JPH049708A

JPH049708A - 角速度検出装置

Info

Publication number: JPH049708A
Application number: JP2114089A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Kobashi; 小橋　一嘉; Toru Kita; 喜多　徹
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、角速度の検出に用いて好適な音響ジャイロ
式の角速度検出装置に関する。

（従来の技術）従来、この種の角速度検出装置としては、例えば米国特
許第２９９９３８９号に記載されたものが知られている
。これを第７図に基づいて説明すると、３０は音圧発生
手段としての発振器であって、この発振器３０によって
スピーカ３１を駆動させ、ケース３２内部に定在波３３
を発生させる。

また、３４は定在波３３によって形成される波の節で、
ケース３２」二における節３４と対応する位置には、音
圧検知のための一対の導管３５．　３６が取り付けられ
、導管３５．３６は差圧マイクロホン３７に接続されて
いる。なお、３８は差圧マイクロホン３７の出力を増幅
する増幅器、３９は整流器である。

ここで、この角速度検出装置においてケース３２に角速
度が加わらない状態では２つの導管３５゜３６を介して
検出される音圧は等しく、差圧マイクロホン３７の検出
値は０となる。一方、ケース３２に矢印Ｗ方向の角速度
が加えられた場合は、ケース３２内には同図においてＹ
軸方向にコリオリの力が発生し、これによって２つの導
管３５゜３６を介して検知される音圧は異なってくる。

したがって、この音圧差を差圧マイクロホン３７で検出
することによって、ケース３２に加えられるＷ方向の角
速度の大きさを検出することができる。

しかし、上記の角速度検出装置では、スピーカ前面側の
空気室のみを利用して音圧差を検出しているため、差圧
マイクロホン３７による検出音圧差の出力は小さく、所
望の検出精度を得ることが困難になっている。しかも、
スピーカ３１の後面側からは大きな騒音が生ずるため、
防音対策を特別に講じなければならない。

そこで、近年、上記角速度検出装置の改良型として定在
波を利用しないタイプのものが開発されている。この改
良型を第８図（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明すると、発
振器８によってスピーカ２を駆動させることで、２つの
空気室５．６に圧力差を発生させ、該両室５，６間を連
通ずる断面長方形のスリットからなる音響伝播路７に空
気の流れを発生させるように構成している。これにより
、音響伝播路７内にも圧力差が発生する。ここで、音響
伝播路７を垂直に切る横断面」二には、第８図（Ｂ）に
示すように、２個のマイクロホンからなる音圧検出手段
３，４が取り付けられており、この音圧検出手段３，４
からの圧力信号は、図示しない信号処理回路に送られて
センサ出力に変換されるようになっている。

いま、ケース１に角速度が加わらない状態では、コリオ
リの力が発生しないため２つの音圧検出手段３，４で検
出される音圧は等しく、センサ出力値は０となる。一方
、第８図（Ｃ）においてケース１に仮想中心軸ｌを中心
とする矢印Ｗ方向の角速度が加えられた状態では、ケー
ス１内の運動気体粒子にコリオリの力が発生し、これに
よって２つの音圧検出手段３，４でそれぞれ検知される
音圧が互いに異なってくる。したがって、この検知され
た音圧差を信号処理回路で信号処理することにより、角
速度の検出が可能になる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の角速度検出装置にあっ
ては、スピーカ２による発生音圧のレベルが安定し、か
つスピーカ駆動信号と音圧信号との位相関係が一定に保
持されることを前提として角速度を検出するように構成
されている。したがって、スピーカ駆動信号に対する発
生音圧のレベルや位相が周囲温度の変動またはスピーカ
２自体の経年的特性変化により大きく変動するような場
合には、これに起因して角速度の検出値に誤差が生じる
という問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、その目的は、発生音圧のレベルや位相の変動
による検出誤差を防止できる角速度検出装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記のような目的を達成するため、スピー
カ及びこのスピーカに駆動信号を出力する発振器よりな
る音圧発生手段と、上記スピーカの振動板により隔離さ
れた複数の空気室を有するケースと、これら複数の空気
室を連通させる音響伝播路と、この音響伝播路に配置さ
れた第１の音圧検出手段と、上記ケースの空気室に臨む
箇所に配置され、振動板からの発生音圧を直接検出する
第２の音圧検出手段と、上記第１．第２の音圧検出手段
に接続され、第２の音圧検出手段の出力を基準として第
１の音圧検出手段の出力を比較・補正して角速度を検出
する信号処理回路と、を備えることを特徴とする。

