特許 7458040 慣性力センサ及び慣性力検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】慣性力センサ及び慣性力検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01P 21/00 20060101AFI20240322BHJP

   G01P 15/125 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

G01P21/00

G01P15/125 V

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022528431

(86)(22)【出願日】2021-02-18

(86)【国際出願番号】 JP2021006031

(87)【国際公開番号】W WO2021245993

(87)【国際公開日】2021-12-09

【審査請求日】2023-08-31

(31)【優先権主張番号】P 2020097997

(32)【優先日】2020-06-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永井 正昭

【審査官】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１７４３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０５７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１３４１５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ １５／００ ～ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

慣性力検出回路と、
慣性力を電気信号に変換する検出部と、を備え、
前記慣性力検出回路は、
前記検出部へ出力する信号を生成する信号生成部と、
前記検出部から出力される前記電気信号を処理する処理部と、を備え、
前記検出部は、
固定電極と、
前記固定電極に対向しており、前記固定電極との対向方向において前記固定電極に対して移動可能な可動電極と、を有し、
前記信号生成部は、
第１の周波数のドライブ電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させるドライブ電圧生成部と、
前記第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させるテスト電圧生成部と、を有し、
前記処理部は、
前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記可動電極に加えられた慣性力の成分である検出信号に基づいて、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量を検出する検出処理をする検出処理部と、
前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記第２の周波数の成分である診断信号に基づいて、前記検出部の異常を診断する診断処理をする診断処理部と、を有し、
前記検出部は、前記可動電極の出力信号と前記固定電極の出力信号との差動信号を前記処理部へ出力する、
慣性力センサ。

【請求項2】

前記処理部は、前記診断信号に基づいて、前記診断信号及び前記検出信号のうち少なくとも一方のオフセットを補正する、
請求項１に記載の慣性力センサ。

【請求項3】

前記信号生成部は、前記診断信号に基づいて、前記テスト電圧及び前記ドライブ電圧のうち少なくとも一方のオフセットを補正する、
請求項１又は２に記載の慣性力センサ。

【請求項4】

前記処理部は、前記診断信号に基づいて、前記診断信号及び前記検出信号のうち少なくとも一方の大きさを補正する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の慣性力センサ。

【請求項5】

前記信号生成部は、前記診断信号に基づいて、前記テスト電圧及び前記ドライブ電圧のうち少なくとも一方の振幅を補正する、
請求項１～４のいずれか一項に記載の慣性力センサ。

【請求項6】

前記検出部は、
前記固定電極又は前記可動電極に電気的に接続される入力端子と、前記固定電極と前記可動電極との間の前記静電容量に応じた電圧を出力する出力端子と、を含む、第１のＣＶ変換回路及び第２のＣＶ変換回路と、
前記第１のＣＶ変換回路の前記出力端子から出力される電圧と前記第２のＣＶ変換回路の前記出力端子から出力される電圧との差分電圧を前記処理部へ出力する差動アンプと、
前記固定電極に電気的に接続された第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、を含むコンデンサと、
前記第２電極を前記第１のＣＶ変換回路の前記入力端子に電気的に接続し、前記可動電極を前記第２のＣＶ変換回路の前記入力端子に電気的に接続する第１状態と、前記第２電極を前記第２のＣＶ変換回路の前記入力端子に電気的に接続し、前記可動電極を前記第１のＣＶ変換回路の前記入力端子に電気的に接続する第２状態と、を切り替える切替部と、を有する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の慣性力センサ。

【請求項7】

慣性力を電気信号に変換する検出部へ出力する信号を生成する信号生成ステップと、
前記検出部から出力される前記電気信号を処理する処理ステップと、を含み、
前記検出部は、
固定電極と、
前記固定電極に対向しており、前記固定電極との対向方向において前記固定電極に対して移動可能な可動電極と、を有し、
前記信号生成ステップは、
第１の周波数のドライブ電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させるドライブ電圧生成ステップと、
前記第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させるテスト電圧生成ステップと、を有し、
前記処理ステップは、
前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記可動電極に加えられた慣性力の成分である検出信号に基づいて、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量を検出する検出処理と、
前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記第２の周波数の成分である診断信号に基づいて、前記検出部の異常を診断する診断処理と、を有し、
前記検出部は、前記可動電極の出力信号と前記固定電極の出力信号との差動信号を、前記処理ステップで処理される前記電気信号として出力する、
慣性力検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は一般に慣性力センサ及び慣性力検出方法に関し、より詳細には、異常診断が可能な慣性力センサ、及び、慣性力検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の加速度センサは、固定電極と、可動電極と、検出部と、を備える。可動電極は、外部から与えられた加速度に応じて可動する。検出部は、可動電極と固定電極との間の静電容量の変化に基づいて所定方向の加速度を検出する。

【0003】

特許文献１に記載されたような加速度センサ（慣性力センサ）に、検出部の異常診断のための構成を検出部に付加することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－０１７８１９号公報

【発明の概要】

【0005】

本開示は、検出部の異常診断を可能にしつつ、検出部の構成が複雑化することを抑制できる慣性力センサ及び慣性力検出方法を提供することを目的とする。

【0006】

本開示の一態様に係る慣性力センサは、慣性力検出回路と、慣性力を電気信号に変換する検出部と、を備える。前記慣性力検出回路は、信号生成部と、処理部と、を備える。前記信号生成部は、前記検出部へ出力する信号を生成する。前記処理部は、前記検出部から出力される前記電気信号を処理する。前記検出部は、固定電極と、可動電極と、を有する。前記可動電極は、前記固定電極に対向している。前記可動電極は、前記固定電極との対向方向において前記固定電極に対して移動可能である。前記信号生成部は、ドライブ電圧生成部と、テスト電圧生成部と、を有する。前記ドライブ電圧生成部は、第１の周波数のドライブ電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させる。前記テスト電圧生成部は、前記第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させる。前記処理部は、検出処理部と、診断処理部と、を有する。前記検出処理部は、検出信号に基づいて、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量を検出する検出処理をする。前記検出信号は、前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記可動電極に加えられた慣性力の成分である。前記診断処理部は、診断信号に基づいて、前記検出部の異常を診断する診断処理をする。前記診断信号は、前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記第２の周波数の成分である。前記検出部は、前記可動電極の出力信号と前記固定電極の出力信号との差動信号を前記処理部へ出力する。

