專利名稱：角速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有異常檢測(cè)功能的角速度傳感器。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的這種角速度傳感器來說，例如在日本公開專利、特開2000-88584號(hào)公報(bào)中有所介紹。圖4B、4C、4A以及4D表示的是在特開2000-88584號(hào)公報(bào)中所介紹的、從振子的前后以及左右所看到的形成于振子外周表面上的各個(gè)電極的展開圖。在這些圖中，在作為由壓電陶瓷所構(gòu)成的音叉振子100的一個(gè)主面的X1面上分別設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電極101、102。在作為音叉振子100的側(cè)面的Y1、Y2面上分別設(shè)置有角速度檢測(cè)電極103、104。在音叉振子100的臂上的X1面的內(nèi)側(cè)附近設(shè)置有異常診斷用信號(hào)輸入電極105、106。在音叉振子100的臂的X1面上設(shè)置有基準(zhǔn)電位接地電極107、108。
在該角速度傳感器中，將異常診斷用信號(hào)輸入到異常診斷用信號(hào)輸入電極105、106，通過容量結(jié)合并經(jīng)由角速度檢測(cè)電極103、104來進(jìn)行異常診斷。此外，為了降低在將異常診斷用信號(hào)輸入到異常診斷輸入電極105、106時(shí)的角速度檢測(cè)的誤差，還在音叉振子100的X1面上特別設(shè)置有基準(zhǔn)電位接地電極。
但是，現(xiàn)有的角速度傳感器，存在有下述問題為了進(jìn)行異常診斷并且降低角速度檢測(cè)的誤差，而必須在音叉振子100的X1面上同時(shí)設(shè)置異常診斷用信號(hào)輸入電極105、106以及基準(zhǔn)電位接地電極107、108。
本發(fā)明的目的在于提供一種角速度傳感器，不需要在音叉振子上設(shè)置特別的異常診斷用信號(hào)輸入電極以及用于降低角速度的檢測(cè)誤差的基準(zhǔn)電位接地電極，就能夠進(jìn)行異常診斷。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到這一目的，本發(fā)明的角度速傳感器包括具有至少兩個(gè)臂以及連接于該臂的至少一個(gè)基部的音叉振子。還包括設(shè)置在所述音叉振子的至少一個(gè)臂的至少一個(gè)主面上的、用于使音叉振子在其X方向或者Z方向激勵(lì)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部。而且，還包括設(shè)置在音叉振子的至少一個(gè)臂的至少一個(gè)主面上、用于檢測(cè)音叉振子相對(duì)于所輸入的角速度在Z方向振動(dòng)的撓度的檢測(cè)部。而且，還包括用于通過驅(qū)動(dòng)部使音叉振子在X方向激勵(lì)振動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)電路、具有用于對(duì)由檢測(cè)部輸出的信號(hào)放大而得到角速度信號(hào)的放大器的檢測(cè)電路、以及用于供給由驅(qū)動(dòng)部使音叉振子在Z方向激勵(lì)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二驅(qū)動(dòng)電路。
設(shè)置有當(dāng)通過第二驅(qū)動(dòng)電路對(duì)驅(qū)動(dòng)部施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，將放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在不能得到規(guī)定值的情況下判斷為異常的自診斷電路的角速度傳感器。即使是在音叉振子上不設(shè)置特別的異常診斷用信號(hào)輸入電極以及用于降低角速度輸出的檢測(cè)誤差的基準(zhǔn)電位接地電極的情況下，也能夠進(jìn)行異常診斷。