（作用）この発明において、角速度が加わると、音響伝播路に圧
力差が生じ空気の流れが形成される。このため、音響伝
播路内には空気の流れにより音圧変化が発生し、この音
圧変化は第１の音圧検出手段で検出され信号処理回路に
送られる。一方ケース内における振動板からの発生音圧
は、第２の音圧検出手段で直接検出され信号処理回路に
送られる。

すると、信号処理回路では第２の音圧検出手段の信号を
基準として第１の音圧検出手段の信号を比較し、その結
果に応じて該信号の出力レベルや位相を補正する。これ
により、周囲温度の変動などによって発生音圧の出力レ
ベルや位相が変動しても、角速度の検出誤差を防止する
ことができる。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この実施例を示す全体構成図、第２図は第１
図の■方向矢視図である。

まず構成を説明すると、１は音響ジャイロ式角速度検出
装置のケースで、ケース１内には音圧発生手段によって
振動波が生じるように構成されており、音圧発生手段は
スピーカ２及びこれにスピーカ駆動信号を出力する発振
器８よりなっている。

ケース１の内部は、スピーカ２の振動板２ａ及びその支
持部材１２により空気室５と空気室６に隔離され、これ
ら空気室５，６はスリットなどで形成した音響伝播路７
により連通している。音響伝播路７の」二部両端部には
、第２図に示すように、マイクロホンよりなる第１の音
圧検出手段３と４が相対して取り付けられ、さらにケー
ス１の空気室６側の前壁面中央部にはマイクロホンより
なる第２の音圧検出手段１０が振動板２ａの前面に臨む
ように取り付けられている。これら音圧検出手段３，４
．１０には、それらの出力値を信５シ゛処理する信号処
理回路９が接続され、これらの出力値に基づいて角速度
を検出するように構成されている。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、発振器８によりスピーカ２の振動板２ａを駆動さ
せることで、ケース１内の２つの空気室５．６に圧力差
を発生させ、音響伝播路７に空気の流れを形成させる。

これにより、音響伝播路７内には圧力差が生じ、この圧
力信号は第１の音圧検出手段３，４により検出され、信
号処理回路９に送られてセンサ出力に変換される。他方
、これと同時に空気室６内における振動板２ａからの発
生音圧が第２の音圧検出手段１２より直接検出され、補
正用基準信号として信号処理回路９に送られる。すると
、信号処理回路９では、第１．２の音圧検出手段３．４
．１０からの出力に基づいて、音響伝播路７と直交する
板間軸回りの回転角速度が検出される。

次に、上記角速度検出の補正方法を詳しく説明する。

いま周囲温度が変化したとすると、スピーカ発生音圧の
ゲインが大きく変化する。とくにスピーカ２の前面側と
後面側において振動板２ａの弾性率が変化し、温度に対
するゲインの変化が異なってくる。このため、第１の音
圧検出手段３．４の取付位置近辺でのノイズ成分の音圧
が互いに大きく変化する。その結果、これを補正しない
かぎり、音圧変化に起因して実際の角速度とは異なる値
が誤って出力される。

そこで、本例ではこのような出力誤差を防ぐため、スピ
ーカ２前面側の発生音圧を第２の音圧検出手段１０で直
接計測し、その出力を補正用基準信号として用いること
により、第１の音圧検出手段３，４のセンサ出力を補正
して正確な角速度を検出している。

この補正方法をより具体的に図を参照しながら述べると
、第１の音圧検出手段３，４によるセンサ出力は、第３
図に示すように周囲の温度変化に比例して増減する。た
とえば温度が０℃に低下するとセンサ出力が常温２５℃
の時に比べてＩＶ稈小さくなり、約４０℃に」二部する
と０．６Ｖ程大きくなる。一方、第２の音圧検出手段１
０による出力波形は、周囲の温度が変化すると、第４図
からも明らかなように、低温時にはスピーカ駆動信号に
対して位相θが遅れたりゲインが大きくなる。