【0008】

本開示の一態様に係る慣性力検出方法は、信号生成ステップと、処理ステップと、を含む。前記信号生成ステップでは、検出部へ出力する信号を生成する。前記検出部は、慣性力を電気信号に変換する。前記処理ステップでは、前記検出部から出力される前記電気信号を処理する。前記検出部は、固定電極と、可動電極と、を有する。前記可動電極は、前記固定電極に対向している。前記可動電極は、前記固定電極との対向方向において前記固定電極に対して移動可能である。前記信号生成ステップは、ドライブ電圧生成ステップと、テスト電圧生成ステップと、を有する。前記ドライブ電圧生成ステップでは、第１の周波数のドライブ電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させる。前記テスト電圧生成ステップでは、前記第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧を前記固定電極に印加し前記可動電極を振動させる。前記処理ステップは、検出処理と、診断処理と、を有する。前記検出処理では、検出信号に基づいて、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量を検出する。前記検出信号は、前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記可動電極に加えられた慣性力の成分である。前記診断処理では、診断信号に基づいて、前記検出部の異常を診断する。前記診断信号は、前記可動電極から出力される前記電気信号のうち前記第２の周波数の成分である。前記検出部は、前記可動電極の出力信号と前記固定電極の出力信号との差動信号を、前記処理ステップで処理される前記電気信号として出力する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態１に係る慣性力センサのブロック図である。

【図2】図２は、同上の慣性力センサの動作例を示すフローチャートである。

【図3】図３は、実施形態２に係る慣性力センサのブロック図である。

【図4】図４は、実施形態３に係る慣性力センサのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の各実施形態に係る慣性力検出回路、慣性力センサ及び慣性力検出方法について、図面を用いて説明する。ただし、下記の各実施形態は、本開示の様々な実施形態の一部に過ぎない。下記の各実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の各実施形態は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

【0011】

（実施形態１）
（１）概要
図１に示すように、本実施形態の慣性力センサ１は、慣性力検出回路１０と、検出部４と、を備える。慣性力センサ１は、慣性力を検出する。検出部４の静電容量Ｃ_０は、検出部４にかかる慣性力の大きさに応じて変化する。そのため、慣性力センサ１は、検出部４の静電容量Ｃ_０を検出することで検出部４にかかる慣性力の大きさを検出することができる。

【0012】

慣性力としては、加速度と、角加速度と、がある。慣性力が加速度の場合と角加速度の場合とで、基本的な検出原理は同じである。本実施形態では、代表例として、慣性力センサ１が慣性力としての加速度を検出する場合について説明する。

【0013】

慣性力検出回路１０は、交流電圧であるドライブ電圧Ｄ１（クロック信号）を検出部４に印加することで、検出部４の静電容量Ｃ_０を検出する。また、慣性力検出回路１０は、交流電圧であるテスト電圧Ｔ１を検出部４に印加することで、検出部４の異常を診断する。本実施形態では、慣性力検出回路１０は、ドライブ電圧Ｄ１とテスト電圧Ｔ１とを重畳した電圧を検出部４に印加する。そのため、慣性力検出回路１０は、検出部４の静電容量Ｃ_０を検出している間に、検出部４の異常の診断をも行う。

【0014】

慣性力検出回路１０は、信号生成部２と、処理部３と、を備える。信号生成部２は、検出部４へ出力する信号を生成する。検出部４は、慣性力を電気信号に変換する。処理部３は、検出部４から出力される電気信号を処理する。検出部４は、固定電極５１と、可動電極６１と、を有する。可動電極６１は、固定電極５１に対向している。可動電極６１は、固定電極５１との対向方向において固定電極５１に対して移動可能である。信号生成部２は、ドライブ電圧生成部２１と、テスト電圧生成部２２と、を有する。ドライブ電圧生成部２１は、第１の周波数のドライブ電圧Ｄ１を固定電極５１に印加し可動電極６１を振動させる。テスト電圧生成部２２は、第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧Ｔ１を固定電極５１に印加し可動電極６１を振動させる。処理部３は、検出処理部３１と、診断処理部３２と、を有する。検出処理部３１は、検出信号Ａ２に基づいて、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０を検出する検出処理をする。検出信号Ａ２は、可動電極６１から出力される電気信号のうち可動電極６１に加えられた慣性力の成分である。診断処理部３２は、診断信号Ｔ２に基づいて、検出部４の異常を診断する診断処理をする。診断信号Ｔ２は、可動電極６１から出力される電気信号のうち第２の周波数の成分である。

【0015】

本実施形態によれば、検出部４の異常診断が可能となる。また、ドライブ電圧Ｄ１とテスト電圧Ｔ１とがいずれも固定電極５１に印加される。よって、検出部４が、ドライブ電圧Ｄ１が印加される電極とテスト電圧Ｔ１が印加される電極とをそれぞれ有する場合と比較して、検出部４の構成を簡略化することができる。

【0016】

（２）慣性力検出回路
慣性力検出回路１０は、例えば、主構成としてマイクロコントローラ（例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor））を含む。マイクロコントローラは、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、慣性力検出回路１０の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0017】

慣性力検出回路１０は、信号生成部２及び処理部３に加えて、Ａ／Ｄ変換部１１と、フィルタ１２と、を更に備えている。なお、これらは、慣性力検出回路１０によって実現される機能を示しているに過ぎず、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。

【0018】

テスト電圧Ｔ１の振幅は、ドライブ電圧Ｄ１の振幅よりも大きい。テスト電圧Ｔ１の周波数は、ドライブ電圧Ｄ１の周波数よりも小さい。信号生成部２から出力されたテスト電圧Ｔ１及びドライブ電圧Ｄ１が固定電極５１に印加されることで、可動電極６１が固定電極５１に対して振動する。

【0019】

また、加速度が可動電極６１にかかることによって、可動電極６１が固定電極５１に対して振動する。測定対象である加速度を振動とみなすと、振動の周波数は十分に小さい。測定対象である加速度が可動電極６１にかかることによる可動電極６１の振動の周波数は、テスト電圧Ｔ１の周波数よりも小さい。

【0020】

可動電極６１からは、振動に対応する電流信号が出力される。上記電流信号は、検出部４の後述するＣＶ変換回路７により、電圧信号に変換される。つまり、検出部４は、可動電極６１の振動に対応する上記電圧信号を出力する。上記電圧信号は、テスト電圧Ｔ１に起因する成分（診断信号Ｔ２）と、ドライブ電圧Ｄ１に起因する成分（ドライブ出力Ｄ２）と、を含む重畳信号である。

【0021】

また、可動電極６１に加えられた加速度に起因する固定電極５１と可動電極６１との間の距離の変化は、ドライブ電圧Ｄ１（クロック信号）と同相の出力として可動電極６１から出力される。そのため、上記重畳信号は、可動電極６１に加えられた加速度に起因する成分（検出信号Ａ２）を更に含む。

【0022】

診断信号Ｔ２の周波数は、ドライブ出力Ｄ２の周波数よりも小さい。検出信号Ａ２の周波数は、診断信号Ｔ２の周波数よりも小さい。本実施形態では、検出信号Ａ２を直流信号として取り扱う。

