JPS5952365B2 - 角度測定又は加速度測定に使用できる測定装置 - Google Patents
角度測定又は加速度測定に使用できる測定装置Info
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- JPS5952365B2 JPS5952365B2 JP51021069A JP2106976A JPS5952365B2 JP S5952365 B2 JPS5952365 B2 JP S5952365B2 JP 51021069 A JP51021069 A JP 51021069A JP 2106976 A JP2106976 A JP 2106976A JP S5952365 B2 JPS5952365 B2 JP S5952365B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
- G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
- G01V1/181—Geophones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
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-
- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、角度測定又は加速度測定に使用される測定装
置に関するものである。
置に関するものである。
従来、物体の傾きの角度或は加速度を測定する装置とし
て、構造簡易にして、振動、衝撃及び温度変化に対して
も高測定精度を維持でき、しかも広い測定範囲を有する
測定装置の出現が望まれていた。
て、構造簡易にして、振動、衝撃及び温度変化に対して
も高測定精度を維持でき、しかも広い測定範囲を有する
測定装置の出現が望まれていた。
本発明の目的は、斯かる点に艦みてなされたものであり
、構造簡易にして、振動、衝撃及び温度変化に対しても
高測定精度を維持でき、しかも小角度の測定及び０゜か
ら１８０゜又は３６０゜にわたる全角度域の測定が可能
、且つ加速度の測定にも使用可能な測定装置を提供する
ことにある。
、構造簡易にして、振動、衝撃及び温度変化に対しても
高測定精度を維持でき、しかも小角度の測定及び０゜か
ら１８０゜又は３６０゜にわたる全角度域の測定が可能
、且つ加速度の測定にも使用可能な測定装置を提供する
ことにある。
すなわち、本発明の第１の発明は、固定素子と、該固定
素子に互いに間隔をあけて対向するように支持された第
１及び第２の固定電極と、該両固定電極に交流電圧を印
加する電源と、周縁部で支持されて前記両固定電極間に
架設され、重力又は慣性力により該両固定電極のいずれ
か一方に向け変形され、該変形により該両固定電極に対
して変位する可動電極を備えた可撓体と、前記可動電極
の変位の量に応じて該可動電極に発生する電圧に基づく
測定値を表示する手段とを備えたことを特徴とする角度
測定又は加速度測定に使用される測定装置を提供するも
のである。
素子に互いに間隔をあけて対向するように支持された第
１及び第２の固定電極と、該両固定電極に交流電圧を印
加する電源と、周縁部で支持されて前記両固定電極間に
架設され、重力又は慣性力により該両固定電極のいずれ
か一方に向け変形され、該変形により該両固定電極に対
して変位する可動電極を備えた可撓体と、前記可動電極
の変位の量に応じて該可動電極に発生する電圧に基づく
測定値を表示する手段とを備えたことを特徴とする角度
測定又は加速度測定に使用される測定装置を提供するも
のである。
本発明の第２の発明は、上記の第１の発明の装置におい
て、前記可撓体に開孔が設けられ、前記固定素子に支持
された非導電性の棒が該開孔を貫通していることを特徴
とする装置を提供するものである。
て、前記可撓体に開孔が設けられ、前記固定素子に支持
された非導電性の棒が該開孔を貫通していることを特徴
とする装置を提供するものである。
本発明の第３の発明は、固定素子と、該固定素子に互い
に間隔をあけて対向するように支持された第１及び第２
の固定電極ど、該両固定電極に交流電圧を印加すると共
に前記交流電圧に重畳して直流電圧を印加する電源と、
周縁部で支持されて前記両固定電極間に架設され、重力
又は慣性力により該両固定電極のいずれか一方に向け変
形を生じさせようとする偏倚力を受ける可撓体にして可
動電極を備えた該可撓体と、前記偏倚力に抗して該可動
電極が零位置に保持されるように前記固定電極に対する
直流電圧を制御する制御手段と、前記直流電圧に基づい
て測定値を表示する手段とを備えたことを特徴とする角
度測定又は加速度測定に使用できる測定装置を提供する
ものである。
に間隔をあけて対向するように支持された第１及び第２
の固定電極ど、該両固定電極に交流電圧を印加すると共
に前記交流電圧に重畳して直流電圧を印加する電源と、
周縁部で支持されて前記両固定電極間に架設され、重力
又は慣性力により該両固定電極のいずれか一方に向け変
形を生じさせようとする偏倚力を受ける可撓体にして可
動電極を備えた該可撓体と、前記偏倚力に抗して該可動
電極が零位置に保持されるように前記固定電極に対する
直流電圧を制御する制御手段と、前記直流電圧に基づい
て測定値を表示する手段とを備えたことを特徴とする角
度測定又は加速度測定に使用できる測定装置を提供する
