特征在于所述注入器為電阻器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性傳感器，其特征在于所述自我診斷電路包括驅(qū)動系統(tǒng)判斷器，為了經(jīng)常監(jiān)視所述驅(qū)動電路和所述檢測元件的異常而向外部輸出診斷信號，用來監(jiān)視交流偏壓信號電壓的電平；檢測系統(tǒng)判斷器，用于監(jiān)視所述差動型檢測器的輸出信號的電平；邏輯或電路，用于向外部輸出所述驅(qū)動系統(tǒng)判斷器和所述檢測系統(tǒng)判斷器的輸出。
13.一種慣性傳感器，其特征在于包括檢測元件，具有由設(shè)置在固定部的第1檢測電極和設(shè)置在可動部的第1可動電極所構(gòu)成的第1電容器、由設(shè)置在所述固定部的第2檢測電極和設(shè)置在所述可動部的第2可動電極構(gòu)成的第2電容器，其中所述第1和第2檢測電極，被以一指定的間隙而配置在所述固定部的同一平面內(nèi)，所述可動部的兩端由所述固定部支撐，所述第1和第2可動電極，被以一指定的間隙而配置在所述可動部的同一平面內(nèi)，并分別與所述第1和第2檢測電極相對置，在設(shè)置于所述可動部的所述第1和第2可動電極的相反一側(cè)，設(shè)有附加質(zhì)量單元，通過在與所述第1和第2檢測電極的電極面平行的方向上施加加速度，而使所述第1和第2可動電極以所述附加質(zhì)量單元為中心，在所述第1和第2檢測電極的電極面的方向上旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的所述第1可動電極的電極面接近所述第1檢測電極的電極面時，所述第2可動電極的電極面則向遠離所述第2檢測電極的電極面的方向移位，相反，當(dāng)所述第1可動電極的電極面遠離所述第1檢測電極的電極面時，所述第2可動電極的電極面則向接近所述第2檢測電極的電極面的方向移位；驅(qū)動電路，用于向所述第1和第2可動電極分別施加交流偏壓信號電壓；檢測電路，具有差動型檢測器、同步解調(diào)器以及輸出放大器，其中，所述差動型檢測器用于檢測所述第1檢測電極和第2檢測電極的電荷量之差，而此電荷量之差是這樣產(chǎn)生的，即，所述第1和第2可動電極，按照在與所述第1和第2檢測電極的電極面平行的方向上所施加的加速度而發(fā)生移位，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量增加時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則減少，相反，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量減少時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則增加，所述同步解調(diào)器則與所述交流偏壓信號電壓同步，來解調(diào)所述差動型檢測器的輸出信號，所述輸出放大器則用于調(diào)整來自所述同步解調(diào)器的輸出信號；網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)，為了能夠設(shè)定一個不同于所述交流偏壓信號電壓值的指定交流偏壓信號電壓值，而被插裝在所述驅(qū)動電路和所述第1可動電極或所述第2可動電極的其中任何之一之間；開關(guān)器，被插裝在所述網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)的一端和地面之間；其中，所述開關(guān)器，在檢測加速度時被設(shè)定為打開狀態(tài)，而在提供用于檢測所述檢測元件、所述驅(qū)動電路及所述檢測電路的至少其中之一所發(fā)生的異常的診斷信號時，則被設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的慣性傳感器，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)包括第1電阻，被插裝在所述驅(qū)動電路和所述第1可動電極或所述第2可動電極的其中之一之間；第2電阻，被插裝在可動電極、與所述第1電阻器相連接的連接點以及所述開關(guān)器之間，其中，所述可動電極是指插裝了所述第1電阻器的第1或第2可動電極其中之一。
15.一種復(fù)合傳感器，包括角速度傳感器和慣性傳感器，其特征在于，所述角速度傳感器包括振蕩元件；自激振蕩環(huán)路電路，為了維持所述振蕩元件的振幅為一定，而使自激振蕩環(huán)路信號電壓的激勵頻率在50kHz以下；所述慣性傳感器包括檢測元件，具有第1電容器和第2電容器，其中，所述第1電容器由設(shè)置在固定部的第1檢測電極和設(shè)置在可動部的可動電極所構(gòu)成，而所述第2電容器是由設(shè)置在所述固定部的第2檢測電極和設(shè)置在所述可動部的可動電極構(gòu)成；驅(qū)動電路，用于向所述可動電極施加交流偏壓信號電壓；檢測電路，具有差動型檢測器、同步解調(diào)器以及輸出放大器，其中，所述差動型檢測器用于檢測所述第1檢測電極和第2檢測電極的電荷量之差，而此電荷量之差是這樣產(chǎn)生的，即，所述可動電極，按照在所述檢測元件上施加的加速度而發(fā)生移位，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量增加時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則減少，相反，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量減少時