【0023】

診断信号Ｔ２の振幅は、ドライブ出力Ｄ２の振幅よりも大きい。検出信号Ａ２の絶対値は、ドライブ出力Ｄ２の振幅よりも小さい。

【0024】

検出部４は、診断信号Ｔ２、ドライブ出力Ｄ２及び検出信号Ａ２の重畳信号を慣性力検出回路１０へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１１は、上記重畳信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換する。Ａ／Ｄ変換部１１から出力された上記重畳信号（デジタル信号）は、フィルタ１２に入力される。

【0025】

フィルタ１２は、ローパスフィルタ及びバンドパスフィルタを含む。フィルタ１２は、デジタルフィルタにより構成される。Ａ／Ｄ変換部１１から出力された上記重畳信号（デジタル信号）は、ローパスフィルタと、バンドパスフィルタと、にそれぞれ入力される。フィルタ１２のローパスフィルタは、Ａ／Ｄ変換部１１から出力された上記重畳信号（デジタル信号）から、検出信号Ａ２を抽出する。フィルタ１２のバンドパスフィルタは、Ａ／Ｄ変換部１１から出力された上記重畳信号（デジタル信号）から、診断信号Ｔ２を抽出する。

【0026】

処理部３の検出処理部３１は、検出信号Ａ２に基づいて、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０を検出する検出処理をする。診断処理部３２は、診断信号Ｔ２に基づいて、検出部４の異常を診断する診断処理をする。また、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２に基づいて、検出部４の出力信号及び信号生成部２の出力信号のうち少なくとも一方を補正する補正処理をする。検出処理、診断処理及び補正処理の詳細は後述する。

【0027】

（３）固定電極及び可動電極
検出部４は、検出モジュールＭ１を含む。検出モジュールＭ１は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成される。検出モジュールＭ１は、固定電極５１と、可動電極６１と、固定体５２と、可動体６２と、支持部６３と、を有する。

【0028】

固定体５２及び可動体６２は、電気絶縁性を有する。固定体５２は、例えば、半導体基板を含む。固定体５２は、固定電極５１を保持している。可動体６２は、可動電極６１を保持している。支持部６３は、固定体５２と可動体６２とを連結している。支持部６３は、可動電極６１が固定電極５１との間に所定の間隔をあけて固定電極５１に対向するように、可動体６２を支持している。これにより、可動電極６１は固定電極５１に対して電気的に絶縁されている。

【0029】

また、支持部６３は、弾性部材により形成されている。支持部６３の弾性変形を伴いながら、可動電極６１及び可動体６２は、固定電極５１及び固定体５２に対して移動可能である。可動電極６１及び可動体６２の移動方向は、固定電極５１と可動電極６１との対向方向に限られている（矢印Ｙ１参照）。

【0030】

信号生成部２から延びる信号線Ｗ１は、固定電極５１に接続されている。これにより、ドライブ電圧Ｄ１及びテスト電圧Ｔ１は、固定電極５１と可動電極６１とのうち固定電極５１に印加される。可動電極６１の電位が、ドライブ電圧Ｄ１及びテスト電圧Ｔ１の基準電位として扱われる。

【0031】

固定電極５１にドライブ電圧Ｄ１、テスト電圧Ｔ１が印加されることで、可動電極６１が振動し、固定電極５１と可動電極６１との間の距離が変化する。また、固定電極５１と可動電極６１との間の距離は、可動電極６１（可動体６２）にかかる加速度に応じて変化する。

【0032】

固定電極５１と可動電極６１との間には、静電容量Ｃ_０が形成される。静電容量Ｃ_０は、固定電極５１と可動電極６１との間の距離に反比例して変化する。よって、静電容量Ｃ_０は、ドライブ電圧Ｄ１、テスト電圧Ｔ１及び可動電極６１にかかる加速度に応じて変化する。

【0033】

（４）ＣＶ変換回路
慣性力センサ１は、ＣＶ変換回路７を更に備える。ＣＶ変換回路７は、オペアンプ７１と、コンデンサ７２と、を有する。

【0034】

オペアンプ７１の非反転入力端子の電圧は、基準電圧に保たれている。本実施形態では、オペアンプ７１の非反転入力端子は、接地されている。

【0035】

オペアンプ７１の反転入力端子から延びる信号線Ｗ２は、可動電極６１に接続されている。これにより、オペアンプ７１の反転入力端子は、可動電極６１に電気的に接続されている。コンデンサ７２の第１端は、オペアンプ７１の反転入力端子に電気的に接続されており、第２端は、オペアンプ７１の出力端子に電気的に接続されている。またオペアンプ７１の出力端子は、慣性力検出回路１０に電気的に接続されている。

【0036】

固定電極５１と可動電極６１との間に印加される交流電圧をＶ＝Ｖ_０×ｅｘｐ（－ｊωｔ）とする。ここで、Ｖ_０は振幅、ｊは虚数単位、ωは角速度、ｔは時間である。可動電極６１からコンデンサ７２へ流れる交流電流は、Ｉ＝－ｊωＣ_０Ｖである。コンデンサ７２のインピーダンスをＺとすると、オペアンプ７１の出力電圧は、Ｖоｕｔ＝－ｊωＣ_０ＺＶである。よって、オペアンプ７１は、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０に比例した振幅の電圧を出力する。つまり、ＣＶ変換回路７は、静電容量Ｃ_０を電圧に変換する。

【0037】

上述の通り、静電容量Ｃ_０は、ドライブ電圧Ｄ１、テスト電圧Ｔ１及び可動電極６１にかかる加速度に応じて変化する。よって、ＣＶ変換回路７（オペアンプ７１）は、ドライブ電圧Ｄ１、テスト電圧Ｔ１及び可動電極６１にかかる加速度に応じた電圧を出力する。より詳細には、ＣＶ変換回路７（オペアンプ７１）は、それぞれ周波数が異なる診断信号Ｔ２、ドライブ出力Ｄ２及び検出信号Ａ２を重畳した重畳信号を出力する。上記重畳信号は、電圧信号である。

【0038】

（５）検出処理
フィルタ１２は、上記重畳信号から、検出信号Ａ２を抽出する。検出処理部３１は、検出信号Ａ２に基づいて、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０を検出する検出処理をする。より詳細には、検出処理部３１は、検出信号Ａ２の絶対値に所定値（第１の係数）を乗じることで、静電容量Ｃ_０を求める。

【0039】

また、検出処理部３１は、検出信号Ａ２に基づいて求めた静電容量Ｃ_０から、可動電極６１に加えられた加速度を求める。より詳細には、検出処理部３１は、検出信号Ａ２に基づいて求めた静電容量Ｃ_０に所定値（第２の係数）を乗じることで、加速度を求める。なお、検出処理部３１は、検出信号Ａ２から加速度を直接求めてもよい。加速度は静電容量Ｃ_０に比例するため、加速度を求めることも「静電容量Ｃ_０を求める」こととみなせる。