ものである。
そして本発明の第４の発明は、上記第３の発明の装置に
おいて、更に前記可動電極に直流電圧を印加する電源を
備えたことを特徴とする装置を提供するものである。上
記第１から第４の発明は、いずれも、２つの固定電極間
に可動電極を備えた可撓体を配置して、該可撓体、換言
すれば該可動電極が重力又は慣性力によりいずれかの固
定電極に対し偏倚力を受けるようにし、これを電気的に
とらえるようにしたので、構造簡単にして、振動、衝撃
及び温度変化に対しても高測定精度を維持でき、しかも
物体の傾きの小角度の測定及び０゜から１８０゜又は３
６０゜にわたる広角度域の当該角度測定が可能な、且つ
加速度の測定にも使用可能な角度測定、又は加速度測定
に使用される測定装置を提供できる利点がある。
おいて、更に前記可動電極に直流電圧を印加する電源を
備えたことを特徴とする装置を提供するものである。上
記第１から第４の発明は、いずれも、２つの固定電極間
に可動電極を備えた可撓体を配置して、該可撓体、換言
すれば該可動電極が重力又は慣性力によりいずれかの固
定電極に対し偏倚力を受けるようにし、これを電気的に
とらえるようにしたので、構造簡単にして、振動、衝撃
及び温度変化に対しても高測定精度を維持でき、しかも
物体の傾きの小角度の測定及び０゜から１８０゜又は３
６０゜にわたる広角度域の当該角度測定が可能な、且つ
加速度の測定にも使用可能な角度測定、又は加速度測定
に使用される測定装置を提供できる利点がある。
本発明の好ましい実施態様に於ては、前記可撓体は、そ
の周縁部にて固定保持され、中央部に可動電極を備えた
メンブレン状のものとすることができ、メンブレン中央
部は、固定されたメンブレン縁部とその周囲の２又は３
以上の位置に於てのみ連絡されている。
の周縁部にて固定保持され、中央部に可動電極を備えた
メンブレン状のものとすることができ、メンブレン中央
部は、固定されたメンブレン縁部とその周囲の２又は３
以上の位置に於てのみ連絡されている。
メンブレンは円形であることが好ましく、メンブレン中
央部は、その周囲に平行に走るスリツトによりメンブレ
ン縁部から離されている。従つて、各スリツト間に残る
ブリツジ（若しくはウエブ）部分がメンブレン縁部に対
する連絡部を形成する。更に又、複数個の同心円上に位
置するとともにメンブレン円周方向に交互に位置をずら
して配置されたスリツトを備えていても良い。従つてこ
の場合には、メンブレン中央部の変位は、非常に僅かな
スプリングカにのみ抗するだけである。前記可撓体の両
側には、それぞれ外部から密閉された室を形成して、こ
の中にガスや液体を入れることができるようにし、これ
によつて、可撓体の不必要な振動を抑制するようにする
ことが好ましい。
央部は、その周囲に平行に走るスリツトによりメンブレ
ン縁部から離されている。従つて、各スリツト間に残る
ブリツジ（若しくはウエブ）部分がメンブレン縁部に対
する連絡部を形成する。更に又、複数個の同心円上に位
置するとともにメンブレン円周方向に交互に位置をずら
して配置されたスリツトを備えていても良い。従つてこ
の場合には、メンブレン中央部の変位は、非常に僅かな
スプリングカにのみ抗するだけである。前記可撓体の両
側には、それぞれ外部から密閉された室を形成して、こ
の中にガスや液体を入れることができるようにし、これ
によつて、可撓体の不必要な振動を抑制するようにする
ことが好ましい。
この場合、可撓体に流体通適用の少なくとも１個の開口
部を設けておく。可撓体が前記スリツトを有するメンブ
レンの場合、前記スリツトは出来るだく細く形成されて
いることが好ましい。何故ならば、メンブレンとこれに
隣接する固定素子間に封入されたガス又は液体がメンブ
レンの変形に際してスリツトを通つてメンブレンの一方
側から他方側に流れる場合に、振動又は衝撃に抗しての
これ等のガス又は液体による大きな衝撃又は減衰作用を
得るためである。メンブレンの平面方向の緩衝又は減衰
作用は、メンブレンに直角な方向のフランジ部により達
成されるか、又は固定素子に固定保持され且つメンブレ
ンの開孔を通る棒により達成される。本発明装置が水準
器又は平面計の如く水平又は垂直から極く僅かに外れた
物体の傾き角度の測定の為に使用される場合には、該装
置は次の様に構成される。
部を設けておく。可撓体が前記スリツトを有するメンブ
レンの場合、前記スリツトは出来るだく細く形成されて
いることが好ましい。何故ならば、メンブレンとこれに
隣接する固定素子間に封入されたガス又は液体がメンブ
レンの変形に際してスリツトを通つてメンブレンの一方
側から他方側に流れる場合に、振動又は衝撃に抗しての
これ等のガス又は液体による大きな衝撃又は減衰作用を
得るためである。メンブレンの平面方向の緩衝又は減衰
作用は、メンブレンに直角な方向のフランジ部により達
成されるか、又は固定素子に固定保持され且つメンブレ
ンの開孔を通る棒により達成される。本発明装置が水準
器又は平面計の如く水平又は垂直から極く僅かに外れた
物体の傾き角度の測定の為に使用される場合には、該装
置は次の様に構成される。
固定素子に互いに間隔をあけて対向する２個の固定電極
に交流電圧を印加し、該両固定電極間に可撓体に架設す
る。可撓体の可動電極は測定値トランスデユーサ一と電
気的に結合され、該トランスデユーサ一は可動電極の変
位に際し出現する電圧を電気信号に変換させる。この場
合測定値トランスデユーサ一は、この信号を表示の為に
