JPH0755472A - 角速度センサ - Google Patents
角速度センサInfo
- Publication number
- JPH0755472A JPH0755472A JP3006545A JP654591A JPH0755472A JP H0755472 A JPH0755472 A JP H0755472A JP 3006545 A JP3006545 A JP 3006545A JP 654591 A JP654591 A JP 654591A JP H0755472 A JPH0755472 A JP H0755472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- magnetic field
- velocity sensor
- electrode
- sensor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000000827 velocimetry Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/025—Compensating stray fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/04—Details
- G01C19/06—Rotors
- G01C19/14—Fluid rotors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/006—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of fluid seismic masses
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/46—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring amplitude of generated current or voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/08—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect
- G01P5/086—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect by using special arrangements and constructions for measuring the dynamo-electric effect
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 角速度センサの使用を簡単にしかつ正確な角
度位置の決定の結果を得ることにある。 【構成】 角速度センサにはそれが収容される容器に対
して回転することができる好ましくは水銀からなる液体
不活性質量(1)と、前記不活性質量を通過する磁界
と、電極対(4,2;37,38,39)とを備え、不
活性質量を球状にし、電圧がそれらの間で測定される各
対の電極の一方の電極(4)を球の中心に配置させ、磁
界の方向を空間において不変にしたものである。
度位置の決定の結果を得ることにある。 【構成】 角速度センサにはそれが収容される容器に対
して回転することができる好ましくは水銀からなる液体
不活性質量(1)と、前記不活性質量を通過する磁界
と、電極対(4,2;37,38,39)とを備え、不
活性質量を球状にし、電圧がそれらの間で測定される各
対の電極の一方の電極(4)を球の中心に配置させ、磁
界の方向を空間において不変にしたものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ほぼ均一な磁界がそれ
を貫通する導電性慣性質量を備え、その質量が可動装置
に対して回転可能であるがそれにたいして並進して固定
して接続され、それとともに少なくとも1対の電極が前
記質量に接触し、それらの電極が前記可動装置に固定し
て接続されかつ距離、電極ベクトルによって離して置か
れそして導体によって受信装置に接続される可動装置用
の角速度センサに関する。
を貫通する導電性慣性質量を備え、その質量が可動装置
に対して回転可能であるがそれにたいして並進して固定
して接続され、それとともに少なくとも1対の電極が前
記質量に接触し、それらの電極が前記可動装置に固定し
て接続されかつ距離、電極ベクトルによって離して置か
れそして導体によって受信装置に接続される可動装置用
の角速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】かかる角速度センサは、アメリカ合衆
国、ニュージャージー州 07006、フェアフィール
ドに所在のザ・シンガー・カンパニー、キアフォット・
デイビジョンのアール・イー・ウエーバー氏の「契約番
号DNA002−78−C−0126,1978年2月
20日から1978年12月30日までの期間の最終報
告書」から知られている。
国、ニュージャージー州 07006、フェアフィール
ドに所在のザ・シンガー・カンパニー、キアフォット・
デイビジョンのアール・イー・ウエーバー氏の「契約番
号DNA002−78−C−0126,1978年2月
20日から1978年12月30日までの期間の最終報
告書」から知られている。
【0003】この公知の角速度センサにおいて磁界は装
置に固定して接続される磁石によって発生される。その
うえ、この角速度センサにより装置が固定して接続され
る1つの軸のまわりの角速度のみが決定できる。これは
多数の欠点を導く。
置に固定して接続される磁石によって発生される。その
うえ、この角速度センサにより装置が固定して接続され
る1つの軸のまわりの角速度のみが決定できる。これは
多数の欠点を導く。
【0004】
【発明が解決すべき課題】上記従来技術の欠点は、かか
る角速度センサの使用が例えば3つの垂直な軸のまわり
の空間の角速度を決定することにより非常に複雑になる
ということであり、そのうえこの明細書においてさらに
説明されるように、装置に沿って動く軸のまわりの角速
度から角度位置を決定することにより異なる結果が異な
る角速度のシーケンスに依存して得られることができる