【0040】

（６）診断処理及び補正処理
（６－１）処理の概要
フィルタ１２は、上記重畳信号から、診断信号Ｔ２を抽出する。診断処理部３２は、診断信号Ｔ２に基づいて、検出部４の異常を診断する診断処理をする。

【0041】

例えば、可動電極６１にある大きさの加速度が加わった際に、可動電極６１の変位量は、ある一定の値であることが好ましい。ところが、検出部４の経年変化等により、検出部４の構造が機械的に変化するという異常が発生することがある（例えば、支持部６３のたわみ方が変化し得る）。このように検出部４に異常が発生すると、可動電極６１の変位量が上記ある一定の値からずれることがある。このような「ずれ」は、検出部４から出力される電圧信号のオフセット誤差及び振幅の誤差等を引き起こし、上記電圧信号に基づいて求められる静電容量Ｃ_０の誤差の原因となる。

【0042】

そこで、診断処理部３２は、上記電圧信号のオフセット誤差及び振幅の誤差等を検出し、これにより、検出部４の異常を診断する（診断処理）。さらに、診断処理部３２は、上記電圧信号のオフセット誤差及び振幅の誤差等を補正する（補正処理）。

【0043】

検出部４に異常が発生した場合、固定電極５１にある一定の振幅のテスト電圧Ｔ１が印加された場合の可動電極６１の変位量が異常な量となり、これにより、診断信号Ｔ２が異常な値となる。よって、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２に基づいて、検出部４の異常を診断できる。

【0044】

（６－２）入力信号の大きさ補正
具体的には、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２の振幅と所定値（以下、振幅設計値と称す）との差分を第１閾値と比較する。振幅設計値は、検出部４が正常に動作している場合の診断信号Ｔ２の振幅に相当する。診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分が第１閾値以上の場合、診断処理部３２は、検出部４について、上記電圧信号の振幅に関する異常が有ると判定する。さらに、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２に基づいて、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方の大きさを補正する。より詳細には、診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分が第１閾値以上の場合、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分に基づいて、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方の大きさを補正する。診断処理部３２は、診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分が大きいほど、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方の大きさの補正量を大きくする。検出信号Ａ２の大きさを補正することで、検出部４の静電容量Ｃ_０の検出精度を高められる。診断信号Ｔ２の大きさ（振幅）を補正することで、診断信号Ｔ２の振幅を振幅設計値に近づけることができ、これにより、診断処理部３２が異常を検知し続けることを抑制できる。

【0045】

（６－３）入力信号のオフセット補正
また、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２のオフセット（最大値と最小値との平均値）の絶対値を第２閾値と比較する。第２閾値は、検出部４が正常に動作している場合の診断信号Ｔ２のオフセットに相当する。診断信号Ｔ２のオフセットの絶対値が第２閾値以上の場合、診断処理部３２は、検出部４について、上記電圧信号のオフセットに関する異常が有ると判定する。さらに、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２に基づいて、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方のオフセットを補正する。より詳細には、診断信号Ｔ２のオフセットの絶対値が第２閾値以上の場合、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２のオフセットと第２閾値との差分に基づいて、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方のオフセットを補正する。診断処理部３２は、診断信号Ｔ２のオフセットと第２閾値との差分が大きいほど、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方のオフセットの補正量を大きくする。好ましくは、診断処理部３２は、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方のオフセットが０となるように、補正量を決定する。検出信号Ａ２のオフセットを補正することで、検出部４の静電容量Ｃ_０の検出精度を高められる。診断信号Ｔ２のオフセットを補正することで、診断処理部３２が異常を検知し続けることを抑制できる。

【0046】

（６－４）出力信号の振幅補正
なお、信号生成部２は、診断信号Ｔ２に基づいて、テスト電圧Ｔ１及びドライブ電圧Ｄ１のうち少なくとも一方の振幅を補正してもよい。より詳細には、診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分が第１閾値以上の場合、信号生成部２は、診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分に基づいて、テスト電圧Ｔ１及びドライブ電圧Ｄ１のうち少なくとも一方の振幅を補正してもよい。信号生成部２は、診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分が大きいほど、テスト電圧Ｔ１及びドライブ電圧Ｄ１のうち少なくとも一方の振幅の補正量を大きくしてもよい。ドライブ電圧Ｄ１の振幅を補正することで、検出部４の静電容量Ｃ_０の検出精度を高められる。テスト電圧Ｔ１の振幅を補正することで、診断信号Ｔ２の振幅を振幅設計値に近づけることができ、これにより、診断処理部３２が異常を検知し続けることを抑制できる。

【0047】

診断処理部３２が診断信号Ｔ２の振幅を補正することと、信号生成部２（テスト電圧生成部２２）がテスト電圧Ｔ１の振幅を補正することと、の両方が行われてもよいし、いずれか一方のみ行われてもよい。診断信号Ｔ２の振幅と振幅設計値との差分が第１閾値未満となるように、診断信号Ｔ２及びテスト電圧Ｔ１の少なくとも一方の振幅が補正されることが好ましい。

【0048】

診断処理部３２が検出信号Ａ２の大きさを補正することと、信号生成部２（ドライブ電圧生成部２１）がドライブ電圧Ｄ１の大きさ（振幅）を補正することと、の両方が行われてもよいし、いずれか一方のみ行われてもよい。可動電極６１にある一定の加速度が加えられた際に、検出信号Ａ２の大きさが所定範囲内の値となるように、検出信号Ａ２及びドライブ電圧Ｄ１の少なくとも一方の大きさが補正されることが好ましい。

【0049】

（６－５）出力信号のオフセット補正
また、信号生成部２は、診断信号Ｔ２に基づいて、テスト電圧Ｔ１及びドライブ電圧Ｄ１のうち少なくとも一方のオフセットを補正してもよい。より詳細には、診断信号Ｔ２のオフセットの絶対値が第２閾値以上の場合、信号生成部２は、診断信号Ｔ２のオフセットと第２閾値との差分に基づいて、テスト電圧Ｔ１及びドライブ電圧Ｄ１のうち少なくとも一方のオフセットを補正してもよい。信号生成部２は、診断信号Ｔ２のオフセットと第２閾値との差分が大きいほど、テスト電圧Ｔ１及びドライブ電圧Ｄ１のうち少なくとも一方のオフセットの補正量を大きくしてもよい。好ましくは、信号生成部２は、診断信号Ｔ２及び検出信号Ａ２のうち少なくとも一方のオフセットが０となるように、補正量を決定する。ドライブ電圧Ｄ１のオフセットを補正することで、検出部４の静電容量Ｃ_０の検出精度を高められる。テスト電圧Ｔ１のオフセットを補正することで、診断処理部３２が異常を検知し続けることを抑制できる。