逆に高温時には位相θが進んだりゲインが小さくなる。

そこで、本例では第２の音圧検出手段１０の出力を基準
として第１の音圧検出手段３，４の出力を比較し、その
比較結果に応じて基準出力ゲインまたは基準出力位相を
算出する。そして、この算出値により第１の音圧検出手
段３，４の出力を式（１）または（２）にしたがって補
正し、補正後のセンサ出力値により正しい角速度を検出
する。

補正出力＝補正前出力ｘＪｘ（基準出力ゲイン）・・・
・・・・・・・・・・・・（１）（但し１（１は定数）補正出力＝補正前出力Ｘ（ｋ２Ｘ（基準出力位相−Φ）
＋１１　　　　　・・・・・・・・・・・・（２）（但
し、ｋ２は定数、Φは常温時の基準位相）なお、この例
では第２の音圧検出手段１０をスピーカ２の前面側中央
部に配設しているため、振動板２ａからの発生音圧を高
い感度で計測できる。

以上、実施例について説明したが、この発明はこれに限
定されず、その実施例は種々考えられる。

たとえば実施例ではスピーカ２の前面側に第２の音圧検
圧手段１０を取り付けたが、この取付位置は、角速度の
影響をうけずに振動板２ａからの発生音圧を良好に計測
できる地点であればスピーカ２の後面側、あるいは第５
図及び第６図に示すように音響伝播路７の中央部付近に
おける第１の音圧検出手段３と４の中間地点に取り付け
ることも可能である。

また、実施例では音響伝播路７の上部に第１の音圧検出
手段３，４を２つ設けたが、そのうちの一方を省略して
他方の第１の音圧検出手段３または４の信号と第２の音
圧検出手段１０の信号とを比較することにより、センサ
出力のレベルや位相を補正するように構成してもよい。

（発明の効果）以上説明してきたように、この発明によれば、ケース内
に、振動板からの発生音圧を直接検出する第２の音圧検
出手段を配置し、この信号に基づいて第１の音圧検出１
段のセンサ出力を比較し補正するようにしたので、周囲
温度の変動またはスピーカの経年的特性変化により発生
音圧のレベルや位相が変化した場合でも、この変化分を
確実に補正でき、これにより検出誤差を防止して正確な
角速度を得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す角速度検出装置の全
体構成図、第２図は第１図の■方向矢視図、第３図は温
度に対するセンサ出力の特性を示すグラフ、第４図（Ａ
）、　　（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ低温時、常温時、高
温時における第２の音圧検出手段の出力を示す波形図、
第５図は第２の音圧検出手段をケース」二部に取り付け
た変形例を示す全体構成図、第６図は第５図の■方向矢
視図、第７図は従来例を示す全体構成図、第８図（Ａ）
。（Ｂ）、　　（Ｃ）はそれぞれ他の従来例を示す側面断
面図、背面断面図、平面図である。１・・・ケース２・・・スピーカ（音圧発生手段）２ａ・・・振動板３．４・・・第１の音圧検出手段５．６・・・空気室７・・・音響伝播路８・・・発振器９・・・信号処理回路１０・・・第２の音圧検出手段第１図第２図特許出願人　　日産自動車株式会社代理　人　弁理士　和］■成則第図皿展（・Ｃ）第図第図第４図第図

Claims

【特許請求の範囲】

１．スピーカ及びこのスピーカに駆動信号を出力する発
振器よりなる音圧発生手段と、上記スピーカの振動板により隔離された複数の空気室を
有するケースと、これら複数の空気室を連通させる音響伝播路と、この音
響伝播路に配置された第１の音圧検出手段と、上記ケースの空気室に臨む箇所に配置され、振動板から
の発生音圧を直接検出する第２の音圧検出手段と、上記第１、第２の音圧検出手段に接続され、第２の音圧
検出手段の出力を基準として第１の音圧検出手段の出力
を比較・補正して角速度を検出する信号処理回路と、を備えることを特徴とする角速度検出装置。