此外，本發(fā)明的角速度傳感器構(gòu)成為若電源接通，則首先第二驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，通過自診斷電路來進(jìn)行自診斷，接著為了進(jìn)行規(guī)定的角速度檢測(cè)，第一驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)移到動(dòng)作模式?；蛘邩?gòu)成為當(dāng)在第一驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作并進(jìn)行了規(guī)定時(shí)間的角速度檢測(cè)之后，第二驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，通過自診斷電路進(jìn)行自診斷，然后，第一驅(qū)動(dòng)電路再次動(dòng)作，進(jìn)行角速度的檢測(cè)?；蛘呤菢?gòu)成為在檢測(cè)出車速為零時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，由自診斷電路進(jìn)行自診斷的角度速傳感器。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠在所希望的時(shí)刻進(jìn)行角速度傳感器的異常診斷。
此外，本發(fā)明的角速度傳感器，音叉振子由非壓電材料所形成，驅(qū)動(dòng)部包括以分別分離的方式而設(shè)置在由音叉振子的兩臂的各主面上的大約中心所分割成的內(nèi)側(cè)和外側(cè)上的第一、第二、第三和第四電極；在第一、第二、第三和第四電極上分別設(shè)置的第一、第二、第三和第四壓電薄膜。此外，在第一、第二、第三和第四壓電薄膜上還分別設(shè)置有第五、第六、第七和第八電極。由第二驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第五、第六、第七和第八電極施加同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。檢測(cè)部包括以相對(duì)于第一、第二電極分離的方式而設(shè)置在臂的一側(cè)的主面上的第九電極，以及在該第九電極上設(shè)置的第五壓電薄膜。此外，在該第五壓電薄膜上還設(shè)置有第十電極，以及以相對(duì)于第三、第四電極分離的方式而設(shè)置在臂的另一側(cè)的主面上的第十一電極。此外，還包括在第十一電極上設(shè)置的第六壓電薄膜，以及在第六壓電薄膜上設(shè)置的第十二電極。自診斷電路包括連接于第十電極的第一放大器，連接于第十二電極的第二放大器，用于對(duì)第一放大器的輸出和所述第二放大器的輸出進(jìn)行差動(dòng)放大的差動(dòng)放大器，以及將該差動(dòng)放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的比較器。驅(qū)動(dòng)部與檢測(cè)部能夠在音叉振子的一個(gè)面上全部形成，而且具有能夠?qū)σ驒z測(cè)系統(tǒng)的斷線以及檢測(cè)部的惡化所引起的失衡等進(jìn)行自診斷的功能。
而且，本發(fā)明的角速度傳感器，音叉振子由非壓電材料所形成，驅(qū)動(dòng)部包括以分別分離的方式而設(shè)置在由音叉振子的兩臂的各主面上的大約中心所分割成的內(nèi)側(cè)和外側(cè)上的第一、第二、第三和第四電極；以及在第一、第二、第三和第四電極上分別設(shè)置的第一、第二、第三和第四壓電薄膜。此外，在第一、第二、第三和第四壓電薄膜上還分別設(shè)置有第五、第六、第七和第八電極。此外，由第二驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第五、第六、第七和第八電極施加同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。檢測(cè)部包括以相對(duì)于第一、第二電極分離的方式而設(shè)置在臂的一側(cè)的主面上的第九電極，在該第九電極上設(shè)置的第五壓電薄膜，以及在該第五壓電薄膜上設(shè)置有第十電極。此外，還包括以相對(duì)于第三、第四電極分離的方式而設(shè)置在臂的另一側(cè)的主面上的第十一電極，在第十一電極上設(shè)置的第六壓電薄膜，以及在第六壓電薄膜上設(shè)置的第十二電極。自診斷電路包括連接于第十電極的第一放大器，連接于第十二電極的第二放大器，將第一放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的第一比較器，以及將第二放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的第二比較器。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)z測(cè)部等的異常進(jìn)行診斷。