【0050】

診断処理部３２が診断信号Ｔ２のオフセットを補正することと、信号生成部２（テスト電圧生成部２２）がテスト電圧Ｔ１のオフセットを補正することと、の両方が行われてもよいし、いずれか一方のみ行われてもよい。診断信号Ｔ２のオフセットが所定範囲内の値となるように、診断信号Ｔ２及びテスト電圧Ｔ１の少なくとも一方のオフセットが補正されることが好ましい。

【0051】

診断処理部３２が検出信号Ａ２のオフセットを補正することと、信号生成部２（ドライブ電圧生成部２１）がドライブ電圧Ｄ１のオフセットを補正することと、の両方が行われてもよいし、いずれか一方のみ行われてもよい。検出信号Ａ２のオフセットが所定範囲内の値となるように、検出信号Ａ２及びドライブ電圧Ｄ１の少なくとも一方のオフセットが補正されることが好ましい。

【0052】

なお、診断処理部３２の診断処理の結果、検出部４の異常が認められた場合に限らずに、補正処理が実行されてもよい。

【0053】

（７）利点
本実施形態の慣性力センサ１によれば、検出部４の異常診断が可能となる。また、ドライブ電圧Ｄ１とテスト電圧Ｔ１とがいずれも固定電極５１に印加される。よって、検出部４が、ドライブ電圧Ｄ１が印加される電極とテスト電圧Ｔ１が印加される電極とをそれぞれ有する場合と比較して、検出部４の構成を簡略化することができる。例えば、検出部４を小型化できる。

【0054】

また、テスト電圧Ｔ１を可動電極６１に印加する場合と比較して、可動電極６１の後段の回路（ＣＶ変換回路７等）に印加される電圧が低下するので、ＣＶ変換回路７等の耐電圧性の要求仕様を緩和させられる。

【0055】

さらに、テスト電圧Ｔ１は固定電極５１に印加され、慣性力により変位する可動電極６１にはテスト電圧Ｔ１が印加されない。よって、テスト電圧Ｔ１が可動電極６１に印加される場合と比較して、テスト電圧Ｔ１が検出信号Ａ２の検出に影響する可能性を低減できる。これにより、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０（検出部４にかかる慣性力）の検出精度が悪化する可能性を低減できる。

【0056】

（実施形態１の変形例）
以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。

【0057】

支持部６３は、可動体６２を介さずに可動電極６１を支持していてもよい。支持部６３は、固定体５２を介さずに固定電極５１とつながっていてもよい。

【0058】

実施形態１では、検出信号Ａ２を直流信号として取り扱い、補正処理では、処理部３は、検出信号Ａ２の大きさを補正する。一方で、検出信号Ａ２を交流信号として取り扱う場合、検出信号Ａ２の大きさとは、検出信号Ａ２の振幅である。

【0059】

ＣＶ変換回路７は、コンデンサ７２に代えて、例えば、抵抗、若しくは、抵抗とコンデンサ７２との並列回路、又は、コンデンサ７２の電荷を放電するためのスイッチとコンデンサ７２との並列回路を有していてもよい。

【0060】

信号線Ｗ１、Ｗ２は、基板に形成された導体パターンを含んでいてもよいし、銅線等のケーブルを含んでいてもよい。

【0061】

検出部４は、加速度に応じて可動電極６１と固定電極５１との間の距離が変化する構成に限定されず、加速度に応じて可動電極６１と固定電極５１との間の静電容量Ｃ_０が変化する構成であればよい。例えば、検出部４は、加速度に応じて可動電極６１と固定電極５１との対向面積が変化する構成であってもよい。

【0062】

慣性力検出回路１０は、診断処理部３２でなされた検出部４の異常の診断結果を、文字又は音声等により通知してもよい。ドライブ電圧生成部２１は、診断処理部３２が検出部４の異常を検出した場合に、ドライブ電圧Ｄ１の出力を停止してもよい。

【0063】

慣性力検出回路１０は、Ａ／Ｄ変換部１１の前段に、検出部４の出力を増幅するアンプを備えていてもよい。

【0064】

慣性力検出回路１０及び慣性力センサ１と同様の機能は、慣性力検出方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

【0065】

一態様に係る慣性力検出方法は、信号生成ステップと、処理ステップと、を含む。信号生成ステップでは、検出部４へ出力する信号を生成する。検出部４は、慣性力を電気信号に変換する。処理ステップでは、検出部４から出力される電気信号を処理する。検出部４は、固定電極５１と、可動電極６１と、を有する。可動電極６１は、固定電極５１に対向している。可動電極６１は、固定電極５１との対向方向において固定電極５１に対して移動可能である。

【0066】

図２に示すように、信号生成ステップは、ドライブ電圧生成ステップＳＴ１と、テスト電圧生成ステップＳＴ２と、を有する。ドライブ電圧生成ステップＳＴ１では、第１の周波数のドライブ電圧Ｄ１を固定電極５１に印加し可動電極６１を振動させる。テスト電圧生成ステップＳＴ２では、第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧Ｔ１を固定電極５１に印加し可動電極６１を振動させる。具体的には、信号生成部２は、ドライブ電圧Ｄ１とテスト電圧Ｔ１との重畳電圧を固定電極５１に印加する。

【0067】

ドライブ電圧生成ステップＳＴ１及びテスト電圧生成ステップＳＴ２が実行され、可動電極６１に慣性力（加速度）が加えられると、検出部４は、診断信号Ｔ２、ドライブ出力Ｄ２及び検出信号Ａ２の重畳信号を慣性力検出回路１０へ出力する（ステップＳＴ３）。

【0068】

処理ステップは、検出処理ＳＴ４と、診断処理ＳＴ５と、を有する。検出処理ＳＴ４では、検出信号Ａ２に基づいて、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０を検出する。検出信号Ａ２は、可動電極６１から出力される電気信号のうち可動電極６１に加えられた慣性力の成分である。診断処理ＳＴ５では、診断信号Ｔ２に基づいて、検出部４の異常を診断する。診断信号Ｔ２は、可動電極６１から出力される電気信号のうち第２の周波数の成分である。また、診断処理ＳＴ５の結果、検出部４の異常が認められた場合は（ステップＳＴ６：ＹＥＳ）、処理部３は、検出部４から出力される電圧信号のオフセット誤差及び振幅の誤差等を補正する補正処理をする（ステップＳＴ７）。慣性力センサ１の動作中、ドライブ電圧生成ステップＳＴ１からステップＳＴ７までの処理が繰り返される。

【0069】

なお、図２に示すフローチャートは、本変形例に係る慣性力検出方法の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。