受けるインデイケータ一と電気的に接続されている。０
゜から１８０゜又は３６０゜までの全角度域に於ける角
度測定の為には、本発明装置は次の如き構成としても良
い。
に交流電圧を印加し、該両固定電極間に可撓体に架設す
る。可撓体の可動電極は測定値トランスデユーサ一と電
気的に結合され、該トランスデユーサ一は可動電極の変
位に際し出現する電圧を電気信号に変換させる。この場
合測定値トランスデユーサ一は、この信号を表示の為に
受けるインデイケータ一と電気的に接続されている。０
゜から１８０゜又は３６０゜までの全角度域に於ける角
度測定の為には、本発明装置は次の如き構成としても良
い。
即ち、固定電極に印加された交流電圧に直流電圧を重畳
する。この場合、直流電圧用制御手段と可動電極との間
には電気的接続が形成され、可動電極に生ずる交流電圧
に依存して直流電圧は制御され、可動電極は後述するそ
の零位置に保持されるようにされる。他の実施態様に於
ては、可動電極は直流電圧を印加され、角度が零、即ち
可動電極に重力或いは慣性力が全く作用していない場合
には、直流電圧により可動電極に生ずる静電的な力は、
固定電極の直流電圧に基く静電的な力と平衡する。この
様にして、可動電極には静電的なバイアスが保持される
。本発明装置による測定は重力のみならず慣性力にも応
じてなされるので、本発明装置は、加速度測定にも使用
され得る。
する。この場合、直流電圧用制御手段と可動電極との間
には電気的接続が形成され、可動電極に生ずる交流電圧
に依存して直流電圧は制御され、可動電極は後述するそ
の零位置に保持されるようにされる。他の実施態様に於
ては、可動電極は直流電圧を印加され、角度が零、即ち
可動電極に重力或いは慣性力が全く作用していない場合
には、直流電圧により可動電極に生ずる静電的な力は、
固定電極の直流電圧に基く静電的な力と平衡する。この
様にして、可動電極には静電的なバイアスが保持される
。本発明装置による測定は重力のみならず慣性力にも応
じてなされるので、本発明装置は、加速度測定にも使用
され得る。
この為には、角度表示は、或るフアクタ一により加速度
値に換算されるか、又は角度スケールに代えて或いは角
度スケールに加えて表示機構に加速度値表示用スケール
を設ける。以下に本発明を添附図面に示す実施例により
、更に詳細に説明する。
値に換算されるか、又は角度スケールに代えて或いは角
度スケールに加えて表示機構に加速度値表示用スケール
を設ける。以下に本発明を添附図面に示す実施例により
、更に詳細に説明する。
第１図乃至第３図は可撓体と固定素子との間の配置の例
を示すものである。
を示すものである。
２個の固定電極２０，２１のそれぞれを対向するように
保持する２個の固定素子２，３；４，５；６，７は、可
撓体］を囲んでおり、第１図及び第２図に示す実施態様
に於ては、可撓体１の周縁部８は固定素子から突出する
縁部９，１０間に保持されている。
保持する２個の固定素子２，３；４，５；６，７は、可
撓体］を囲んでおり、第１図及び第２図に示す実施態様
に於ては、可撓体１の周縁部８は固定素子から突出する
縁部９，１０間に保持されている。
第３図に示す実施態様に於ては、固定素子６，７の縁部
と可撓体１の周縁部との間には、シーリングリング１１
，１２が挿入されているので、メンブレン形状の可撓体
１の両側には、外部から閉じられた室１３及び１４が形
成されている。第１図乃至第３図の構成に於て、最終的
な構成は、両電極を相互に押し付けることにより得られ
る。その際、大きな振動によるずれを防止するとともに
完全に密封する為に、接着剤、例えばエポキシ樹脂を使
用しても良い。例えば接着剤の熱膨脹による固定素子の
位置変化を防止する為、接着剤塗布後、これにスプリン
グバイアスを掛けても良い。この為には、装置を囲む通
常のクランプ機構（図示せず）を利用しても良い。概略
的にのみ示されている固定素子２〜７に於ては、周縁部
の周囲に一定間隔で分配された例えば３個の孔（図示せ
ず）が設けられており、これ等にはメンブレン形状の可
撓体１から外側に曲げられた突出部１５，１６，１７が
嵌合するので、可撓体１は固定素子に対し心合せされる
。固定素子の中心には、固定素子の固定電極２０，２１
の電気的ターミナル１８，１９への接続を行なう為、孔
が更に設けられている。この孔は、電気的ターミナル１
８，１９を通して後、適当なシーリング材により閉じら
れる。固定素子及び可撓体としては、温度の影響下にも
膨脹を生じない、例えばインバー（ＩＮＶＡＲ）又は非
熱膨脹型の特殊石英を使用し、これに導電層としての電
極プレートを蒸着させることが出来る。同じ材質を使用
した場合には、異なる熱膨脹係数に起因するひずみ及び
変形は生じないが、電気的不良導体を選択すべきである
。第４図は、メンブレンとして形成され、その周縁に平
行して同心的且つ一定間隔で相並んで設けられたスリツ
ト２２，２３，２４を備えた円形可撓体１を示す。
と可撓体１の周縁部との間には、シーリングリング１１
，１２が挿入されているので、メンブレン形状の可撓体
１の両側には、外部から閉じられた室１３及び１４が形
成されている。第１図乃至第３図の構成に於て、最終的
な構成は、両電極を相互に押し付けることにより得られ
る。その際、大きな振動によるずれを防止するとともに
完全に密封する為に、接着剤、例えばエポキシ樹脂を使
用しても良い。例えば接着剤の熱膨脹による固定素子の
位置変化を防止する為、接着剤塗布後、これにスプリン