而且，在本發(fā)明的角速度傳感器中，在自診斷電路中還設(shè)置有將第一放大器的輸出與第二放大器的輸出分別輸入的差動(dòng)放大器，以及將該差動(dòng)放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的比較器。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)z測(cè)部等的異常進(jìn)行診斷，而且還能夠適用于對(duì)因檢測(cè)系統(tǒng)的斷線以及檢測(cè)部的惡化所引起的失衡等進(jìn)行自診斷。
而且，本發(fā)明的角速度傳感器，設(shè)置有音叉振子和驅(qū)動(dòng)部，音叉振子具有至少兩個(gè)臂以及連接于該臂的至少一個(gè)基部，驅(qū)動(dòng)部被設(shè)置在所述音叉振子的至少一個(gè)臂的至少一個(gè)主面上、用于在X方向或者Z方向激勵(lì)振動(dòng)音叉振子。還設(shè)置有檢測(cè)部、第一驅(qū)動(dòng)電路、以及檢測(cè)電路，其中，檢測(cè)部設(shè)置在音叉振子的至少一個(gè)臂的至少一個(gè)主面上，用于檢測(cè)音叉振子相對(duì)于所輸入的角速度在Z方向振動(dòng)的撓度；第一驅(qū)動(dòng)電路用于通過驅(qū)動(dòng)部使所述音叉振子在其X方向激勵(lì)振動(dòng)；檢測(cè)電路具有用于對(duì)由檢測(cè)部輸出的信號(hào)放大而得到角速度信號(hào)的放大器。此外，還設(shè)置有第二驅(qū)動(dòng)電路以及自診斷電路，其中，第二驅(qū)動(dòng)電路用于供給由驅(qū)動(dòng)部使所述音叉振子在Z方向激勵(lì)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；自診斷電路在由第二驅(qū)動(dòng)電路對(duì)驅(qū)動(dòng)部施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，將放大器的輸出與基準(zhǔn)值比較，在不能得到規(guī)定值的情況下判斷為異常。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使是在音叉振子上不設(shè)置特別的異常診斷用信號(hào)輸入電極以及用于降低角速度輸出的檢測(cè)誤差的基準(zhǔn)電位接地電極的情況下，也能夠進(jìn)行異常診斷。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的角速度傳感器的音叉振子的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的圖1所示的振子的2-2截面圖。
圖3是本發(fā)明的角速度傳感器的電路模塊圖。
圖4A表示的是現(xiàn)有的角速度傳感器中的振子的X1面上的電極結(jié)構(gòu)的展開圖。
圖4B表示的是現(xiàn)有的角速度傳感器中的振子的X2面上的電極結(jié)構(gòu)的展開圖。
圖4C表示的是現(xiàn)有的角速度傳感器中的振子的Y1面上的電極結(jié)構(gòu)的展開圖。
圖4D表示的是現(xiàn)有的角速度傳感器中的振子的Y2面上的電極結(jié)構(gòu)的展開圖。
符號(hào)說明1音叉振子
2、3臂4基部5主面6、7中心線8第一電極9第二電極10第三電極11第四電極12第一壓電薄膜13第二壓電薄膜14第三壓電薄膜15第四壓電薄膜16第五電極17第六電極18第七電極19第八電極20第九電極21第五壓電薄膜22第十電極23第十一電極24第六壓電薄膜25第十二電極26監(jiān)測(cè)用電極40連接端子41放大器42AGC電路43、44帶通濾波器45、48開關(guān)46輸出放大器47反向放大器49、50輸出端子
51第一驅(qū)動(dòng)電路52第二驅(qū)動(dòng)電路60、61輸入端子62第一放大器63第二放大器64差動(dòng)放大器65相位器66同步檢波器67低通濾波器68角速度信號(hào)兼自診斷信號(hào)輸出端子69角速度檢測(cè)電路80、83、84全波整流電路81比較器82、87、88基準(zhǔn)值發(fā)生裝置85第一比較器86第二比較器89第一自診斷信號(hào)輸出端子90第二自診斷信號(hào)輸出端子91自診斷電路具體實(shí)施方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。
(實(shí)施方式)圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的角速度傳感器的音叉振子的結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1所示的振子的2-2截面圖。圖3是同一實(shí)施方式中的角速度傳感器的電路模塊圖。