【0070】

一態様に係るプログラムは、上記の慣性力検出方法を１以上のプロセッサに実行させるためのプログラムである。

【0071】

本開示における慣性力検出回路１０は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における慣性力検出回路１０としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

【0072】

また、慣性力検出回路１０における複数の機能が、１つの装置に集約されていることは慣性力検出回路１０に必須の構成ではなく、慣性力検出回路１０の構成要素は、複数の装置に分散して設けられていてもよい。さらに、慣性力検出回路１０の少なくとも一部の機能、例えば、処理部３の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

【0073】

反対に、実施形態において、複数の装置に分散されている慣性力センサ１の少なくとも一部の機能が、１つの装置に集約されていてもよい。例えば、慣性力検出回路１０と検出部４とに分散されている慣性力センサ１の一部の機能が、１つの装置に集約されていてもよい。

【0074】

（実施形態２）
以下、実施形態２に係る慣性力センサ１Ａについて、図３を用いて説明する。実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0075】

本実施形態の慣性力センサ１Ａは、検出部４Ａの構成が、実施形態１の慣性力センサ１と相違する。検出部４Ａは、可動電極６１の出力信号と固定電極５１の出力信号との差動信号を処理部３へ出力する。

【0076】

検出部４Ａは、検出モジュールＭ１と、切替部４０と、コンデンサ４５と、２つのＣＶ変換回路７と、差動アンプ４６と、を含む。

【0077】

コンデンサ４５は、第１電極４５１と、第２電極４５２と、を含む。第１電極４５１は、固定電極５１に電気的に接続されている。第２電極４５２は、第１電極４５１と対向している。第２電極４５２は、切替部４０に電気的に接続されている。第１電極４５１と第２電極４５２との間の静電容量Ｃ_２は、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０に対応する値である。具体的には、可動電極６１が振動していない状態で、静電容量Ｃ_２と静電容量Ｃ_０との差分が所定値未満となるようにコンデンサ４５が選定されている。

【0078】

２つのＣＶ変換回路７の構成は、実施形態１と同じである。以下では、２つのＣＶ変換回路７を区別して、第１のＣＶ変換回路７Ｐ、第２のＣＶ変換回路７Ｑと呼ぶことがある。２つのＣＶ変換回路７の出力端子は、差動アンプ４６の入力端子に電気的に接続されている。

【0079】

差動アンプ４６は、第１のＣＶ変換回路７Ｐの出力電圧と第２のＣＶ変換回路７Ｑの出力電圧との差分電圧を、慣性力検出回路１０へ出力する。図３では、第１のＣＶ変換回路７Ｐの出力電圧は、可動電極６１からの出力電流に応じた電圧である。すなわち、第１のＣＶ変換回路７Ｐの出力電圧は、診断信号Ｔ２、ドライブ出力Ｄ２及び検出信号Ａ２の重畳信号である。一方で、図３では、第２のＣＶ変換回路７Ｑの出力電圧は、固定電極５１からコンデンサ４５を経由して出力される電流に応じた電圧である。すなわち、第２のＣＶ変換回路７Ｑの出力電圧は、第１のＣＶ変換回路７Ｐの出力電圧との比較参照用の信号であって、診断信号Ｔ２^＊、ドライブ出力Ｄ２^＊及び検出信号Ａ２^＊の重畳信号である。

【0080】

処理部３は、差動アンプ４６から出力される差分電圧に基づいて、検出処理、診断処理及び補正処理をする。具体的には、フィルタ１２により、検出信号Ａ２、Ａ２^＊の差分電圧と、診断信号Ｔ２、Ｔ２^＊の差分電圧とが抽出される。検出処理部３１は、検出信号Ａ２、Ａ２^＊の差分電圧に基づいて、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０を検出する検出処理をする。診断処理部３２は、診断信号Ｔ２、Ｔ２^＊の差分電圧に基づいて、検出部４Ａの異常を診断する診断処理をする。診断処理部３２は、診断信号Ｔ２、Ｔ２^＊の差分電圧に基づいて、診断信号Ｔ２、Ｔ２^＊及び検出信号Ａ２、Ａ２^＊の大きさ及びオフセットを補正する。検出処理、診断処理及び補正処理に係るパラメータ（閾値等）は、実施形態１とは適宜変更される。

【0081】

切替部４０は、スイッチ４１～４４を備える。各スイッチ４１～４４は、半導体スイッチである。

【0082】

スイッチ４１は、可動電極６１と第１のＣＶ変換回路７Ｐのオペアンプ７１の反転入力端子との間に接続されている。スイッチ４２は、可動電極６１と第２のＣＶ変換回路７Ｑのオペアンプ７１の反転入力端子との間に接続されている。

【0083】

スイッチ４３は、第２電極４５２と第２のＣＶ変換回路７Ｑのオペアンプ７１の反転入力端子との間に接続されている。スイッチ４４は、第２電極４５２と第１のＣＶ変換回路７Ｐのオペアンプ７１の反転入力端子との間に接続されている。

【0084】

つまり、第１のＣＶ変換回路７Ｐ及び第２のＣＶ変換回路７Ｑの各々の入力端子（反転入力端子）は、切替部４０を介して、固定電極５１又は可動電極６１に電気的に接続される。第１のＣＶ変換回路７Ｐ及び第２のＣＶ変換回路７Ｑの各々の出力端子は、固定電極５１と可動電極６１との間の静電容量Ｃ_０に応じた電圧を出力する。

【0085】

差動アンプ４６は、第１のＣＶ変換回路７Ｐの出力端子から出力される電圧と第２のＣＶ変換回路７Ｑの出力端子から出力される電圧との差分電圧を処理部３へ出力する。

【0086】

切替部４０は、第１状態と、第２状態と、を切り替える。第１状態は、スイッチ４１、４３がオフであり、スイッチ４２、４４がオンの状態である。つまり、第１状態は、第２電極４５２を第１のＣＶ変換回路７Ｐの入力端子に電気的に接続し、可動電極６１を第２のＣＶ変換回路７Ｑの入力端子に電気的に接続する状態である。第２状態は、スイッチ４１、４３がオンであり、スイッチ４２、４４がオフの状態である。つまり、第２状態は、第２電極４５２を第２のＣＶ変換回路７Ｑの入力端子に電気的に接続し、可動電極６１を第１のＣＶ変換回路７Ｐの入力端子に電気的に接続する状態である。

【0087】

切替部４０は、慣性力検出回路１０から出力される制御信号に応じて、第１状態と第２状態とを交互に切り替える。このように、検出部４Ａでは、信号のチョッピングがなされる。これにより、可動電極６１から出力される信号のオフセットの誤差を低減できる。

【0088】

（実施形態３）
以下、実施形態３に係る慣性力センサ１Ｂについて、図４を用いて説明する。実施形態２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0089】