という欠点があった。
る角速度センサの使用が例えば3つの垂直な軸のまわり
の空間の角速度を決定することにより非常に複雑になる
ということであり、そのうえこの明細書においてさらに
説明されるように、装置に沿って動く軸のまわりの角速
度から角度位置を決定することにより異なる結果が異な
る角速度のシーケンスに依存して得られることができる
という欠点があった。
【0005】本発明の目的は、種々の実施例において上
述した2つの欠点の両方でないならば少なくとも一方を
除去し、それらを少なくともかなり減少することにあ
る。
述した2つの欠点の両方でないならば少なくとも一方を
除去し、それらを少なくともかなり減少することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様によ
れば、したがって磁界が空間における装置の角度位置に
関係なしに空間内の方向を有することが提供される。こ
の特徴を適用することによりこの明細書においてさらに
示されるように、装置の方向付けから独立して、この独
立方向のまわりの装置の角速度が決定され、それはより
低いサンプリング速度で十分であるという利点を有す
る。
れば、したがって磁界が空間における装置の角度位置に
関係なしに空間内の方向を有することが提供される。こ
の特徴を適用することによりこの明細書においてさらに
示されるように、装置の方向付けから独立して、この独
立方向のまわりの装置の角速度が決定され、それはより
低いサンプリング速度で十分であるという利点を有す
る。
【0007】ジャイロスコープを備えた永久磁石のごと
き磁界を発生するための手段を結合することにより空間
内に一定方向を有する磁界を得ることができる。
き磁界を発生するための手段を結合することにより空間
内に一定方向を有する磁界を得ることができる。
【0008】しかしながら、本発明のこの実施例は比較
的複雑でありかつ海洋学研究用ブイを測定することにお
いて決定する位置および方向のごとき幾つかの用途によ
り、多年の間調整またはサービスなしに運転するジャイ
ロスコープを維持することが困難であり、それによりと
くにかかる長時間経過においてドリフトの発生は、例え
ば米国特許第4,270,387号明細書から知られる
ようなドリフト補正ジャイロスコープによっても回避さ
れることができない。
的複雑でありかつ海洋学研究用ブイを測定することにお
いて決定する位置および方向のごとき幾つかの用途によ
り、多年の間調整またはサービスなしに運転するジャイ
ロスコープを維持することが困難であり、それによりと
くにかかる長時間経過においてドリフトの発生は、例え
ば米国特許第4,270,387号明細書から知られる
ようなドリフト補正ジャイロスコープによっても回避さ
れることができない。
【0009】本発明のさらに他の詳細によれば、ともに
3次元空間の基部を形成する3つまたはそれ以上の電極
対を含むことが提案されている。さらに示されるように
3つの電極対により空間内の磁界の方向のまわりの角速
度に存する結果がえらえることができる。
3次元空間の基部を形成する3つまたはそれ以上の電極
対を含むことが提案されている。さらに示されるように
3つの電極対により空間内の磁界の方向のまわりの角速
度に存する結果がえらえることができる。
【0010】3つの電極対は明白な角速度決定が十分で
あるけれども3つの電極対以上を使用する利点を有する
ことができ、それにより冗長の発生が利点を有する。
あるけれども3つの電極対以上を使用する利点を有する
ことができ、それにより冗長の発生が利点を有する。
【0011】比較的簡単である本発明の好適な実施例は
互いに垂直である3つの電極ベクトルが存在し、それに
より慣性質量が球状容器内の液体に存することができ、
それにより上記報告と一致して液体として水銀が使用さ
れることができる。水銀はその大きな導電度およびその
非常に小さい運動速度により本発明の型の角速度センサ
に適用されるとき重要な利点を有する。
互いに垂直である3つの電極ベクトルが存在し、それに
より慣性質量が球状容器内の液体に存することができ、
それにより上記報告と一致して液体として水銀が使用さ
れることができる。水銀はその大きな導電度およびその
非常に小さい運動速度により本発明の型の角速度センサ
に適用されるとき重要な利点を有する。
【0012】すでに説明した米国特許第4,270,3
87号明細書においては液体慣性質量が使用される。し
かしながら、これは管状空間内に含まれそしてジャイロ
質量として役立つことができるために電磁手段により迅
速に回転されるようにしてある。
87号明細書においては液体慣性質量が使用される。し
かしながら、これは管状空間内に含まれそしてジャイロ
質量として役立つことができるために電磁手段により迅
速に回転されるようにしてある。
【0013】英国特許第1,219,890号明細書は
ジャイロスコープ慣性体として役立つことができるため
に球状容器内で回転する液体、とくに水銀を含んでいる
本体を備えたジャイロスコープを説明している。
ジャイロスコープ慣性体として役立つことができるため
に球状容器内で回転する液体、とくに水銀を含んでいる
本体を備えたジャイロスコープを説明している。
【0014】本発明のさらに他の詳細によれば、各対の
電極の一方が球の中心の近くにありかつ他方が球の壁の
近くにあることが提案されている。
電極の一方が球の中心の近くにありかつ他方が球の壁の
近くにあることが提案されている。
【0015】この方法において、簡単な検査可能な構造
を有する角速度センサが得られる。
を有する角速度センサが得られる。
【0016】その方向が既知である磁界の方向のまわり
の回転により、この方向のまわりの装置の回転は3つの
対の電極間に発生する電圧のスカラ合計によって付与さ
れる。
の回転により、この方向のまわりの装置の回転は3つの
対の電極間に発生する電圧のスカラ合計によって付与さ
れる。
【0017】空間内の装置の角度位置に依存しない磁
界、アース磁界の方向に使用するように本発明を適用す
るとき欲するならば、可動装置がアース磁界の3つの互
いに垂直な成分を測定するための磁気ピックアップに固
定して接続されそして角速度センサがアース磁界と同一
の方向を有する慣性質量に磁界を発生する磁気付勢手段
を備えている。このこととは、アース磁界が増幅される
かまたは交番磁界に変化されることができるという利点