グバイアスを掛けても良い。この為には、装置を囲む通
常のクランプ機構（図示せず）を利用しても良い。概略
的にのみ示されている固定素子２〜７に於ては、周縁部
の周囲に一定間隔で分配された例えば３個の孔（図示せ
ず）が設けられており、これ等にはメンブレン形状の可
撓体１から外側に曲げられた突出部１５，１６，１７が
嵌合するので、可撓体１は固定素子に対し心合せされる
。固定素子の中心には、固定素子の固定電極２０，２１
の電気的ターミナル１８，１９への接続を行なう為、孔
が更に設けられている。この孔は、電気的ターミナル１
８，１９を通して後、適当なシーリング材により閉じら
れる。固定素子及び可撓体としては、温度の影響下にも
膨脹を生じない、例えばインバー（ＩＮＶＡＲ）又は非
熱膨脹型の特殊石英を使用し、これに導電層としての電
極プレートを蒸着させることが出来る。同じ材質を使用
した場合には、異なる熱膨脹係数に起因するひずみ及び
変形は生じないが、電気的不良導体を選択すべきである
。第４図は、メンブレンとして形成され、その周縁に平
行して同心的且つ一定間隔で相並んで設けられたスリツ
ト２２，２３，２４を備えた円形可撓体１を示す。
これ等スリツトはメンブレンの強度を低下せしめるので
、可動電極２５が取付けられている中央部は非常にわず
かな力でメンブレン平面から曲がる。互に平行なスリツ
ト２２，２３，２４は、円周方向に互に位置がずれてい
るので、スリツト２３の中央部分に於て２個のスリツト
間にはブリツジ部２６が向き合つている。本発明装置の
測定原理は、可動電極２５と固定電極２０，２１とが重
力又は慣性力の影響下にその中立若しくは零位置から転
位した場合に、両者間に於て生ずる容量変化に依存する
ものである。角度測定に際ｔ、可動電極の平面が正確に
垂直に位置する場合にこれを零位置とする。零位置から
の僅かな変位に際しては、第５図及び第６図に関連して
後述する如く、該電極内には測定情報として利用される
電圧が生ずる。両固定電極２０，２１は交流電圧（ＵＯ
）を発生する交流電源２７が接続されているので、固定
電極２０，２１には、振幅及び凋波数は等しいが１８０
゜の位相ずれを伴う電圧が生ずる。
、可動電極２５が取付けられている中央部は非常にわず
かな力でメンブレン平面から曲がる。互に平行なスリツ
ト２２，２３，２４は、円周方向に互に位置がずれてい
るので、スリツト２３の中央部分に於て２個のスリツト
間にはブリツジ部２６が向き合つている。本発明装置の
測定原理は、可動電極２５と固定電極２０，２１とが重
力又は慣性力の影響下にその中立若しくは零位置から転
位した場合に、両者間に於て生ずる容量変化に依存する
ものである。角度測定に際ｔ、可動電極の平面が正確に
垂直に位置する場合にこれを零位置とする。零位置から
の僅かな変位に際しては、第５図及び第６図に関連して
後述する如く、該電極内には測定情報として利用される
電圧が生ずる。両固定電極２０，２１は交流電圧（ＵＯ
）を発生する交流電源２７が接続されているので、固定
電極２０，２１には、振幅及び凋波数は等しいが１８０
゜の位相ずれを伴う電圧が生ずる。
かくて可動電極２５が正確に固定電極２０，２１間の中
央（零位置）に位置する場合には、可撓体１の電極２５
に働く電圧は相互に相殺し合う。重力又は慣性力の影響
下に可動電極２５がその零位置から外れた場合は、電極
と固定電極間の容量変化により可動電極には交流電圧Ｕ
Ｌが生ずる。可動電極２５は測定値トランスデユーサ一
２８と電気的に接続されている。該トランスデユスーサ
一内に於て、この交流電圧Ｕ１が、インデイケータ一（
図示せず）のための表示用信号値ＵＡに変換される。装
置の位置の角度変化に起因して出現する電気容量変化を
数学的に計算することにより、角度のサイン値が角度の
大きさに十分近似的に等しい様な小さな角度領域に於て
は、電圧Ｕ，は角度変”化に比例することが容易に説明
される。第５図に対応する回路構造を有する本発明装置
の実施例は、従つて垂直又は水平からの極く僅かの角度
変化（例えば水準器の如き装置に於ける角度変化）を測
定する為に特に適している。この為に、第１図乃至第３
図に対応する装置は、例えば、メンブレン形状の可撓体
１の平面に対し正確に垂直又は平行に置かれたプロツク
内に埋め込まれる。第６図に対応する電気回路を備えた
装置に於ては、０゜から１８０゜又は３６０゜までの全
角度域に於てより高い正確度を有する角度測定を行ない
得る。何故ならば、これ等の実施態様に於ては、可動電
極２５の本質的な変位は生じないからである。変位は、
電圧ＵＬに従つて制御され且つ交流電圧Ｕ。に重畳して
固定電極２０，２］に印加される直流電圧Ｕｌ，Ｕ２に
より妨げられる。即ち、可動電極２５は、制御された直
流電圧により生ずる静電力によりそれ自体に作用する力
に抗して零位置に保持される。第５図に関連してすでに
述べたと同様にして、固定電極２０，２１に与えられる
交流電圧Ｕ。により、可動電極２５の変位に際しては、
交流電圧Ｕ，が生ずる。しかしながらこの交流電圧は、
制御手段２９に与えられ、該制御手段は、可動電極２５
が再びその零位置に戻るまで或いは交流電圧Ｕ，が零に
減少するまで、直流電圧Ｕｌ，Ｕ２を直流電源３０によ
り制御する。この為には、可動電極２５に働き且つ角度
変化により与えられる力の大きさに対応して、多かれ少
なかれ大きな直流電圧Ｕｌ，Ｕ２が必要なので、電圧Ｕ
ｌ，Ｕ２の大きさを角度若しくは慣性力の直接表示用イ
ンデイケイタ一に導くことが出来る。数学的計算により
