(実施の形態1)
 図1は本発明の実施の形態1における加速度� �ンサ1001の電気回路図である。加速度センサ1 001は、交流バイアス電圧を出力するドライブ 回路21と、交流バイアス電圧信号が入力され� ��検知素子22と、検知素子22に接続された入力 端を有する電流-電圧変換器23と、電流-電圧� �換器23の出力端に接続された入力端25Aを有す る演算増幅器25と、演算増幅器25の入力端25B� �接続された基準電圧素子24、演算増幅器25の� ��力端25Cに結合する同期復調器26と、同期復� �器26に電気的に接続されたセンサ出力端子27� ��を備えている。演算増幅器25の出力端25Cと� �期復調器26との間には位相遷移器35が接続さ� ��ている。

 ドライブ回路21は可変電圧素子28を有し、 交流バイアス電圧のバイアス電圧は可変であ る。具体的には、ドライブ回路21は、発振器3 0と、発振器30からの出力が入力される反転入 力端である入力端31Aを有する演算増幅器31と� ��基準電圧Vrefを発生する基準電圧素子32と、� ��変電圧を発生する可変電圧素子28とを有す� �。基準電圧Vrefは例えば2.5Vの仮想グランド電 位である。基準電圧素子32からの基準電圧Vref と可変電圧素子28からの可変電圧とは選択的� ��演算増幅器31の非反転入力端である入力端31 Bに入力される。演算増幅器31の出力端には検 知素子22に電気的に接続されている。可変電� ��を変えることにより、ドライブ回路21の出� �する交流バイアス電圧のバイアス電圧を変� �ることができる。

 検知素子22は、ドライブ回路21からの交流 バイアス電圧が入力される固定電極22A及び、 固定電極22Aに対向するよう配置されている可 動電極22Bを有する。可動電極22Bは電流-電圧� �換器23に接続されている。

 可動電極22Bは、加速度に起因して固定電� ��22Aとの距離を変化させる構成とすることに� ��り、固定電極22Aと可動電極22Bとの間に発生� ��る容量値を変化させる。

 演算増幅器25の出力端には故障検知部29が 接続されている。故障検知部29は、ドライブ� ��路21が出力する交流バイアス電圧のバイア� �電圧値を所定の電圧値にした際に演算増幅� �25の出力する交流電圧の振幅が所定の電圧範 囲内に無いと判断した場合には、故障検知信 号を出力する。また、故障検知部29は、ドラ� ��ブ回路21が出力する交流バイアス電圧のバ� �アス電圧値を所定の電圧値にした際に演算� �幅器25の出力する交流電圧の振幅が所定の範 囲内にあると判断した場合には、故障検知信 号を出力しない。演算増幅器25は電流-電圧変 換器23が出力する電圧に応じた電圧を出力す� ��。

 具体的には、検知素子22が正常に動作し� �いる場合には、ドライブ回路21の出力する交 流バイアス電圧のバイアス電圧値を高くする と、それに伴って固定電極22Aと可動電極22Bと の距離が短くなる。これにより固定電極22Aと 可動電極22B間の容量値が高くなり、演算増幅 器25の出力する交流電圧の振幅が大きくなる� ��検知素子22内に故障が有り、可動電極22Bが� �動しない場合には、ドライブ回路21の出力す る交流バイアス電圧のバイアス電圧値を高く しても演算増幅器25の出力する交流電圧の振� ��が所定の範囲に達しない。演算増幅器25の� �力する交流電圧の振幅が所定の範囲に達し� �かったことを故障検知部29が検知すると故障 検知信号を出力する。検知素子22内に故障が� ��く、可動電極22Bが可動する場合には、ドラ� ��ブ回路21の出力する交流バイアス電圧のバ� �アス電圧値を高くすると演算増幅器25の出力 する交流電圧の振幅が所定の範囲に達する。 演算増幅器25の出力する交流電圧の振幅が所� ��の範囲に達したことを故障検知部29が検知� �ると故障検知信号を出力しない。

 加速度センサ1001では、1つの可変電圧素� �28を備えたドライブ回路21の出力する電圧の� ��を可変とすることで、検知素子1の故障を検 知することができる。可変電圧素子28はある� ��度の体積を通常有するので、加速度センサ1 001は2つ以上の可変電圧素子を備える必要が� �く、その結果として、小型化することがで� �る。