本実施形態の慣性力センサ１Ｂは、検出モジュールＭ３の構成が、実施形態２の検出モジュールＭ１と相違する。また、検出部４Ｂは、２つのコンデンサ４５を含む。

【0090】

検出モジュールＭ３は、２つの固定電極５１と、固定体５２と、２つの可動電極６１と、可動体６２と、支持部６３と、回転軸６４と、を有する。

【0091】

２つの固定電極５１と２つの可動電極６１とは、一対一で対応する。各可動電極６１は、対応する固定電極５１に対向している。一方の可動電極６１は、対応する固定電極５１との間に静電容量Ｃ_０を形成している。他方の可動電極６１は、対応する固定電極５１との間に静電容量Ｃ_１を形成している。

【0092】

２つの固定電極５１は、固定体５２に保持されている。２つの可動電極６１は、可動体６２に保持されている。支持部６３は、剛体である。可動体６２は、回転軸６４を中心として支持部６３に対して回転可能である（矢印Ｙ２参照）。可動体６２に加速度が加えられて可動体６２が回転することで、各可動電極６１と、対応する固定電極５１との間の距離が変化し、各組の可動電極６１、固定電極５１間の静電容量Ｃ_０、Ｃ_１が変化する。一方の可動電極６１が対応する固定電極５１に近づくと、他方の可動電極６１が対応する固定電極５１から離れる。よって、一方の可動電極６１に対応する静電容量Ｃ_０（又はＣ_１）が増加すると、他方の可動電極６１に対応する静電容量Ｃ_１（又はＣ_０）が減少する。

【0093】

２つの固定電極５１にはそれぞれ、ドライブ電圧Ｄ１及びテスト電圧Ｔ１が印加される。一方の固定電極５１に入力される電圧は、他方の固定電極５１に入力される電圧の反転電圧である。２つの可動電極６１はそれぞれ、スイッチ４１、４２に接続されている。

【0094】

２つのコンデンサ４５にはそれぞれ、ドライブ電圧Ｄ１及びテスト電圧Ｔ１が印加される。２つのコンデンサ４５に入力される電圧は、互いに逆相の関係である。２つのコンデンサ４５の静電容量Ｃ_２は等しい。可動電極６１が振動していない状態で、静電容量Ｃ_０、Ｃ_１の各々と静電容量Ｃ_２との差分が所定値未満となるように各コンデンサ４５が選定されている。

【0095】

切替部４０の状態に応じて、第１のＣＶ変換回路７Ｐ及び第２のＣＶ変換回路７Ｑのうち一方には、静電容量Ｃ_０、Ｃ_１に対応する電流が入力され、他方には、２つのコンデンサ４５の静電容量Ｃ_２、Ｃ_２に対応する電流が入力される。

【0096】

このように、本実施形態では、回転型の可動体６２（可動電極６１）が用いられる。その結果、各ＣＶ変換回路７は、２つの可動電極６１の静電容量Ｃ_０、Ｃ_１の差分に対応する電圧を出力する。これにより、可動体６２にかかる加速度の検出誤差を低減できる。

【0097】

実施形態２と同様に、差動アンプ４６は、第１のＣＶ変換回路７Ｐの出力電圧と第２のＣＶ変換回路７Ｑの出力電圧との差分電圧を出力し、処理部３は、差動アンプ４６から出力される差分電圧に基づいて、検出処理、診断処理及び補正処理をする。検出処理、診断処理及び補正処理に係るパラメータ（閾値等）は、実施形態２とは適宜変更される。

【0098】

検出処理では、検出処理部３１は、静電容量Ｃ_０、Ｃ_１の少なくとも一方に対応する静電容量を検出する。つまり、本実施形態のように、固定電極５１と可動電極６１との組が、複数組設けられている場合は、検出処理とは、少なくとも１つの組に対応する静電容量を検出する処理を指す。また、検出処理部３１は、検出した静電容量から、少なくとも１つの可動電極６１に加えられた加速度を求める。

【0099】

（まとめ）
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。

【0100】

第１の態様に係る慣性力検出回路（１０）は、信号生成部（２）と、処理部（３）と、を備える。信号生成部（２）は、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）へ出力する信号を生成する。検出部（４、４Ａ、４Ｂ）は、慣性力を電気信号に変換する。処理部（３）は、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）から出力される電気信号を処理する。検出部（４、４Ａ、４Ｂ）は、固定電極（５１）と、可動電極（６１）と、を有する。可動電極（６１）は、固定電極（５１）に対向している。可動電極（６１）は、固定電極（５１）との対向方向において固定電極（５１）に対して移動可能である。信号生成部（２）は、ドライブ電圧生成部（２１）と、テスト電圧生成部（２２）と、を有する。ドライブ電圧生成部（２１）は、第１の周波数のドライブ電圧（Ｄ１）を固定電極（５１）に印加し可動電極（６１）を振動させる。テスト電圧生成部（２２）は、第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧（Ｔ１）を固定電極（５１）に印加し可動電極（６１）を振動させる。処理部（３）は、検出処理部（３１）と、診断処理部（３２）と、を有する。検出処理部（３１）は、検出信号（Ａ２）に基づいて、固定電極（５１）と可動電極（６１）との間の静電容量（Ｃ_０）を検出する検出処理をする。検出信号（Ａ２）は、可動電極（６１）から出力される電気信号のうち可動電極（６１）に加えられた慣性力の成分である。診断処理部（３２）は、診断信号（Ｔ２）に基づいて、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）の異常を診断する診断処理をする。診断信号（Ｔ２）は、可動電極（６１）から出力される電気信号のうち第２の周波数の成分である。

【0101】

上記の構成によれば、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）の異常診断が可能となる。また、ドライブ電圧（Ｄ１）とテスト電圧（Ｔ１）とがいずれも固定電極（５１）に印加される。よって、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）が、ドライブ電圧（Ｄ１）が印加される電極とテスト電圧（Ｔ１）が印加される電極とをそれぞれ有する場合と比較して、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）の構成を簡略化することができる。

【0102】

また、第２の態様に係る慣性力検出回路（１０）では、第１の態様において、処理部（３）は、診断信号（Ｔ２）に基づいて、診断信号（Ｔ２）及び検出信号（Ａ２）のうち少なくとも一方のオフセットを補正する。

【0103】

上記の構成によれば、慣性力の検出精度を改善できる。

【0104】

また、第３の態様に係る慣性力検出回路（１０）では、第１又は２の態様において、信号生成部（２）は、診断信号（Ｔ２）に基づいて、テスト電圧（Ｔ１）及びドライブ電圧（Ｄ１）のうち少なくとも一方のオフセットを補正する。