、第６図に示す実施態様に於ては、測定さるべき角度の
サイン値は〔Ｕ￥−Ｕ？〕に比例することが容易に証明
され得る。可動電極２５に補助的に直流電圧を与えるこ
とも出来るが、この場合には、重力又は慣性力が可動電
極２５に何ら作用しなかつたが如く、上記直流電圧によ
り生ぜしめられた静電力は、固定電極２０，２１に於て
対応する直流電圧により相殺される。この様にして、可
動電極２５の電圧と固定，電極２０，２１の電圧との間
には、より大きな差異が生じ、これはより高い測定精度
及び可動電極の雰位置へのより迅速な復帰を可能ならし
める。可動電極２５の零位置への復帰速度、従つて装置
の測定効率は、既述のメンブレン中の開孔に加えて或い
はこれに代えて、電磁的に制御手段２９の制御速度を調
整することによつても、影響され得る。この実施態様に
於ては、可動電極２５は、真空空間に設置することが好
ましい。例えば装置に於て生ずる振動に対する可撓体の
機械的減衰は、可撓体１の平面に直角の方向に狭いスリ
ツト２２，２３，２４により行なわれる。
央（零位置）に位置する場合には、可撓体１の電極２５
に働く電圧は相互に相殺し合う。重力又は慣性力の影響
下に可動電極２５がその零位置から外れた場合は、電極
と固定電極間の容量変化により可動電極には交流電圧Ｕ
Ｌが生ずる。可動電極２５は測定値トランスデユーサ一
２８と電気的に接続されている。該トランスデユスーサ
一内に於て、この交流電圧Ｕ１が、インデイケータ一（
図示せず）のための表示用信号値ＵＡに変換される。装
置の位置の角度変化に起因して出現する電気容量変化を
数学的に計算することにより、角度のサイン値が角度の
大きさに十分近似的に等しい様な小さな角度領域に於て
は、電圧Ｕ，は角度変”化に比例することが容易に説明
される。第５図に対応する回路構造を有する本発明装置
の実施例は、従つて垂直又は水平からの極く僅かの角度
変化（例えば水準器の如き装置に於ける角度変化）を測
定する為に特に適している。この為に、第１図乃至第３
図に対応する装置は、例えば、メンブレン形状の可撓体
１の平面に対し正確に垂直又は平行に置かれたプロツク
内に埋め込まれる。第６図に対応する電気回路を備えた
装置に於ては、０゜から１８０゜又は３６０゜までの全
角度域に於てより高い正確度を有する角度測定を行ない
得る。何故ならば、これ等の実施態様に於ては、可動電
極２５の本質的な変位は生じないからである。変位は、
電圧ＵＬに従つて制御され且つ交流電圧Ｕ。に重畳して
固定電極２０，２］に印加される直流電圧Ｕｌ，Ｕ２に
より妨げられる。即ち、可動電極２５は、制御された直
流電圧により生ずる静電力によりそれ自体に作用する力
に抗して零位置に保持される。第５図に関連してすでに
述べたと同様にして、固定電極２０，２１に与えられる
交流電圧Ｕ。により、可動電極２５の変位に際しては、
交流電圧Ｕ，が生ずる。しかしながらこの交流電圧は、
制御手段２９に与えられ、該制御手段は、可動電極２５
が再びその零位置に戻るまで或いは交流電圧Ｕ，が零に
減少するまで、直流電圧Ｕｌ，Ｕ２を直流電源３０によ
り制御する。この為には、可動電極２５に働き且つ角度
変化により与えられる力の大きさに対応して、多かれ少
なかれ大きな直流電圧Ｕｌ，Ｕ２が必要なので、電圧Ｕ
ｌ，Ｕ２の大きさを角度若しくは慣性力の直接表示用イ
ンデイケイタ一に導くことが出来る。数学的計算により
、第６図に示す実施態様に於ては、測定さるべき角度の
サイン値は〔Ｕ￥−Ｕ？〕に比例することが容易に証明
され得る。可動電極２５に補助的に直流電圧を与えるこ
とも出来るが、この場合には、重力又は慣性力が可動電
極２５に何ら作用しなかつたが如く、上記直流電圧によ
り生ぜしめられた静電力は、固定電極２０，２１に於て
対応する直流電圧により相殺される。この様にして、可
動電極２５の電圧と固定，電極２０，２１の電圧との間
には、より大きな差異が生じ、これはより高い測定精度
及び可動電極の雰位置へのより迅速な復帰を可能ならし
める。可動電極２５の零位置への復帰速度、従つて装置
の測定効率は、既述のメンブレン中の開孔に加えて或い
はこれに代えて、電磁的に制御手段２９の制御速度を調
整することによつても、影響され得る。この実施態様に
於ては、可動電極２５は、真空空間に設置することが好
ましい。例えば装置に於て生ずる振動に対する可撓体の
機械的減衰は、可撓体１の平面に直角の方向に狭いスリ
ツト２２，２３，２４により行なわれる。
該スリツトは、室１３，１４間に入れられた媒体の装置
からの流出及びこれへの流入を妨げる。可撓体の平面に
働く種々の力に抗しての機械的な減衰の為に、可撓体の
周囲に流動抵抗体として働く可撓体平面に直角なフラン
ジ３１を設けるか、これに加えて又はこれに代えて、固
定素子に保持され且つ制御体の孔３３を僅かなりリアラ
ンスで貫通する非導電性の緩衝棒３２を設けることが出
来る。
からの流出及びこれへの流入を妨げる。可撓体の平面に
働く種々の力に抗しての機械的な減衰の為に、可撓体の
周囲に流動抵抗体として働く可撓体平面に直角なフラン
ジ３１を設けるか、これに加えて又はこれに代えて、固
定素子に保持され且つ制御体の孔３３を僅かなりリアラ
ンスで貫通する非導電性の緩衝棒３２を設けることが出
来る。
第１図乃至第３図は固定素子と可撓体間の配置の例を説
明する断面図、第４図はメンブレン状の可撓体の図面、
第５図は本発明装置の１実施例の電気結線図、第６図は