だけでなく、さらに磁界の考え得る妨害が制限される、
例えば船のマストの頂部のごとき位置においてアース磁
界を測定することができる。
界、アース磁界の方向に使用するように本発明を適用す
るとき欲するならば、可動装置がアース磁界の3つの互
いに垂直な成分を測定するための磁気ピックアップに固
定して接続されそして角速度センサがアース磁界と同一
の方向を有する慣性質量に磁界を発生する磁気付勢手段
を備えている。このこととは、アース磁界が増幅される
かまたは交番磁界に変化されることができるという利点
だけでなく、さらに磁界の考え得る妨害が制限される、
例えば船のマストの頂部のごとき位置においてアース磁
界を測定することができる。
【0018】米国特許第3,614,816号明細書か
ら電磁液体速度測定によって得られる速度成分の正確な
方向を決定するために2つの互いに垂直な方向において
磁界を測定すること自体は知られている。
ら電磁液体速度測定によって得られる速度成分の正確な
方向を決定するために2つの互いに垂直な方向において
磁界を測定すること自体は知られている。
【0019】しかしながら、装置に関係なく軸のまわり
の測定角速度が重要でない場合が発生する。その場合に
導電性液体質量を備え、その質量が可動装置に対して回
転可能であるがそれにたいして並進して固定して接続さ
れ、そして前記可動装置におよび少なくとも1つの電極
対に固定して接続される磁界を発生するための部材を備
え、前記電極対の電極が距離、電極ベクトルによって空
間において離して置かれる角速度センサにおいて、前記
液体質量が球の形状であり、少なくとも3つの電極対が
存在しそして各対について一方の電極が球の中心近くに
かつ他方が球の壁の近くにあることを提供することによ
りアール・イー・ウエーバーの前記論文から知られる技
術に対してかなりの改良を提供する。
の測定角速度が重要でない場合が発生する。その場合に
導電性液体質量を備え、その質量が可動装置に対して回
転可能であるがそれにたいして並進して固定して接続さ
れ、そして前記可動装置におよび少なくとも1つの電極
対に固定して接続される磁界を発生するための部材を備
え、前記電極対の電極が距離、電極ベクトルによって空
間において離して置かれる角速度センサにおいて、前記
液体質量が球の形状であり、少なくとも3つの電極対が
存在しそして各対について一方の電極が球の中心近くに
かつ他方が球の壁の近くにあることを提供することによ
りアール・イー・ウエーバーの前記論文から知られる技
術に対してかなりの改良を提供する。
【0020】さらに、本発明の両実施例によれば、発生
された磁界が交番磁界であるならば好都合であることが
明らかになった。
された磁界が交番磁界であるならば好都合であることが
明らかになった。
【0021】その場合に比較的簡単な方法において電極
インピーダンスは、変圧器によって測定装置に、該測定
装置についての雑音の最小の影響が得られるような方法
において適合させられる。その場合に装置により移動す
る種々の軸のまわりの回転を別個に測定することが望ま
れるならば、異なる付勢器に交番磁界の種々の周波数を
使用することができる。
インピーダンスは、変圧器によって測定装置に、該測定
装置についての雑音の最小の影響が得られるような方法
において適合させられる。その場合に装置により移動す
る種々の軸のまわりの回転を別個に測定することが望ま
れるならば、異なる付勢器に交番磁界の種々の周波数を
使用することができる。
【0022】磁界およびとくに交番磁界が発生される場
合には、電極から受信装置および/または測定装置に延
在する導体によって形成されるループが測定信号として
得られるほとんど比較的弱い信号に対して無視されるこ
とができない信号をピックアップすることができる可能
性が存在する。
合には、電極から受信装置および/または測定装置に延
在する導体によって形成されるループが測定信号として
得られるほとんど比較的弱い信号に対して無視されるこ
とができない信号をピックアップすることができる可能
性が存在する。
【0023】したがって、本発明のさらに他の詳細によ
れば、測定装置の補助変圧器と電極対を接続する導体か
つまたこの変圧器の1次巻線自体は同軸に実施されるこ
とができ、それにより最小の磁気的に誘起された妨害電
圧が得られる。
れば、測定装置の補助変圧器と電極対を接続する導体か
つまたこの変圧器の1次巻線自体は同軸に実施されるこ
とができ、それにより最小の磁気的に誘起された妨害電
圧が得られる。
【0024】以下に本発明を添付図面に基づいてさらに
説明する。
説明する。
【0025】
【実施例】図1には軸装置の回転、即ちまずz軸を中心
に90°の回転とその後のx軸を中心に90°の回転と
示されている。
に90°の回転とその後のx軸を中心に90°の回転と
示されている。
【0026】図2には同一の回転が逆の連続において適
用される。最終の結果は図1の結果とは完全に異なって
いる。
用される。最終の結果は図1の結果とは完全に異なって
いる。
【0027】△t中にz,xおよびyを中心に行なわれ
る完全な回転のみが知られている場合に、最終の結果は
未知である。そのため時間の関数として軸を中心に行な
われる角度的回転を知る必要がある。
る完全な回転のみが知られている場合に、最終の結果は
未知である。そのため時間の関数として軸を中心に行な
われる角度的回転を知る必要がある。
【0028】△t中に一定の角速度により角度的回転が
発生したという仮定は△tが最高の角度的回転周波数の
期間に対して小さい場合にのみ正当化される。したがっ
て信頼し得る結果のためには△tの非常に小さい値が必
要であり、それは非常に高いサンプル速度周波数を意味
する。
発生したという仮定は△tが最高の角度的回転周波数の
期間に対して小さい場合にのみ正当化される。したがっ
て信頼し得る結果のためには△tの非常に小さい値が必
要であり、それは非常に高いサンプル速度周波数を意味
する。
【0029】以下に図3により説明すると、角速度に依
存して予め定めた磁界により電圧信号が得られる。
存して予め定めた磁界により電圧信号が得られる。
【0030】負荷Qが該負荷の支持体上の磁界Bを通っ
てかなりの速度Vにより移動する場合に、積QBsin
φに比例する力Kが働かされ、そこでφは負荷速度とB
との間の角度であり、そしてこの力はベクトル表記にお
いてBおよびVに垂直である。
