[发明专利]利用振动传感器测量旋转速率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用振动传感器测量旋转速率的装置，借助于电容性驱动元件来激发和测量振动传感器的垂直于第一轴线的振动，以及借助于多个电容性测量元件来测量振动传感器的在第二轴线上的旋转，该旋转由在科里奥利力作用在第三轴线上的旋转而激发，其中这些电容性元件分别由多个固定电极和可与振动传感器一起移动的电极构成，以及可移动的电极一起与固定接头连接。 

背景技术

例如旋转速率传感器应用在用于机动车的安全系统中。例如US 5 955 668公开了设计为陀螺仪的振动传感器。其中借助于静电式的驱动器来激发旋转振动。同样以静电的方式，也就是说通过电容测量借助于所输送的交流电压来获得输出信号以及用于调节驱动器的信号。在此，用于驱动器的所输送的交流电压的振幅明显大于通过改变电容所获得的信号的振幅，因此特别是用于确定旋转速率而需要继续处理的输出信号受到了巨大的干扰。这样损害了测量的精度。 

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于测量旋转速率的装置，该装置的精度满足很高的要求并且该装置具有很大的动态范围(Dynamikbereich)，也就是说，仍然应该以足够的精度来测量最小 的旋转速率，同时在很大的旋转速率的情况下不会出现过度驱动( )。 

在根据本发明的装置中该目的由此实现，即可将激励电压输送至电容性驱动元件的固定电极，激励电压的频率与振动传感器的谐振频率或振动传感器的谐振频率的分谐波相对应(entspricht)；可将具有高于激励电压的频率的第一测量频率的交流电压输送至用于测量被激发的振动的电容性元件；以及将具有不同于第一测量频率且高于激励电压的频率的第二测量频率的交流电压输送至电容性测量元件的固定电极。 

根据本发明的装置可以这样来设计：设置有多个其它电容性测量元件用于测量被激发了的振动；或者是电容性驱动元件用于测量被激发了的振动。 

在根据本发明的装置中，能够有利地且无干扰地获得描述旋转速率的输出信号的一种方案是通过第一设备或者说技术措施(Mittel)实现，该第一设备在使用具有第二测量频率的交流电压的情况下对由固定接头分接的信号进行解调以用于形成描述旋转速率的信号，并随后利用激励电压进行同步解调。 

本发明的另一个设计方案中设置了第二设备或者说技术措施(Mittel)，该第二设备进一步利用第一测量频率对由固定接头分接的信号进行解调并将被解调的信号应用于调节激励电压。 

通过本发明能够利用巨大的交流电压来运行该装置以用于驱动，以及还允许了，用于调节驱动而从第二电容性元件中抽取出的信号和用于形成旋转速率信号而从第三电容性元件中抽取出的信号非常微小。然而由于很少的干扰分量，通过驱动电流可良好地评估这些信号，特别是在应用现有技术中可供使用的技术，例如低噪 声的放大器的情况下。此外特别设计了：在固定接头上连接有电荷放大器，该电荷放大器的输出端与带通滤波器连接。由此很少的剩余驱动电流还进一步被衰减。 

为了使固定接头上出现的驱动电流从开始就保持为很少，在另一个改进方案中设置有至少四组电容性驱动元件，在该四组电容性驱动元件中利用逆相的交流电压分量和相同的偏压分别加载两组电容性驱动元件。 

例如这可以如下面所述地进行： 

U1＝U10+U11sinωt 

U2＝U10-U11sinωt 

U3＝-U1 

U4＝-U2 

由此，在固定接头处的充电电流得到了补偿，同时所产生的驱动转矩得到了增强，这是因为驱动转矩与U²成比例。在不采用前述权利要求的措施的情况下，这种措施也可成功地应用，并且显著地减少了由激励电压所引起的干扰。 

技术人员可以在仔细考虑每次面对的具体情况后来做出对这些频率的选择或者说对这些频率彼此之间的比例的选择。然而如果第一测量频率和第二测量频率处于激励电压的频率的10倍直至500倍的范围内，这已经被证明是有利的。 

本发明适用于不同类型的振动传感器，然而优选地是将振动传感器设置为振动陀螺仪(Vibrationskreisel)。然而根据本发明，例如也可以设计成线性振动的振动传感器。 

附图说明

本发明允许有大量的实施例。在图中根据多个附图示意性地示出其中一个实施例并在下面加以描述。图中示出：