別の実施例の電気結線図である。 １・・・可撓体、２〜７・・・固定素子、８・・・周縁
部、１３，１４・・・室、２０，２１・・・固定電極、
２２〜２４・・・スリツト、２５・・・可動電極、２６
・・・ブリツジ部、２７・・・交流電源、２９・・・制
御手段、３０・・・直流電源、３２・・・非導電性の棒
、３３・・・開孔、Ｕ１・・・電圧、Ｕｌ，Ｕ２直流電
圧。
明する断面図、第４図はメンブレン状の可撓体の図面、
第５図は本発明装置の１実施例の電気結線図、第６図は
別の実施例の電気結線図である。 １・・・可撓体、２〜７・・・固定素子、８・・・周縁
部、１３，１４・・・室、２０，２１・・・固定電極、
２２〜２４・・・スリツト、２５・・・可動電極、２６
・・・ブリツジ部、２７・・・交流電源、２９・・・制
御手段、３０・・・直流電源、３２・・・非導電性の棒
、３３・・・開孔、Ｕ１・・・電圧、Ｕｌ，Ｕ２直流電
圧。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 固定素子と、該固定素子に互いに間隔をあけて対向
するように支持された第１及び第２の固定電極と、該両
固定電極に交流電圧を印加する電源と、周縁部で支持さ
れて前記両固定電極間に架設され、重力又は慣性力によ
り該両固定電極のいずれか一方に向け変形され、該変形
により該両固定電極に対して変位する可動電極を備えた
可撓体と、前記可動電極の変位の量に応じて該可動電極
に発生する電圧に基づく測定値を表示する手段とを備え
たことを特徴とする角度測定又は加速測定に使用できる
測定装置。 ２ 前記可撓体はメンブレン状であり、該可動電極はそ
の中央部に備えられ、該中央部はその周囲の変形可能な
ブリッジ部により前記周縁部と連絡されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記可撓体は円形であり、該中央部はその周囲に平
行に設けられた複数個のスリットにより前記周縁部から
分離されており、前記スリット間に残された部分が前記
ブリッジ部として該周縁部に対する連絡部を形成し、該
複数個のスリットは円周方向に互いに位置がずれている
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４ 前記メンブレン状の可撓体は、その平面に対し直角
な方向に延びるフランジ部を有することを特徴とする特
許請求の範囲第２項又は第３項に記載の装置。 ５ 前記固定素子が前記可撓体の両側のそれぞれに外部
から密閉された室を形成しており、前記可撓体は少なく
とも１個の開口部を有しており、前記室は前記開口部に
より互いに連通されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の装置。 ６ 前記測定値を表示する手段は、前記可動電極に発生
する前記電圧を、加えられた前記重力又は慣性力に比例
する電気信号に変換する測定値トランスデューサと、前
記電記信号に対応する測定値を表示する表示手段を備え
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５
項のいずれかに記載の装置。 ７ 固定素子と、該固定素子に互いに間隔をあけて対向
するように支持された第１及び第２の固定電極と、該両
固定電極に交流電圧を印加する電源と、周縁部で支持さ
れて前記両固定電極間に架設され、重力又は慣性力によ
り該両固定電極のいずれか一方に向け変形され、前記変
形により該両固定電極に対して変位する可動電極を備え
た可撓体と、前記可動電極の変位の量に応じて該固定電
極に発生する電圧に基づいて測定値を表示する手段とを
備え、該可撓体には開孔が設けられ、前記固定素子に支
持された非導電性の棒が該開孔を慣通していることを特
徴とする角度測定又は加速度測定に使用できる測定装置
。 ８ 固定素子と、該固定素子に互いに間隔をあけて対向
するように支持された第１及び第２の固定電極と、該両
固定電極に交流電圧を印加すると共に前記交流電圧に重
畳して直流電圧を印加する電源と、周縁部で支持されて
前記両固定電極間に架設され、重力又は慣性力により該
両固定電極のいずれか一方に向け変形を生じさせようと
する偏倚力を受ける可撓体にして可動電極を備えた該可
撓体と、前記偏倚力に抗して該可動電極が零位置に保持
されるように前記固定電極に対する直流電圧を制御する
制御手段と、前記直流電圧に基づいて測定値を表示する
手段とを備えたことを特徴とする角度測定又は加速度測
定に使用できる測定装置。 ９ 前記制御手段による前記直流電圧の制御の制御速度
が調整可能であることを特徴とする特許請求の範囲第８
項に記載の装置。 １０ 前記固定素子が前記可撓体の両側のそれぞれに真
空空間を形成していることを特徴とする特許請求の範囲
第８項又は第９項に記載の装置。 １１ 固定素子と、該固定素子に互いに間隔をあけて対
向するように支持された第１及び第２の固定電極と、該
両固定電極に交流電圧を印加すると共に前記交流電圧に
重畳して直流電圧を印加する電源と、周縁部で支持され
て前記両固定電極間に架設され、重力又は慣性力により
該両固定電極のいずれか一方に向け変形を生じさせよう
とする偏倚力を受ける可撓体にして可動電極を備えた該
可撓体と、前記偏倚力に抗して該可動電極が零位置に保
持されるように前記固定電極に対する直流電圧を制御す
る制御手段と、該可動電極に直流電圧を印加する電源と
、前記偏倚力に抗して前記可動電極が零位置に保持され