てかなりの速度Vにより移動する場合に、積QBsin
φに比例する力Kが働かされ、そこでφは負荷速度とB
との間の角度であり、そしてこの力はベクトル表記にお
いてBおよびVに垂直である。
【0031】K=QB×V 電界強度F、クーロンによる力はF=B×Vである。
【0032】図3に示した軸装置x,y,zを検討す
る。この装置の角速度がベクトルwによって示されると
仮定する。磁界はベクトルBで示される。
る。この装置の角速度がベクトルwによって示されると
仮定する。磁界はベクトルBで示される。
【0033】x,y,zとともに回転する位置ベクトル
1に配置される負荷支持体上に働かされるクーロンあた
りの力はその場合に F=B×(w×1) である。
1に配置される負荷支持体上に働かされるクーロンあた
りの力はその場合に F=B×(w×1) である。
【0034】位置ベクトルの始めと終わりとの間の電圧
差は等しい。
差は等しい。
【0035】V=∫0 1[B×(w×1)].di =∫0 1[(w×1)×di].B =∫0 1B.l w.di−B.w di.l いまそれぞれx,yおよびzと一致する3つの位置ベク
トルlxm,lym及びlzmにわたって電圧差の合計
を検討する。
トルlxm,lym及びlzmにわたって電圧差の合計
を検討する。
【0036】それぞれがx,yおよびzの添え字を有す
るx,y及びz軸の方向においてBおよびwの成分を示
す場合に、そこで合計電圧Vsを得る。
るx,y及びz軸の方向においてBおよびwの成分を示
す場合に、そこで合計電圧Vsを得る。
【0037】Vs=Vlxm+Vlym+Vlzm =∫0 1xm Bxlxωdix +∫0 1ym Bylyωydiy +∫0 1zm Bzlzωzdiz =∫0 1xm B.w lxdix −∫0 1ym B.w lydiy −∫0 1zm lzdiz 磁界Bが均一ならば、Bx,ByおよびBzがx,y,
zおよびlxm=lym=lzm=1から独立する。
zおよびlxm=lym=lzm=1から独立する。
【0038】Vs=(Bxωx+Byωy+Bzωz)
0.512−B・w312/2=−B・w12 したがってVsは磁界ベクトルBのまわりの角速度−B
12倍に等しい。
0.512−B・w312/2=−B・w12 したがってVsは磁界ベクトルBのまわりの角速度−B
12倍に等しい。
【0039】要約すると、垂直座標装置系x,yおよび
zにおいて原点に対して点1,0,0,1,0および
0,0,1の電圧が付加される(スカラー的に)場合
に、これは(均一な)磁界B、長さ12および磁界ベク
トルBの角速度ωの値に比例する合計値を付与する。
zにおいて原点に対して点1,0,0,1,0および
0,0,1の電圧が付加される(スカラー的に)場合
に、これは(均一な)磁界B、長さ12および磁界ベク
トルBの角速度ωの値に比例する合計値を付与する。
【0040】信号を付与するために導電性質量が装置に
沿って移動しないことを調べねばならない。そのためそ
れは図4に関連する。そこに示した容器1が液体、好ま
しくは水銀で完全に充満されている場合に、その液体は
装置に対して並進運動を行なうことができない。
沿って移動しないことを調べねばならない。そのためそ
れは図4に関連する。そこに示した容器1が液体、好ま
しくは水銀で完全に充満されている場合に、その液体は
装置に対して並進運動を行なうことができない。
【0041】しかしながら、容器が中心線のまわりに振
動する場合に、壁のすぐ近くの液体は完全に追随する
が、質量の慣性により液体の振動は内側限界方向におけ
る壁に対する距離の関数として迅速に減少する。
動する場合に、壁のすぐ近くの液体は完全に追随する
が、質量の慣性により液体の振動は内側限界方向におけ
る壁に対する距離の関数として迅速に減少する。
【0042】球の壁が角周波数δにより振動する場合
に、減少の関数は に等しい。
に、減少の関数は に等しい。
【0043】ここでR=球壁の半径 r=球の中心から考慮された点の距離 δ=貫通深さ δ=+γ(2ν/σ) ここでγは液体の運動速度である。エッチ・ランブ著
「ハイドロダイナミクス」、第6改訂版、第354章、
(ニューヨーク州、1945年)参照。
「ハイドロダイナミクス」、第6改訂版、第354章、
(ニューヨーク州、1945年)参照。
【0044】液体が水銀を選定した場合に、貫通深さは (νkwikは0.114‐10‐6m2/sec) δ=γ(0.228/σ)mm となる。
【0045】0.1Hzの周波数についての表現を得る
ためにはδは0.6mmである。所望の周波数領域およ
び所望の精度に依存して壁に対する距離△は、R−△4
内で液体が止まっているとみなすことができるように決
定することができる。
ためにはδは0.6mmである。所望の周波数領域およ
び所望の精度に依存して壁に対する距離△は、R−△4
内で液体が止まっているとみなすことができるように決
定することができる。
【0046】図5には水銀で満たされている球状容器1
内に電極対の好適な取り付けが略図的に示めされてい
る。x軸に沿って導電性外側被覆体2と、絶縁被覆体3
と、導電性ワイヤ4のコアとから成る同軸ケーブルが走
行している。外側被覆体2は外部から小さな距離△を介
して球内に突出している。中心ワイヤ4は球の中心近く
にまで進み、そこでその側部において、少量の絶縁体が
除去され、その結果その位置において内側ワイヤ4が水
銀に接触する。外側被覆体2はまた小さな距離△にわた
って水銀に接触し、その結果回路(4−水銀−2)が非
移動水銀を経て閉止される。本装置、即ち球1が回転す
ると、導体4は球を貫通する磁界内で移動し、したがっ
て起電力を発生する。これは磁界がz軸の方向に走行し
かつ装置が角速度ωによりこのまわりを回転する場合に
0.5Bωl2に等しい。
内に電極対の好適な取り付けが略図的に示めされてい
る。x軸に沿って導電性外側被覆体2と、絶縁被覆体3
と、導電性ワイヤ4のコアとから成る同軸ケーブルが走
行している。外側被覆体2は外部から小さな距離△を介
して球内に突出している。中心ワイヤ4は球の中心近く
にまで進み、そこでその側部において、少量の絶縁体が
除去され、その結果その位置において内側ワイヤ4が水
銀に接触する。外側被覆体2はまた小さな距離△にわた
って水銀に接触し、その結果回路(4−水銀−2)が非
移動水銀を経て閉止される。本装置、即ち球1が回転す