在圖1、圖2中，由作為非壓電材料的硅所構(gòu)成的音叉振子1具有臂2、3。而且，音叉振子1還具有基部4。此外，臂2、3具有主面5。
正視圖2，在其右側(cè)和左側(cè)分別表示臂2和臂3。
首先，注意臂2，表示有中心線6。中心線6表示臂2的大約正中心的位置。在中心線6的內(nèi)側(cè)、即在距離臂3最近的主面5的上面設(shè)置有作為共同電極的第一電極8。在第一電極8的上面設(shè)置有第一壓電薄膜12。在第一壓電薄膜12的上面設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)電極的第五電極16。其中，例如使用Au/Ti作為電極16的材料。
在臂2的中心線6的外側(cè)，即正視圖2，在最右側(cè)的主面5的上面設(shè)置有作為共同電極的第二電極9。在第二電極9的上面設(shè)置有第二壓電薄膜13。在第二壓電薄膜13的上面設(shè)置有作為驅(qū)動(dòng)電極的第六電極17。在臂2的中心線6上設(shè)置有作為共同電極的第九電極20。在電極20的上面依次設(shè)置有第五壓電薄膜21以及作為檢測(cè)用電極的第十電極22。
接著，正視圖2并注意左側(cè)的臂3，表示有中心線7。中心線7表示臂3的大約正中心的位置。在中心線7的內(nèi)側(cè)、即在距離臂2最近的臂3的主面5上設(shè)置有作為共同電極的第三電極10。在第三電極10的上面依次設(shè)置有第三壓電薄膜14以及第七電極18。在臂3的中心線7的外側(cè)，即正視圖2，在最左側(cè)的主面5上設(shè)置有作為共同電極的第四電極11。在電極11的上面依次設(shè)置有第四壓電薄膜11以及第八電極19。此外，在臂3的中心線7上，在主面5上設(shè)置有第十一電極23。在電極23上依次設(shè)置有第六壓電薄膜24以及第十二電極25。
這里，第一壓電薄膜12、第二壓電薄膜13、第三壓電薄膜14、第四壓電薄膜15、第五壓電薄膜21以及第六壓電薄膜24，在由PZT所構(gòu)成的膜面上沿著垂直方向而被分極處理。
其中，在圖1中所示的符號(hào)26表示的是在臂2、3的主面5上設(shè)置的監(jiān)測(cè)用電極。
監(jiān)測(cè)用電極26是監(jiān)測(cè)音叉振子1的振動(dòng)狀態(tài)的部件，在監(jiān)測(cè)用電極26中所發(fā)生的電荷的大小由后述的AGC電路42控制為一定的值。
接著，正視圖3，在其上側(cè)構(gòu)成有第一驅(qū)動(dòng)電路51以及第二驅(qū)動(dòng)電路52。第一驅(qū)動(dòng)電路51包括連接端子40、放大器41、AGC電路42、開關(guān)45、帶通濾波器43、輸出放大器46、反向放大器47、開關(guān)48、輸出端子49以及輸出端子50。
此外，第二驅(qū)動(dòng)電路52包括連接端子40、放大器41、AGC電路42、開關(guān)45、帶通濾波器44、輸出放大器46、開關(guān)48、輸出端子49以及輸出端子50。
由以上的構(gòu)成要素可知，第一驅(qū)動(dòng)電路51和第二驅(qū)動(dòng)電路52的大部分構(gòu)成要素是共用的。也就是說，第一驅(qū)動(dòng)電路51除了不具有作為第二驅(qū)動(dòng)電路52的構(gòu)成要素的帶通濾波器44，其它的構(gòu)成要素都與第二驅(qū)動(dòng)電路52共用。此外，第二驅(qū)動(dòng)電路除了不具有構(gòu)成第一驅(qū)動(dòng)電路的帶通濾波器43以及反向放大器47，其它的構(gòu)成要素都是共用的。
然后，在上述第一以及第二驅(qū)動(dòng)電路中，將來自監(jiān)測(cè)用電極26的信號(hào)輸入到連接端子40，能夠通過連接端子40將來自監(jiān)測(cè)用電極26的檢測(cè)信號(hào)輸入到放大器41并放大。從監(jiān)測(cè)用電極26輸出的檢測(cè)信號(hào)例如是頻率f＝22KHz的正弦波。
AGC電路42與放大器41連接，用于控制監(jiān)測(cè)器信號(hào)為規(guī)定大小的增益。帶通濾波器43與AGC電路42連接，使音叉振子1以f＝22kHz的頻率、在音叉振子1的X方向激勵(lì)振動(dòng)。帶通濾波器44與AGC電路42連接，用于進(jìn)行自診斷而使音叉振子1以f＝12kHz的頻率、在音叉振子1的Z方向激勵(lì)振動(dòng)。開關(guān)45將AGC電路42的輸出切換至帶通濾波器43或者帶通濾波器44中的任意一個(gè)。將帶通濾波器43或者帶通濾波器44中的任意一個(gè)的輸出信號(hào)輸入到輸出放大器46。在輸出放大器46，將被放大的輸出(監(jiān)視)信號(hào)放大后，激勵(lì)振動(dòng)音叉振子1。反向放大器47與輸出放大器46連接。開關(guān)48將輸出放大器46或者反向放大器47中的任何一個(gè)輸出信號(hào)輸出到輸出端子50。輸出端子49與輸出放大器46連接，同時(shí)與第五電極16以及第七電極18相連接。