るように前記固定電極に対する直流電圧に基づいて測定
値を表示する手段とを備えたことを特徴とする角度測定
又は加束度測定に使用できる測定装置。 １２ 前記制御手段による前記直流電圧の制御の制御速
度が調整可能であることを特徴とする特許請求の範囲第
１１項に記載の装置。 １３ 前記固定素子が前記可撓体の両側のそれぞれに真
空空間を形成していることを特徴とする特許請求の範囲
第１１項又は第１２項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH248875A CH588069A5 (ja) | 1975-02-27 | 1975-02-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51110381A JPS51110381A (ja) | 1976-09-29 |
| JPS5952365B2 true JPS5952365B2 (ja) | 1984-12-19 |
Family
ID=4234926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51021069A Expired JPS5952365B2 (ja) | 1975-02-27 | 1976-02-26 | 角度測定又は加速度測定に使用できる測定装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4023413A (ja) |
| JP (1) | JPS5952365B2 (ja) |
| AT (1) | AT333524B (ja) |
| CH (1) | CH588069A5 (ja) |
| FR (1) | FR2302530A1 (ja) |
| GB (1) | GB1536017A (ja) |
| IT (1) | IT1055318B (ja) |
| SE (1) | SE425820B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2454103A1 (fr) * | 1979-04-11 | 1980-11-07 | Sagem | Perfectionnements aux accelerometres pendulaires asservis |
| US4435737A (en) | 1981-12-16 | 1984-03-06 | Rockwell International Corporation | Low cost capacitive accelerometer |
| US4513618A (en) * | 1982-04-02 | 1985-04-30 | Standard Oil Company (Indiana) | Gravity gradiometer and method |
| US4685094A (en) * | 1984-11-30 | 1987-08-04 | Geosource Inc. | Lateral compliance device for geophone springs |
| FR2580389B2 (fr) * | 1985-04-16 | 1989-03-03 | Sfena | Accelerometre micro-usine a rappel electrostatique |
| US4932260A (en) * | 1988-06-27 | 1990-06-12 | Peter Norton | Crash sensing switch with suspended mass |
| CH677540A5 (ja) * | 1988-11-07 | 1991-05-31 | Wyler Ag | |
| US5505555A (en) * | 1988-12-20 | 1996-04-09 | Rtz Mining And Exploration Ltd. | Flexural pivot bearing |
| US5028875A (en) * | 1989-04-27 | 1991-07-02 | Texas Tech University | Linear rotary differential capacitance transducer |
| DE4015464A1 (de) * | 1989-06-05 | 1990-12-06 | Motorola Inc | Doppelt-integrierende silicium-beschleunigungserfassungseinrichtung |
| US5824901A (en) * | 1993-08-09 | 1998-10-20 | Leica Geosystems Ag | Capacitive sensor for measuring accelerations and inclinations |
| US5808198A (en) * | 1997-05-19 | 1998-09-15 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | RF balanced capacitive vibration sensor system |
| US6018175A (en) * | 1998-09-03 | 2000-01-25 | Micron Technology, Inc. | Gapped-plate capacitor |