ると、導体4は球を貫通する磁界内で移動し、したがっ
て起電力を発生する。これは磁界がz軸の方向に走行し
かつ装置が角速度ωによりこのまわりを回転する場合に
0.5Bωl2に等しい。
【0047】完全な装置においてユニット2,3,4と
同様なユニットがy軸およびz軸に取り付けられてい
る。信号の合計はその場合に、x−y−z系におけるB
ベクトルの方向付けに関係なく、Bωl2に等しい。
同様なユニットがy軸およびz軸に取り付けられてい
る。信号の合計はその場合に、x−y−z系におけるB
ベクトルの方向付けに関係なく、Bωl2に等しい。
【0048】図6は磁界を同一方向を有する交番磁界に
変換することができる略図を示す。互いに垂直な軸x,
yおよびzにより示したピックアップ要素は変調器5,
6および7を介して増幅器8,9,10を制御し、そし
て水銀質量を通過する磁界を発生させるためのx′,
y′およびz′で示されるコイルを付勢する。
変換することができる略図を示す。互いに垂直な軸x,
yおよびzにより示したピックアップ要素は変調器5,
6および7を介して増幅器8,9,10を制御し、そし
て水銀質量を通過する磁界を発生させるためのx′,
y′およびz′で示されるコイルを付勢する。
【0049】最後に図7には本発明による完全な装置が
略示されている。符号16は磁気ピックアップを示し、
該ピックアップ16は可動系に固定して結合され、好ま
しくは指向性磁界、通常アース磁界が装置それ自体の部
品によって妨害されない位置に配置されている。さら
に、交流電流発生器17が存在し、3つの異なる座標方
向にピックアップ16によって確かめられる磁界強度に
依存して交流電流を変調する複数の変調器5,6および
7が存在する。
略示されている。符号16は磁気ピックアップを示し、
該ピックアップ16は可動系に固定して結合され、好ま
しくは指向性磁界、通常アース磁界が装置それ自体の部
品によって妨害されない位置に配置されている。さら
に、交流電流発生器17が存在し、3つの異なる座標方
向にピックアップ16によって確かめられる磁界強度に
依存して交流電流を変調する複数の変調器5,6および
7が存在する。
【0050】変調器5,6および7の励磁電流は、増幅
後に、3つの互いに垂直な励磁巻線18,19および2
0に供給され、そしてそれらに比例する電流が補正巻線
21,22および23に供給される。
後に、3つの互いに垂直な励磁巻線18,19および2
0に供給され、そしてそれらに比例する電流が補正巻線
21,22および23に供給される。
【0051】水銀1内に突出するセンサ37,38およ
び39は補正巻線21,22および23の球の外部まで
の領域にまっすぐな同軸ケーブルを介して接続される。
これからそれらは上方に変圧する補助変圧器27,28
および29の1次コイル24,25および26に接続さ
れ、その2次巻線はその巻線がほとんど1巻きのみを含
んでいる環状変圧器として好ましくは実施される付加変
圧器33の1次巻線30,31および32と接続されて
いる。
び39は補正巻線21,22および23の球の外部まで
の領域にまっすぐな同軸ケーブルを介して接続される。
これからそれらは上方に変圧する補助変圧器27,28
および29の1次コイル24,25および26に接続さ
れ、その2次巻線はその巻線がほとんど1巻きのみを含
んでいる環状変圧器として好ましくは実施される付加変
圧器33の1次巻線30,31および32と接続されて
いる。
【0052】帯域フィルタ34を介して付加変圧器の2
次巻線は位相敏感復調器35に接続され、該復調器35
はその位相指示を励磁電流から引き出された電圧がそれ
に供給される部材36から受信する。
次巻線は位相敏感復調器35に接続され、該復調器35
はその位相指示を励磁電流から引き出された電圧がそれ
に供給される部材36から受信する。
【0053】回転によって発生される測定電圧が磁界の
強さに比例しかつ導体の考え得るピックアップ電圧が磁
界の第1導関数に比例するため、位相敏感復調器35は
発生された交番磁界からピックアップされた妨害信号を
除去するために非常に有効な手段である。
強さに比例しかつ導体の考え得るピックアップ電圧が磁
界の第1導関数に比例するため、位相敏感復調器35は
発生された交番磁界からピックアップされた妨害信号を
除去するために非常に有効な手段である。
【0054】異なる周波数を有する付勢磁界の使用は、
磁界が明細書の前文に記載されたアール・イー・ウエー
バーの報告により公知の技術による場合であるような装
置に固定して接続される本発明の用途が使用される場合
に重要である。その場合に3つの別個の互いに垂直な信
号間で識別することができそして前記報告に記載された
ような3つの別個の互いに垂直に取り付けられた装置よ
り全体においてかなり簡単である装置により移動する3
つの軸のまわりの角速度を測定する装置が得られる。
磁界が明細書の前文に記載されたアール・イー・ウエー
バーの報告により公知の技術による場合であるような装
置に固定して接続される本発明の用途が使用される場合
に重要である。その場合に3つの別個の互いに垂直な信
号間で識別することができそして前記報告に記載された
ような3つの別個の互いに垂直に取り付けられた装置よ
り全体においてかなり簡単である装置により移動する3
つの軸のまわりの角速度を測定する装置が得られる。
【0055】励磁コイル18,19,20および補正コ
イル21,22,23の組み合わせは励磁巻線の内部に
かつ補正巻線の外部に均一磁界、磁界ゼロの獲得を可能
にする。これは励磁巻線によって発生される磁界から導
き、補正巻線が存在しないならば、とくに測定されるべ
き角速度の低い周波数において、重大な妨害を形成する
かも知れない電圧のピックアップを阻止する。
イル21,22,23の組み合わせは励磁巻線の内部に
かつ補正巻線の外部に均一磁界、磁界ゼロの獲得を可能
にする。これは励磁巻線によって発生される磁界から導
き、補正巻線が存在しないならば、とくに測定されるべ
き角速度の低い周波数において、重大な妨害を形成する
かも知れない電圧のピックアップを阻止する。
【0056】
【発明の効果】以上のごとく、本発明は、ほぼ均一な磁
界がそれを貫通する導電性慣性質量を備え、その質量が
可動装置に対して回転可能であるがそれにたいして並進
して固定して接続され、それとともに少なくとも1対の
電極が前記質量に接触し、それらの電極が前記可動装置
