[发明专利]惯性传感器

说明书

目的在于，在具备具有与角速度检测元件的共振频率同步的结构的角速度检测电路的惯性传感器中，实现用于角度检测的积分电路中的累计误差小的高精度角度输出。惯性传感器具有：角速度检测元件芯片(C1)，其具有用于角速度检测的机械结构；信号处理LSI芯片(C2)，其是用于从该角速度检测元件芯片(C1)检测角速度的角速度检测电路。信号处理LSI芯片(C2)通过在与所述角速度检测元件芯片(C1)的驱动频率同步的离散时间对从角速度检测元件芯片(C1)得到的信号进行采样，来计算倾斜角。

技术领域

本发明涉及惯性传感器，即角速度传感器、加速度传感器、以及通过其信号处理来计算角度的传感器。

背景技术

作为使用被称为MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微电子机械系统)的半导体的细微加工技术进行制作的装置的应用例之一，有惯性传感器。由于使用半导体工艺来制作MEMS惯性传感器，因此能够并列制作大数量的检测元件。这种情况带来以前为高价格的惯性传感器的低价格化，并实现车载的惯性传感器。

其中也具有检测车体的倾斜(倾斜度)的惯性传感器的应用。即，是检测车体的滚转倾斜和俯仰倾斜，并控制它们或运行安全装置来防止乘客受到伤害的安全装置的应用。

一般来说，倾斜的检测方法有两种。第一个是根据重力在垂直方向始终为1g(9.8m/s²)，从加速度传感器的输出来计算反三角函数，并得到倾斜的方法。如果具有最低1轴的加速度传感器则能够实现该方法，由于反三角函数因倾斜的角度不同而产生的灵敏度差大(例如，对于Sin函数，在角度0度附近与角度变化相对的斜率较大，在±90度附近与角度变化相对的斜率变小)，所以，大多根据2轴的加速度传感器的比得到倾斜(斜率)。

但是，在将上述方法作为车载的倾斜检测传感器来使用时存在问题。即，在车体进行曲线行驶，或者进行加速时，因为产生离心力，所以重力以外的加速度施加到传感器。在这种情况下，在假设施加到传感器的加速度为各轴的总和为1g的反三角函数的计算方法中，无法得到正确的倾斜。

另一方面，作为另一个方法，是对角速度进行时间累计的方法。因为角速度的单位是度/秒，所以通过对角速度传感器的输出进行时间累计，能够检测传感器倾斜的角度(方向)。

作为本技术领域的背景技术，例如具有专利文献1。在专利文献1中公开了，对通过对上述的角速度传感器的输出、加速度传感器的输出进行信号处理而得到的角速度推定结果中的、可靠性高的一方的信号进行时间累计，来得到姿态角这样的姿态角测量装置。

另外，作为用于检测角速度的角速度检测元件、以及检测电路的结构例，还存在专利文献2所公开的内容。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-256381号公报

专利文献2：日本特开2011-64515号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如上述专利文献1所示，作为对于使用由角速度的累计而获得角度的结构的情况进行了探讨的结果，明确了以下的课题。

在通过数字信号处理来进行累计时，基本上，在采样间隔中对施加角速度输出的情况进行累计。为此，在累计中所使用的采样间隔的值与实际的采样间隔之间的误差，直接关系到角度计算的误差。