由開關(guān)48將輸出放大器46的輸出或者反向放大器47的輸出在輸出端子50取出，同時(shí)，輸出端子50與第六電極17以及第八電極19相連接。
此外，正視圖3，在其下側(cè)構(gòu)成有角速度檢測(cè)電路69以及自診斷電路91。
角速度檢測(cè)電路69包括輸入端子60、61，第一放大器62，第二放大器63，差動(dòng)放大器64，相位器65，同步檢波器66、低通濾波器67以及輸出端子68。輸出端子68輸出速度信號(hào)以及自診斷信號(hào)。
自診斷電路91包括輸入端子60、61，第一放大器62，第二放大器63，差動(dòng)放大器64，以及全波整流電路80、83、84。而且，自診斷電路91還設(shè)置有比較器81、以及基準(zhǔn)值發(fā)生裝置82、87、88。此外，自診斷電路91還包括角速度以及自診斷信號(hào)輸出端子68、第一比較器85、第二比較器86、第一自診斷信號(hào)輸出端子89以及第二自診斷信號(hào)輸出端子90。
其中，從圖3中可知，第一放大器62、第二放大器63以及差動(dòng)放大器64共用于角速度檢測(cè)電路69和自診斷電路91。
接著，在角速度檢測(cè)電路69以及自診斷電路91中，輸入端子60連接于圖2所示的第十電極22，輸入端子61連接于第十二電極25。通過輸入端子60將信號(hào)輸入到第一放大器62，通過輸入端子61將信號(hào)輸入到第二放大器63。將第一放大器62以及第二放大器63的輸出信號(hào)輸入到差動(dòng)放大器64，由差動(dòng)放大器64對(duì)與這些振幅的大小以及相位差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行放大。將從差動(dòng)放大器64取出的信號(hào)輸入到相位器65。將相位器65的輸出信號(hào)輸入到同步檢波器66。而且，在同步檢波器66中，通過結(jié)合線55輸入來自作為第一以及第二驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成要素的放大器41的輸出信號(hào)。
在低通濾波器67的輸入側(cè)輸入同步檢波器66的輸出信號(hào)，從其輸出側(cè)輸出角速度信號(hào)。輸出端子68與低通濾波器67的輸出側(cè)相連接，從輸出端子68輸出角速度信號(hào)兼自診斷信號(hào)。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的角速度傳感器的動(dòng)作加以說明。
如圖3所示，若本實(shí)施方式的角速度傳感器的電路電源為打開，則由開關(guān)45使AGC電路42的輸入側(cè)和帶通濾波器44的輸出側(cè)相連接。并且，通過由開關(guān)48來使輸出放大器46的輸出側(cè)和輸出端子50相連接，而使輸出端子49與輸出端子50表現(xiàn)出同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這是第二驅(qū)動(dòng)電路52的工作狀態(tài)。由此，臂2、3同時(shí)向音叉振子1的Z軸方向彎曲。若臂2、3同時(shí)向音叉振子1的Z軸方向彎曲，則從第十電極22以及第十二電極25產(chǎn)生很大的電荷。第十電極22以及第十二電極25所產(chǎn)生的很大的電荷，在由第一放大器62以及第二放大器63所分別放大后，其各自的輸出分別被輸入到全波整流電路83、84。全波整流電路83、84的輸出分別被輸入到第一比較器85以及第二比較器86。
此時(shí)，例如若將分別連接于第一比較器85以及第二比較器86的基準(zhǔn)值發(fā)生裝置87、88的值設(shè)定為2000mV，則從第十電極22以及第十二電極25不產(chǎn)生規(guī)定的電荷。而且，在檢測(cè)系統(tǒng)的電線等發(fā)生斷線，到了2000mV的情況下，從第一比較器85以及第二比較器86判斷為“異?！钡男盘?hào)，分別出現(xiàn)在第一自診斷信號(hào)輸出端子89和第二自診斷信號(hào)輸出端子90。
此外，第一放大器62、第二放大器63的輸出被輸入到差動(dòng)放大器64。這些輸出被輸入到全波整流電路80，而全波整流電路80的輸出則被輸入到比較器81。