【0105】

上記の構成によれば、慣性力の検出精度を改善できる。

【0106】

また、第４の態様に係る慣性力検出回路（１０）では、第１～３の態様のいずれか１つにおいて、処理部（３）は、診断信号（Ｔ２）に基づいて、診断信号（Ｔ２）及び検出信号（Ａ２）のうち少なくとも一方の大きさを補正する。

【0107】

上記の構成によれば、慣性力の検出精度を改善できる。

【0108】

また、第５の態様に係る慣性力検出回路（１０）では、第１～４の態様のいずれか１つにおいて、信号生成部（２）は、診断信号（Ｔ２）に基づいて、テスト電圧（Ｔ１）及びドライブ電圧（Ｄ１）のうち少なくとも一方の振幅を補正する。

【0109】

上記の構成によれば、慣性力の検出精度を改善できる。

【0110】

第１の態様以外の構成については、慣性力検出回路（１０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

【0111】

また、第６の態様に係る慣性力センサ（１、１Ａ、１Ｂ）は、第１～５の態様のいずれか１つに係る慣性力検出回路（１０）と、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）と、を備える。

【0112】

上記の構成によれば、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）が、ドライブ電圧（Ｄ１）が印加される電極とテスト電圧（Ｔ１）が印加される電極とをそれぞれ有する場合と比較して、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）の構成を簡略化することができる。

【0113】

また、第７の態様に係る慣性力センサ（１Ａ、１Ｂ）では、第６の態様において、検出部（４Ａ、４Ｂ）は、可動電極（６１）の出力信号と固定電極（５１）の出力信号との差動信号を処理部（３）へ出力する。

【0114】

上記の構成によれば、検出信号（Ａ２）のノイズ及びオフセット誤差を低減できる。

【0115】

また、第８の態様に係る慣性力センサ（１Ａ、１Ｂ）では、第７の態様において、検出部（４Ａ、４Ｂ）は、第１のＣＶ変換回路（７Ｐ）及び第２のＣＶ変換回路（７Ｑ）と、差動アンプ（４６）と、コンデンサ（４５）と、切替部（４０）と、を有する。第１のＣＶ変換回路（７Ｐ）及び第２のＣＶ変換回路（７Ｑ）は、固定電極（５１）又は可動電極（６１）に電気的に接続される入力端子と、固定電極（５１）と可動電極（６１）との間の静電容量（Ｃ_０）に応じた電圧を出力する出力端子と、を含む。差動アンプ（４６）は、第１のＣＶ変換回路（７Ｐ）の出力端子から出力される電圧と第２のＣＶ変換回路（７Ｑ）の出力端子から出力される電圧との差分電圧を処理部（３）へ出力する。コンデンサ（４５）は、第１電極（４５１）と、第２電極（４５２）と、を含む。第１電極（４５１）は、固定電極（５１）に電気的に接続されている。第２電極（４５２）は、第１電極（４５１）と対向している。切替部（４０）は、第１状態と、第２状態と、を切り替える。第１状態は、第２電極（４５２）を第１のＣＶ変換回路（７Ｐ）の入力端子に電気的に接続し、可動電極（６１）を第２のＣＶ変換回路（７Ｑ）の入力端子に電気的に接続する状態である。第２状態は、第２電極（４５２）を第２のＣＶ変換回路（７Ｑ）の入力端子に電気的に接続し、可動電極（６１）を第１のＣＶ変換回路（７Ｐ）の入力端子に電気的に接続する状態である。

【0116】

上記の構成によれば、検出信号（Ａ２）のノイズ及びオフセット誤差を低減できる。

【0117】

第６の態様以外の構成については、慣性力センサ（１、１Ａ、１Ｂ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

【0118】

また、第９の態様に係る慣性力検出方法は、信号生成ステップと、処理ステップと、を含む。信号生成ステップでは、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）へ出力する信号を生成する。検出部（４、４Ａ、４Ｂ）は、慣性力を電気信号に変換する。処理ステップでは、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）から出力される電気信号を処理する。検出部（４、４Ａ、４Ｂ）は、固定電極（５１）と、可動電極（６１）と、を有する。可動電極（６１）は、固定電極（５１）に対向している。可動電極（６１）は、固定電極（５１）との対向方向において固定電極（５１）に対して移動可能である。信号生成ステップは、ドライブ電圧生成ステップ（ＳＴ１）と、テスト電圧生成ステップ（ＳＴ２）と、を有する。ドライブ電圧生成ステップ（ＳＴ１）では、第１の周波数のドライブ電圧（Ｄ１）を固定電極（５１）に印加し可動電極（６１）を振動させる。テスト電圧生成ステップ（ＳＴ２）では、第１の周波数よりも低周波の第２の周波数のテスト電圧（Ｔ１）を固定電極（５１）に印加し可動電極（６１）を振動させる。処理ステップは、検出処理（ＳＴ４）と、診断処理（ＳＴ５）と、を有する。検出処理（ＳＴ４）では、検出信号（Ａ２）に基づいて、固定電極（５１）と可動電極（６１）との間の静電容量（Ｃ_０）を検出する。検出信号（Ａ２）は、可動電極（６１）から出力される電気信号のうち可動電極（６１）に加えられた慣性力の成分である。診断処理（ＳＴ５）では、診断信号（Ｔ２）に基づいて、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）の異常を診断する。診断信号（Ｔ２）は、可動電極（６１）から出力される電気信号のうち第２の周波数の成分である。

【0119】

上記の構成によれば、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）が、ドライブ電圧（Ｄ１）が印加される電極とテスト電圧（Ｔ１）が印加される電極とをそれぞれ有する場合と比較して、検出部（４、４Ａ、４Ｂ）の構成を簡略化することができる。

【0120】

上記態様に限らず、実施形態に係る慣性力センサ（１、１Ａ、１Ｂ）の種々の構成（変形例を含む）は、慣性力検出方法にて具現化可能である。

【符号の説明】

【0121】

１、１Ａ、１Ｂ 慣性力センサ
２ 信号生成部
３ 処理部
４、４Ａ、４Ｂ 検出部
７Ｐ 第１のＣＶ変換回路
７Ｑ 第２のＣＶ変換回路
１０ 慣性力検出回路
２１ ドライブ電圧生成部
２２ テスト電圧生成部
３１ 検出処理部
３２ 診断処理部
４０ 切替部
４５ コンデンサ
４６ 差動アンプ
５１ 固定電極
６１ 可動電極
４５１ 第１電極
４５２ 第２電極
Ａ２ 検出信号
Ｃ_０ 静電容量
Ｄ１ ドライブ電圧
ＳＴ１ ドライブ電圧生成ステップ
ＳＴ２ テスト電圧生成ステップ
ＳＴ４ 検出処理
ＳＴ５ 診断処理
Ｔ１ テスト電圧
Ｔ２ 診断信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】