 図2は実施の形態1における他の加速度セ� �サ1001Aの電気回路図である。図2において、� �1に示す加速度センサ1001と同じ部分には同じ 参照番号を付し、その説明を省略する。図1� �示す加速度センサ1001はアナログ回路で構成� ��れている。加速度センサ1001Aは図1に示す加� ��度センサ1001の演算増幅器25と同期復調器26� �代わりにアナログーデジタル(A/D)変換器142A� �、デジタル演算部143Aと、インターフェース� ��144Aとを備える。アナログーデジタル変換器 142Aは電流―電圧変換器23の出力する電圧値を デジタル信号に変換する。デジタル演算部143 Aはアナログーデジタル変換器142Aの出力を同� ��復調するデジタル同期復調器とデジタルフ� ��ルタとを含む。インターフェース部144Aはデ ジタル演算部143Aから出力される信号を所望� �デジタル出力形式の信号に変換する。この� �うに、図2に示す加速度センサ1001Aはデジタ� �回路として構成され、加速度センサ1001と同� ��の効果を有する。

 (実施の形態2)
 図3は本発明の実施の形態2における加速度� �ンサ1002の電気回路図である。図3において、 図1に示す実施の形態1における加速度センサ1 001と同じ部分には同じ参照番号を付し、その 説明を省略する。検知素子122は、固定電極22A と、固定電極22Aに対向する可動電極33A、33B、 33C、33Dとを有する。可動電極33A、33B、33C、33D は電流-電圧変換器34A、34B、34C、34Dの入力端� �それぞれ接続されている。電流-電圧変換器3 4A、34B、34C、34Dの出力端は演算増幅器25の入� �端25Aに接続されている。演算増幅器25は電流 -電圧変換器34A、34B、34C、34Dが出力する電圧� �加算する加算器として機能している。

 加速度センサ1002の加速度を検知する動作 について説明する。演算増幅器31の入力端31B� ��基準電圧素子32に接続されている。図4は加� ��度センサ1002が加速度を検知する場合の電圧 を示す。発振器30は正弦波の交流である電圧V oを出力する。電圧Voは演算増幅器31の反転入� ��端である入力端31Aに入力される。演算増幅� ��31は、正弦波である電圧Voを反転させた電圧 Vpを検知素子122の固定電極22Aに印加する。

 検知素子122の固定電極22Aと可動電極33Aと� ��間隔で決定される容量値と電圧Vpに基づき� �動電極33Aから正弦波の電流が出力される。� �の電流は電流-電圧変換器34Aで電圧Vqに変換� �れて出力される。電流-電圧変換器34Aは、基� ��電圧Vrefを発生する基準電圧素子32Aと、反転 入力端と非反転入力端と出力端とを有する演 算増幅器134Aと、演算増幅器134Aの出力端と反� ��入力端との間に接続された抵抗234Aとを有す る。可動電極33Aは演算増幅器134Aの反転入力� �に接続されている。基準電圧素子32Aは演算� �幅器134Aの非反転入力端に接続されている。� ��算増幅器134Aは出力端から電圧Vqを出力する� ��

 同様に、固定電極22Aと可動電極33Bとの間� ��で決定される容量値と電圧Vpに基づき可動� �極33Bから正弦波の電流が出力される。この� �流は電流-電圧変換器34Bで電圧Vrに変換され� �出力される。電流-電圧変換器34Bは、基準電� ��Vrefを発生する基準電圧素子32Bと、反転入力 端と非反転入力端と出力端とを有する演算増 幅器134Bと、演算増幅器134Bの出力端と反転入� ��端との間に接続された抵抗234Bとを有する。 可動電極33Bは演算増幅器134Bの反転入力端に� �続されている。基準電圧素子32Bは演算増幅� �134Bの非反転入力端に接続されている。演算� ��幅器134Bは出力端から電圧Vrを出力する。

 また、固定電極22Aと可動電極33Cとの間隔� ��決定される容量値と電圧Vpに基づき可動電� �33Cから正弦波の電流が出力される。この電� �は電流-電圧変換器34Cで電圧Vsに変換されて� �力される。電流-電圧変換器34Cは、基準電圧V refを発生する基準電圧素子32Cと、反転入力端 と非反転入力端と出力端とを有する演算増幅 器134Cと、演算増幅器134Cの出力端と反転入力� ��との間に接続された抵抗234Cとを有する。可 動電極33Cは演算増幅器134Cの反転入力端に接� �されている。基準電圧素子32Cは演算増幅器13 4Cの非反転入力端に接続されている。演算増� ��器134Cは出力端から電圧Vsを出力する。