現(xiàn)在，因?yàn)槟撤N惡化而使第十電極22和第十二電極25處于不產(chǎn)生規(guī)定電荷的狀態(tài)，即發(fā)生了“不平衡”。作為這些“不平衡”發(fā)生的主要因素，例如有在壓電薄膜的壓電特性產(chǎn)生誤差時(shí)，或者壓電薄膜和電極之間發(fā)生了剝離或者斷線的情況。此時(shí)，例如若將連接于比較器81的基準(zhǔn)值發(fā)生裝置82設(shè)置為100mV左右的低值，則在發(fā)生了很小的“不平衡”的情況下，只要是其大小超過了100mV，就能夠判斷為“異?！?，由比較器81判斷為“異?！钡男盘?hào)表現(xiàn)在角速度信號(hào)兼自診斷信號(hào)輸出端子68。這就是第一自診斷模式。
當(dāng)將上述說明的自診斷進(jìn)行了一定的時(shí)間之后，由開關(guān)45將AGC電路42的輸出側(cè)與帶通濾波器43的輸入側(cè)相連接。此外，由開關(guān)48將輸出放大器46的輸出側(cè)與反向放大器47的輸入側(cè)相連接。而且，使反向放大器47的輸出側(cè)與輸出端子50相連接。就是說輸出端子49、50表現(xiàn)出相互逆相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由此，臂2、3向音叉振子1的X軸方向進(jìn)行音叉振動(dòng)，若在其Y軸的周圍輸入角速度，則能夠基于角速度檢測(cè)電路69來進(jìn)行通常的角速度檢測(cè)。此時(shí)的角速度的輸出由角速度信號(hào)兼自診斷信號(hào)輸出端子68所表現(xiàn)。
此外，按照通常來進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的上述角速度檢測(cè)，當(dāng)接收到再次進(jìn)行自診斷的指令的情況下，由開關(guān)45使AGC電路42的輸出側(cè)與帶通濾波器44的輸入側(cè)相連接。而且，由開關(guān)48使輸出放大器46的輸出側(cè)與輸出端子50相連接。由此，輸出端子49與輸出端子50表現(xiàn)出同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這是第二驅(qū)動(dòng)電路52工作時(shí)的情況。
由此，臂2、3同時(shí)向音叉振子1的Z軸方向彎曲，進(jìn)行與上述相同的自診斷。這是第二自診斷模式。當(dāng)自診斷終了后，再次回到進(jìn)行通常角速度檢測(cè)的模式。
而且，角速度傳感器是移動(dòng)裝置。例如在裝載于汽車的情況下，檢測(cè)出車速為零時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)電路52工作，進(jìn)行自診斷。這是第三自診斷模式。在汽車再次啟動(dòng)的情況下，回復(fù)到進(jìn)行通常角速度檢測(cè)的模式。
在本實(shí)施方式中，對(duì)第一、第二、以及第三自診斷模式進(jìn)行了說明，但至少是進(jìn)行其中一個(gè)自診斷即可，還可以將這三個(gè)自診斷模式進(jìn)行組合而實(shí)施。
其中，是對(duì)從角速度信號(hào)兼自診斷信號(hào)輸出端子68輸出比較器81的輸出的一例進(jìn)行的說明，但比較器81的輸出也可以是單獨(dú)的輸出。
此外，在本實(shí)施方式中，作為自診斷電路是對(duì)從比較器81輸出自診斷信號(hào)，而且是對(duì)從第一比較器85以及第二比較器86綜合輸出自診斷信號(hào)的一例進(jìn)行的說明。但是也可以是比較器81輸出的自診斷信號(hào)，或者是從第一比較器85以及第二比較器86輸出自診斷信號(hào)。
此外，是在第二驅(qū)動(dòng)電路52動(dòng)作時(shí)，對(duì)第五電極16、第六電極17、第七電極18以及第八電極19全部施加同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一例進(jìn)行的說明，但也可以是對(duì)任意一個(gè)電極施加等，能夠進(jìn)行適宜的選擇。
此外，是對(duì)作為音叉振子由非壓電材料構(gòu)成的硅的一例進(jìn)行的說明，但并不局限于此，例如可以利用金剛石、熔融石英、氧化鋁、GaAs(砷化鎵)等。而且，還可以利用水晶、LiTaO3，LiNbO3等壓電材料。
此外，是對(duì)為了進(jìn)行自診斷而由第二驅(qū)動(dòng)電路52對(duì)第五電極16、第六電極17、第七電極18以及第八電極19施加用于在音叉振子1的Z軸方向振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一例進(jìn)行的說明。