に固定して接続されかつ距離、電極ベクトルによって離
して置かれそして導体によって受信装置に接続される可
動装置用の角速度センサにおいて、前記磁界が前記可動
装置の空間における角度位置に関係なしに空間において
方向を有するようにしたので、装置の方向付けから独立
して、この独立方向のまわりの装置のつの角度が決定さ
れ、それはより低いサンプリング速度で十分でるという
利点を有する角速度センサを提供することができる。
界がそれを貫通する導電性慣性質量を備え、その質量が
可動装置に対して回転可能であるがそれにたいして並進
して固定して接続され、それとともに少なくとも1対の
電極が前記質量に接触し、それらの電極が前記可動装置
に固定して接続されかつ距離、電極ベクトルによって離
して置かれそして導体によって受信装置に接続される可
動装置用の角速度センサにおいて、前記磁界が前記可動
装置の空間における角度位置に関係なしに空間において
方向を有するようにしたので、装置の方向付けから独立
して、この独立方向のまわりの装置のつの角度が決定さ
れ、それはより低いサンプリング速度で十分でるという
利点を有する角速度センサを提供することができる。
【図1】回転を説明する略図。
【図2】回転を説明する略図。
【図3】ベクトル図。
【図4】振動球内の液体の速度分布を示す略図。
【図5】単一電極対の位置を示す略図。
【図6】外部磁界の方向による磁界の発生を説明する略
図。
図。
【図7】本発明による完全な装置を示す略図。
1 液体慣性質量 2 電極 4 電極 34 帯域フィルタ 35 位相感知復調器 36 要素 37 センサ(電極) 38 センサ(電極) 39 センサ(電極) x,y,z 磁気プローブ x,′y′,z′ 磁気付勢手段
Claims (12)
- 【請求項1】 可動装置にはほぼ均一な磁界が貫通する
導電性慣性質量(1)を備え、その質量を可動装置に対
して回転可能としてあるが、それにたいして並進的に接
続させ、少なくとも1対の電極(4,2)を質量に接触
し、それらの電極を可動装置に固定して接続し且つ一定
の距離だけ電極ベクトルから離して配置し、そして導体
によって受信装置に接続させ、磁界には可動装置の空間
における角度位置に関係なしに空間において方向を備え
たことを特徴とする角速度センサ。 - 【請求項2】 ともに3次元空間の基部を形成する3つ
またはそれ以上の電極対(37,38,39)を含むこ
とを特徴とする請求項1に記載の角速度センサ。 - 【請求項3】 3つの電極対があり、それらのベクトル
が互いに垂直であることを特徴とする請求項2に記載の
角速度センサ。 - 【請求項4】 慣性質量が球状容器内の液体からなるこ
とを特徴とする請求項1,2または3のいずれか1項に
記載の角速度センサ。 - 【請求項5】 液体を水銀としたことを特徴とする請求
項4に記載の角速度センサ。 - 【請求項6】 各対の電極の一方(4)を球の中心の近
くに位置させ、他方を球の壁の近くに位置させたことを
特徴とする請求項3,4または5のいずれか1項に記載
の角速度センサ。 - 【請求項7】 導電性液体質量を備え、その質量を可動
装置に対して回転可能にしてあるがそれにたいして並進
的に接続し、磁界を発生するための部材(x′,y′,
z′)を可動装置と少なくとも1つの電極対に固定し、
電極対の電極を一定の距離だけ電極ベクトルから空間に
おいて離して配置し、液体質量を球の形状にし、少なく
とも3つの電極対(37,38,39)を存在させ、各
対について一方の電極を球の中心近くに且つ他方を球の
壁の近くに配置したことを特徴とする角速度センサ。 - 【請求項8】 電極が同一形状を有しそして手段(3
3,34,35,36)が各電極対の電極間の電位差を
スカラー的に付加するように設けられることを特徴とす
る請求項3乃至請求項7のいずれか1項に記載の角速度
センサ。 - 【請求項9】 磁界がアース磁界の方向を有することを
特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載
の角速度センサ。 - 【請求項10】 可動装置がアース磁界の3つの互いに
垂直な成分を測定するための磁気プローブ(x,y,
z)に固定して接続されそして角速度センサがアース磁
界と同一の方向を有する慣性質量に磁界を発生するため
の磁気付勢手段(x′,y′,z′)を備えることを特
徴とする請求項9に記載の角速度センサ。 - 【請求項11】 発生された磁界が交番磁界であること
を特徴とする請求項7または請求項10に記載の角速度
センサ。 - 【請求項12】 変圧器の1次巻線に電極を接続する導
体は測定装置ならびにこの1次巻線において同軸に実現
されることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいず
れか1項に記載の角速度センサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9000163A NL9000163A (nl) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Hoeksnelheidsmeter in combinatie met hoekstand uit magneetveld. |
NL9000163 | 1990-01-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0755472A true JPH0755472A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=19856466
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3006545A Pending JPH0755472A (ja) | 1990-01-23 | 1991-01-23 | 角速度センサ |
JP3006546A Pending JPH07120486A (ja) | 1990-01-23 | 1991-01-23 | 予定空間における磁界発生装置 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3006546A Pending JPH07120486A (ja) | 1990-01-23 | 1991-01-23 | 予定空間における磁界発生装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5237872A (ja) |