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則增加，所述同步解調(diào)器則與所述交流偏壓信號電壓同步，來解調(diào)所述差動型檢測器的輸出信號，所述輸出放大器則用于調(diào)整來自所述同步解調(diào)器的輸出信號；自我診斷電路，通過在所述同步解調(diào)器之前施加所述交流偏壓信號電壓，用于提供檢測出所述檢測元件和所述檢測電路的至少其中之一所發(fā)生的異常的診斷信號；其中，所述角速度傳感器的自激振蕩環(huán)路信號電壓，被用于所述慣性傳感器的交流偏壓信號電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的復(fù)合傳感器，其特征在于所述慣性傳感器包括2個慣性傳感器；所述2個慣性傳感器的驅(qū)動電路的至少其中之一具備相位轉(zhuǎn)變器，以使所述2個慣性傳感器的交流偏壓信號電壓的相位相差90度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的復(fù)合傳感器，其特征在于所述相位轉(zhuǎn)變器是90度相位轉(zhuǎn)變器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的復(fù)合傳感器，其特征在于所述2個慣性傳感器的檢測元件，被設(shè)置成使所述2個慣性傳感器的檢測軸的方向相互垂直。
19.一種復(fù)合傳感器，包括角速度傳感器和慣性傳感器，其特征在于所述角速度傳感器包括振蕩元件；自激振蕩環(huán)路電路，為了維持所述振蕩元件的振幅為一定，而使自激振蕩環(huán)路信號電壓的激勵頻率在50kHz以下；所述慣性傳感器包括檢測元件，具有由設(shè)置在固定部的第1檢測電極和設(shè)置在可動部的第1可動電極所構(gòu)成的第1電容器、由設(shè)置在所述固定部的第2檢測電極和設(shè)置在所述可動部的第2可動電極構(gòu)成的第2電容器，其中所述第1和第2檢測電極，被以一指定的間隙而配置在所述固定部的同一平面內(nèi)，所述可動部的兩端由所述固定部支撐，所述第1和第2可動電極，被以一指定的間隙而配置在所述可動部的同一平面內(nèi)，并分別與所述第1和第2檢測電極相對置，在設(shè)置于所述可動部的所述第1和第2可動電極的相反一側(cè)，設(shè)有附加質(zhì)量單元，通過在與所述第1和第2檢測電極的電極面平行的方向上施加加速度，而使所述第1和第2可動電極以所述附加質(zhì)量單元為中心，在所述第1和第2檢測電極的電極面的方向上旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的所述第1可動電極的電極面接近所述第1檢測電極的電極面時，所述第2可動電極的電極面則向遠離所述第2檢測電極的電極面的方向移位，相反，當(dāng)所述第1可動電極的電極面遠離所述第1檢測電極的電極面時，所述第2可動電極的電極面則向接近所述第2檢測電極的電極面的方向移位；驅(qū)動電路，用于向所述第1和第2可動電極施加交流偏壓信號電壓；檢測電路，具有差動型檢測器、同步解調(diào)器以及輸出放大器，其中，所述差動型檢測器用于檢測所述第1檢測電極和第2檢測電極的電荷量之差，而此電荷量之差是這樣產(chǎn)生的，即，所述第1和第2可動電極，按照在與所述第1和第2檢測電極的電極面平行的方向上所施加的加速度而發(fā)生移位，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量增加時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則減少，相反，當(dāng)在所述第1檢測電極產(chǎn)生的電荷量減少時，在所述第2檢測電極產(chǎn)生的電荷量則增加，所述同步解調(diào)器則與所述交流偏壓信號電壓同步，來解調(diào)所述差動型檢測器的輸出信號，所述輸出放大器用于調(diào)整來自所述同步解調(diào)器的輸出信號；網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)，為了能夠設(shè)定一個與所述交流偏壓信號電壓值不同的指定交流偏壓信號電壓值，而被插裝在所述驅(qū)動電路和所述第1可動電極或所述第2可動電極的其中任何之一之間；開關(guān)器，被插裝在所述網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)的一端和地面之間；其中，所述開關(guān)器，在檢測加速度時則被設(shè)定為打開狀態(tài)，而在提供用于檢測所述檢測元件、所述驅(qū)動電路及所述檢測電路的至少其中之一所發(fā)生的異常的診斷信號時，則被設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài)；所述角速度傳感器的自激振蕩環(huán)路信號電壓，被用于所述慣性傳感器的交流偏壓信號電壓。
全文摘要
本發(fā)明所提供的慣性傳感器，包括有提供診斷信號的自我診斷電路，通過在同步解調(diào)器之前施加交流偏壓信號電壓，檢測出檢測元件和檢測電路的至少其中之一所發(fā)生的異常，只要監(jiān)視是否從慣性傳感器的傳感器輸出端子獲得預(yù)先指定的DC偏置信號，就可以主動地診斷傳感器自身是否有異常。
文檔編號G01C19/56GK1603842SQ20041008338
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者野添利幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社