但是，例如，也可以是為了進(jìn)行自診斷而對(duì)臂2上的第十電極22施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)使其在音叉振子1的Z軸方向上振動(dòng)，來監(jiān)視來自基于由該振動(dòng)而引起共振的臂3的彎曲的第十二電極25的電荷的有無，能夠進(jìn)行檢測(cè)部有無異?；驒z測(cè)系統(tǒng)的線有無斷線等的自診斷。
而且，在本實(shí)施方式中，是對(duì)從連接于比較器81的基準(zhǔn)值發(fā)生裝置82所產(chǎn)生的值為100mV，與第一比較器85以及第二比較器86分別連接的基準(zhǔn)值發(fā)生裝置87、88所產(chǎn)生的值為2000mV的情況進(jìn)行的說明。但是，作為系統(tǒng)一側(cè)所要求的式樣或者本傳感器的一個(gè)設(shè)計(jì)事項(xiàng)，這些基準(zhǔn)值是可以適當(dāng)?shù)厝我庠O(shè)定的。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的角速度傳感器，在音叉振子上不設(shè)置特別的異常診斷用信號(hào)輸入電極、以及用于降低角速度檢測(cè)誤差的基準(zhǔn)電位接地電極，也能夠作為異常診斷的角速度傳感器而使用。
權(quán)利要求
1.一種角速度傳感器，其特征在于，包括音叉振子，具有至少兩個(gè)臂以及連接于該臂的至少一個(gè)基部；驅(qū)動(dòng)部，設(shè)置在所述音叉振子的至少一個(gè)臂的至少一個(gè)主面上，用于在X方向或者Z方向激勵(lì)振動(dòng)所述音叉振子；檢測(cè)部，設(shè)置在所述音叉振子的至少一個(gè)臂的至少一個(gè)主面上，用于檢測(cè)所述音叉振子相對(duì)于所輸入的角速度在Z方向振動(dòng)的撓度；第一驅(qū)動(dòng)電路，用于通過所述驅(qū)動(dòng)部使所述音叉振子在其X方向激勵(lì)振動(dòng)；檢測(cè)電路，具有用于對(duì)由所述檢測(cè)部輸出的信號(hào)進(jìn)行放大而得到角速度信號(hào)的放大器；第二驅(qū)動(dòng)電路，用于供給由所述驅(qū)動(dòng)部使所述音叉振子在其Z方向激勵(lì)振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及自診斷電路，在通過所述第二驅(qū)動(dòng)電路向所述驅(qū)動(dòng)部施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，將所述放大器的輸出與基準(zhǔn)值比較，在不能得到規(guī)定值的情況下判斷為異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于在電源接通時(shí)，首先第二驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，通過自診斷電路來進(jìn)行診斷，接著，為了進(jìn)行規(guī)定的角速度檢測(cè)，第一驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)移到動(dòng)作模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于在所述第一驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作并進(jìn)行了規(guī)定時(shí)間的角速度檢測(cè)之后，所述第二驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，通過所述自診斷電路進(jìn)行自診斷，然后，所述第一驅(qū)動(dòng)電路再次動(dòng)作，進(jìn)行角速度檢測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于在檢測(cè)出車速為零時(shí)，所述第二驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，由所述自診斷電路進(jìn)行自診斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于音叉振子由非壓電材料所形成，驅(qū)動(dòng)部包括以分別分離的方式而設(shè)置在由所述音叉振子的兩臂的各主面上的中心線所分割成的內(nèi)側(cè)和外側(cè)上的第一、第二、第三和第四電極；在所述第一、第二、第三和第四電極上分別設(shè)置的第一、