EP (2) | EP0445441A1 (ja) |
JP (2) | JPH0755472A (ja) |
NL (1) | NL9000163A (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5477470A (en) * | 1994-06-20 | 1995-12-19 | Lewis; W. Stan | Real-time digital orientation device |
US5517430A (en) * | 1994-06-20 | 1996-05-14 | Directional Robotics Research, Inc. | Real-time digital orientation device |
DE19854603A1 (de) * | 1998-11-26 | 2000-05-31 | Borucu Cafer | Drehzahl- und Drehschwingungsmeßgerät |
US20030150268A1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Ball Semiconductor, Inc. | System and method for reducing electric discharge breakdown in electrostatically levitated MEMS devices |
KR100500662B1 (ko) * | 2003-12-27 | 2005-07-12 | 한국전자통신연구원 | 트랜스포머를 이용한 전기장/자기장 발생 장치 |
US7868610B2 (en) * | 2006-06-09 | 2011-01-11 | The Regents Of The University Of California | Angular motion tracking sensor |
US8423487B1 (en) * | 2010-08-11 | 2013-04-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Machine learning approach to wave height prediction |
US8434371B2 (en) | 2010-10-14 | 2013-05-07 | Brickhouse Innovations, Llc | Electromagnetic fluid velocity sensor with adjustable electrodes |
US9300409B1 (en) * | 2011-08-01 | 2016-03-29 | eentec, LLC | Rotational electrochemical seismometer using magnetohydrodynamic technology and related methods |
US9581444B2 (en) | 2015-06-29 | 2017-02-28 | International Business Machines Corporation | Electronic roll pitch and yaw sensor using conductive fluid |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2785376A (en) * | 1955-03-04 | 1957-03-12 | Hazeltine Research Inc | Apparatus for utilizing the earth's magnetic field to indicate aircraft velocity |
US3176520A (en) * | 1960-09-12 | 1965-04-06 | Honeywell Inc | Angular accelerometer |
US3238787A (en) * | 1960-12-01 | 1966-03-08 | Gen Precision Inc | Angular accelerometer equipped with mercury filled rotor |
US3389333A (en) * | 1964-02-10 | 1968-06-18 | Sperry Rand Corp | Control system for maintaining a desired magnetic field in a given space |
US3359806A (en) * | 1965-05-03 | 1967-12-26 | Northrop Corp | Rate sensor |
GB1219890A (en) * | 1968-01-08 | 1971-01-20 | Harry Hirsch Herman Jr | Improvements in or relating to gyroscopic devices |
FR2031376A1 (ja) * | 1969-02-18 | 1970-11-20 | Compteurs Comp D | |
US4015471A (en) * | 1975-11-18 | 1977-04-05 | Marsh-Mcbirney, Inc. | Spherical electromagnetic water current velocity sensor with protruding electrodes |
US4188576A (en) * | 1978-09-11 | 1980-02-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Angular rate sensor |
US4270387A (en) * | 1979-04-30 | 1981-06-02 | The Singer Company | Drift compensated gyroscope |