| DE102006040725A1 (de) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Energieumwandlung, insbesondere kapazitiver Mikro-Power-Wandler |
| DE102006056503A1 (de) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg | Wickelfederkassette |
| CN102323448B (zh) * | 2011-09-01 | 2013-04-10 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种零位自补偿的线性加速度计 |
| CN103513056B (zh) * | 2013-10-23 | 2016-01-20 | 成都市宏山科技有限公司 | 一种差分电容式微加速度计 |
| CN113777348B (zh) * | 2021-09-13 | 2022-11-08 | 吉林大学 | 一种动电极式电化学惯性传感器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2643869A (en) * | 1948-01-15 | 1953-06-30 | Clark James | Accelerometer |
| US2767973A (en) * | 1953-01-19 | 1956-10-23 | Bendix Aviat Corp | Accelerometers |
| US2870422A (en) * | 1957-02-25 | 1959-01-20 | Genisco Inc | Accelerometer |
| US2958137A (en) * | 1958-04-15 | 1960-11-01 | Fritz K Mueller | Level indicating device |
| GB983833A (en) * | 1960-07-27 | 1965-02-17 | Sperry Gyroscope Co Ltd | Accelerometers |
| US3292059A (en) * | 1964-07-09 | 1966-12-13 | Boeing Co | Force transducer |
| US3709042A (en) * | 1969-05-14 | 1973-01-09 | S Lee | Capacitance accelerometer |
| US3789672A (en) * | 1970-11-12 | 1974-02-05 | Singer General Precision | Accelerometer |
-
1975
- 1975-02-27 CH CH248875A patent/CH588069A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-05-27 AT AT404675A patent/AT333524B/de not_active IP Right Cessation
-
1976
- 1976-02-16 SE SE7601686A patent/SE425820B/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-02-17 IT IT20263/76A patent/IT1055318B/it active
- 1976-02-23 GB GB6973/76A patent/GB1536017A/en not_active Expired
- 1976-02-25 US US05/661,273 patent/US4023413A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-02-26 JP JP51021069A patent/JPS5952365B2/ja not_active Expired
- 1976-02-26 FR FR7605407A patent/FR2302530A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4023413A (en) | 1977-05-17 |
| FR2302530A1 (fr) | 1976-09-24 |
| DE2523446B2 (de) | 1977-03-24 |
| GB1536017A (en) | 1978-12-13 |
| DE2523446A1 (de) | 1976-09-09 |
| SE425820B (sv) | 1982-11-08 |
| FR2302530B1 (ja) | 1980-11-28 |
| ATA404675A (de) | 1976-03-15 |
| SE7601686L (sv) | 1976-08-30 |
| AT333524B (de) | 1976-11-25 |
| CH588069A5 (ja) | 1977-05-31 |
| IT1055318B (it) | 1981-12-21 |
| JPS51110381A (ja) | 1976-09-29 |
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