第二、第三和第四壓電薄膜；以及在所述第一、第二、第三和第四壓電薄膜上分別設(shè)置的第五、第六、第七和第八電極，通過所述第二驅(qū)動(dòng)電路對(duì)所述第五、第六、第七和第八電極施加同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，檢測(cè)部包括以相對(duì)于所述第一、第二電極分離的方式而設(shè)置在所述臂的一側(cè)的主面上的第九電極、在該第九電極上設(shè)置的第五壓電薄膜、和在該第五壓電薄膜上設(shè)置的第十電極，以及以相對(duì)于所述第三、第四電極分離的方式而設(shè)置在所述臂的另一側(cè)的主面上的第十一電極、在該第十一電極上設(shè)置的第六壓電薄膜、和在該第六壓電薄膜上設(shè)置的第十二電極，自診斷電路包括連接于所述第十電極的第一放大器、連接于所述第十二電極的第二放大器、用于對(duì)所述第一放大器的輸出和所述第二放大器的輸出進(jìn)行差動(dòng)放大的差動(dòng)放大器、以及將該差動(dòng)放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的比較器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角速度傳感器，其特征在于音叉振子由非壓電材料所形成，驅(qū)動(dòng)部包括以分別分離的方式而設(shè)置在由所述音叉振子的兩臂的各主面上的中心線所分割成的內(nèi)側(cè)和外側(cè)上的第一、第二、第三和第四電極；在所述第一、第二、第三和第四電極上分別設(shè)置的第一、第二、第三和第四壓電薄膜；以及在所述第一、第二、第三和第四壓電薄膜上分別設(shè)置的第五、第六、第七和第八電極，通過所述第二驅(qū)動(dòng)電路對(duì)所述第五、第六、第七和第八電極施加同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，檢測(cè)部包括以相對(duì)于所述第一、第二電極分離的方式而設(shè)置在所述臂的一側(cè)的主面上的第九電極、在該第九電極上設(shè)置的第五壓電薄膜、和在該第五壓電薄膜上設(shè)置的第十電極，以及以相對(duì)于所述第三、第四電極分離的方式而設(shè)置在所述臂的另一側(cè)的主面上的第十一電極、在該第十一電極上設(shè)置的第六壓電薄膜、和在該第六壓電薄膜上設(shè)置的第十二電極，自診斷電路包括連接于所述第十電極的第一放大器、連接于所述第十二電極的第二放大器、將所述第一放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的第一比較器、以及將所述第二放大器的輸出與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的第二比較器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的角速度傳感器，其特征在于在所述自診斷電路中還設(shè)置有將所述第一放大器的輸出與第二放大器的輸出分別輸入的差動(dòng)放大器，以及將該差動(dòng)放大器的輸出和基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的比較器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種角速度傳感器，通過使用開關(guān)而在接頭上產(chǎn)生同相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使臂(2)、(3)同時(shí)向音叉振子1的Z方向彎曲。分別由第一放大器和第二放大器對(duì)在臂(2)、(3)上設(shè)置的第十電極(22)和第十二電極(25)所得到的電荷進(jìn)行放大處理。將這些輸出值輸入到差動(dòng)放大器，由比較器對(duì)該輸出值和由基準(zhǔn)值發(fā)生裝置所產(chǎn)生的規(guī)定值進(jìn)行比較，在超過規(guī)定值的情況下判斷為異常。由此，在音叉振子上不設(shè)置特別的異常診斷用信號(hào)輸入電極、以及用于降低角速度輸出的檢測(cè)誤差的基準(zhǔn)電位接地電極的情況下，就能夠進(jìn)行異常診斷。
文檔編號(hào)G01P9/04GK1764821SQ20058000002
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者大內(nèi)智, 黑田啟介, 山本毅 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社