FR2462710A1 (fr) * | 1979-07-27 | 1981-02-13 | Anvar | Procedes et dispositifs pour mesurer localement des vitesses instantanees d'un fluide electroconducteur, notamment d'un metal fondu |
DE3132933C2 (de) * | 1981-08-20 | 1984-09-06 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Bestimmung der Wicklungsströme in magnetischen Eigenschutz (MES)-Anlagen |
AU579530B2 (en) * | 1984-07-06 | 1988-11-24 | Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Magnetic structure for NMR applications and the like |
US4737716A (en) * | 1986-02-06 | 1988-04-12 | General Electric Company | Self-shielded gradient coils for nuclear magnetic resonance imaging |
-
1990
- 1990-01-23 NL NL9000163A patent/NL9000163A/nl not_active Application Discontinuation
- 1990-12-21 EP EP90203442A patent/EP0445441A1/en not_active Withdrawn
- 1990-12-21 EP EP19900203443 patent/EP0446496A3/en not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-01-23 JP JP3006545A patent/JPH0755472A/ja active Pending
- 1991-01-23 JP JP3006546A patent/JPH07120486A/ja active Pending
- 1991-01-23 US US07/644,584 patent/US5237872A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0446496A2 (en) | 1991-09-18 |
JPH07120486A (ja) | 1995-05-12 |
US5237872A (en) | 1993-08-24 |
EP0445441A1 (en) | 1991-09-11 |
NL9000163A (nl) | 1991-08-16 |
EP0446496A3 (en) | 1991-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4812812A (en) | Apparatus and method for determining the position and orientation of a remote object | |
US20080068010A1 (en) | Fluxgate | |
US2806295A (en) | Electrical borehole surveying device | |
US3840726A (en) | Position locator | |
JPH0755472A (ja) | 角速度センサ | |
JP2698805B2 (ja) | 磁界の強度及び方向を決定するための装置、並びに該装置の使用法 | |
US4439732A (en) | Electrically balanced fluxgate gradiometers | |
US3421227A (en) | Two axis level detector | |
US3252340A (en) | Gyroscopic apparatus | |
US3696674A (en) | Electromagentic flowmeter apparatus | |
US3924261A (en) | Displacement detector using magnetometer sensor | |
US3873914A (en) | Flux valve apparatus for sensing both horizontal and vertical components of an ambient magnetic field | |
US3295379A (en) | Spherically symmetric gyro | |
US2542018A (en) | Compass | |
JPS6345043B2 (ja) | ||
US3618399A (en) | Angular rate sensor | |
Halverson et al. | Torque on a spinning hollow sphere in a uniform magnetic field | |
JPH0615974B2 (ja) | 角速度センサ装置 | |
US5430380A (en) | Sensor for locating objects in the sea having a conductive shell to inject electric current into the sea and a sensor coil in the shell | |
US3097535A (en) | Transducing and control systems | |
SU896378A1 (ru) | Способ измерени линейных и угловых перемещений плоских электропровод щих объектов | |
JPH0318712A (ja) | 地磁気方位センサ | |
JPH09229683A (ja) | 傾斜検出装置 | |
SU666483A1 (ru) | Двухстепенный акселерометр | |
US3391579A (en) | Extremely sensitive pendulous accelerometer |