 また、固定電極22Aと可動電極33Dとの間隔� ��決定される容量値と電圧Vpに基づき可動電� �33Dから正弦波の電流が出力される。この電� �は電流-電圧変換器34Dで電圧Vtに変換されて� �力される。電流-電圧変換器34Dは、基準電圧V refを発生する基準電圧素子32Dと、反転入力端 と非反転入力端と出力端とを有する演算増幅 器134Dと、演算増幅器134Dの出力端と反転入力� ��との間に接続された抵抗234Dとを有する。可 動電極33Dは演算増幅器134Dの反転入力端に接� �されている。基準電圧素子32Dは演算増幅器13 4Dの非反転入力端に接続されている。演算増� ��器134Dは出力端から電圧Vtを出力する。

 電圧Vq、Vr、Vs、Vtは演算増幅器25の反転入 力端である入力端25Aに加算されて入力され、 演算増幅器25は出力端25Cから電圧Vuを出力す� �。

 演算増幅器25から出力された電圧Vuが、演 算増幅器25と同期復調器26との間に介在させ� �位相遷移器35に入力される。位相遷移器35は� ��ドライブ回路21の出力する電圧Vpが基準電圧 と交差するゼロクロス点と演算増幅器25の出� ��する電圧Vuが基準電圧Vrefと交差するゼロク� ��ス点とを合わせて電圧Vp、Vuの位相を整合さ せるように、電圧Vuの位相を遷移させて電圧V vを同期復調器26に出力する。

 同期復調器26はドライブ回路21から出力さ れた電圧Vpを基準信号として位相遷移器35か� �出力された電圧Vvを同期検波し、電圧Vvのマ� ��ナス側の部分をプラス側に反転して、電圧V wを増幅器36に出力する。

 増幅器36は同期復調器26から出力された電 圧Vwを平滑化して、電圧Vxをセンサ出力端子27 から出力する。

 図4に示すように、加速度が時点t4におい� ��低下すると、図3に示す固定電極22Aと可動電 極33Aとの間隔と、固定電極22Aと可動電極33Bと の間隔と、固定電極22Aと可動電極33Cとの間隔 と、固定電極22Aと可動電極33Dとの間隔が広が り、容量値が小さくなる。それに伴って、電 流-電圧変換器34A、34B、34C、34Dから出力され� �電圧Vq、Vr、Vs、Vtの振幅は小さくなる。これ に連動して、演算増幅器25が出力する電圧Vu� �振幅と、位相遷移器35の出力する電圧Vvの振� ��と、同期復調器26の出力する電圧Vwの振幅を 、増幅器36から出力される電圧Vxが低下し、� �圧Vx値の低下から加速度の変化を検知するこ とができる。

 次に加速度センサ1002が故障を検知する動 作について説明する。図3に示す演算増幅器31 の入力端31Bは可変電圧素子28に接続される。� ��5は加速度センサ1002が故障を検知する場合� �電圧を示す。

 図3に示す発振器30は正弦波の電圧Voを出� �する。正弦波の電圧Voは演算増幅器31の反転� ��力端である入力端31Aに入力され、演算増幅� ��31は電圧Voを反転した電圧Vpを出力する。

 電圧Vpが検知素子22の固定電極22Aに印加さ れる。固定電極22Aと可動電極33Aとの間隔と固 定電極22Aと可動電極33Bとの間隔と固定電極22A と可動電極33Cとの間隔と固定電極22Aと可動電 極33Dとの間隔とでそれぞれ決定される容量値 と電圧Vpに基づき検知素子22の可動電極33A、33 B、33C、33Dから正弦波の電流が出力される。� �れらの電流は電圧変換器34A、34B、34C、34Dで� �圧Vq、Vr、Vs、Vtにそれぞれ変換されて演算増 幅器25の入力端25Aに出力される。演算増幅器2 5は図5に示す電圧Vuを出力端25Cから出力する� �

 図5に示すように、時点t4においてドライ� ��回路21の可変電圧素子28の電圧を低くすると 、演算増幅器31の出力端すなわちドライブ回� ��41から出力される電圧Vpの直流バイアス電圧 が低くなる。これにより固定電極22Aと可動電 極33Aとの間隔と固定電極22Aと可動電極33Bとの 間隔と固定電極22Aと可動電極33Cとの間隔と固 定電極22Aと可動電極33Dとの間隔とが広がり、 容量値が小さくなる。それに伴って、電流-� �圧変換器34A、34B、34C、34Dから出力される電� �Vq、Vr、Vs、Vtの振幅は小さくなり、これに連 動して、演算増幅器25の出力する電圧Vuの振� �が低下する。電圧Vuの振幅の低下を故障検知 部29が検知し、電圧Vuの最大値が所定の範囲� �にあると判断すると故障はないものと判断� �、故障検知信号を出力しない。

 一方、検知素子122に故障が有る場合、例� ��ば可動電極33A、33B、33C、33Dの内の少なくと� ��1つが故障している場合においては、演算増 幅器25から出力される電圧Vuが小さくなる。� �圧Vuの最大値が上述の所定の範囲内に無いと 故障検知部29が判断した場合には、故障検知� ��号を出力する。

 このような構成により、加速度センサ1002 は、ドライブ回路21の出力する電圧Vpのみを� �変とすることで、検知素子122の故障を検知� �ることができ、可動電極33A~33Dの数の可変電� ��素子28を必要としない。可変電圧素子28はあ る程度の体積を有するので、加速度センサ100 2を小型化することができる。

 図6は実施の形態2における他の加速度セ� �サ1002Aの電気回路図である。図6において、� �3に示す加速度センサ1002と同じ部分には同じ 参照番号を付し、その説明を省略する。図3� �示す加速度センサ1002はアナログ回路で構成� ��れている。加速度センサ1002Aは図3に示す加� ��度センサ1002の演算増幅器25と同期復調器26� �代わりにアナログーデジタル変換器142Bと、� ��ジタル演算部143Bと、インターフェース部144 Bとを備える。アナログーデジタル変換器142B� ��電流―電圧変換器34A、34B、34C、34Dの出力す� ��電圧Vq、Vr、Vs、Vtを加算した電圧をデジタ� �信号に変換する。デジタル演算部143Bはアナ� ��グーデジタル変換器142Bの出力を同期復調す るデジタル同期復調器とデジタルフィルタと を含む。インターフェース部144Bはデジタル� �算部143Bから出力される信号を所望のデジタ� ��出力形式の信号に変換する。このように、� ��6に示す加速度センサ1002Aはデジタル回路と� ��て構成され、加速度センサ1002と同様の効果 を有する。

 (実施の形態3)
 図7は本発明の実施の形態3における加速度� �ンサ1003の電気回路図である。加速度センサ1 003は、検知素子42と、可変のバイアス電圧を� ��する交流バイアス電圧を発生して検知素子4 2の固定電極42Aに印加するドライブ回路41と、 検知素子42の可動電極43A、43B、43C、43Dにそれ� ��れ接続された入力端を有する電流-電圧変換 器44A、44B、44C、44Dと、差動増幅器45、48を備� �る。差動増幅器45、48は演算増幅器で構成さ� ��ている。

 差動増幅器45の反転入力端である入力端45 Aには電流-電圧変換器44A、44Bの出力端が接続� ��れている。差動増幅器45の非反転入力端で� �る入力端45Bには電流-電圧変換器44C、44Dの出� ��端が接続されている。差動増幅器45の入力� �45Aと出力端45Cとの間には抵抗45Dが接続され� �いる。差動増幅器45の非反転入力端である入 力端45Bと基準電圧Vrefを発生する基準電圧素� �46との間には抵抗45Eが接続されている。差動 増幅器45の出力端45Cは位相遷移器58を介して� �期復調器47の入力端47Aに接続されている。基 準電圧Vrefは例えば2.5Vの仮想グランド電位で� ��る。同期復調器47の入力端47Bはドライブ回� �41が接続されている。同期復調器47の出力端4 7Cは増幅器60に接続されている。増幅器60はセ ンサ出力端子51Aに接続されている。

 差動増幅器48の反転入力端である入力端48 Aには電流-電圧変換器44A、44Dの出力端が接続� ��れている。差動増幅器48の非反転入力端で� �る入力端48Bには電流-電圧変換器44B、44Cの出� ��端が接続されている。差動増幅器48の入力� �48Aと出力端48Cとの間には抵抗48Dが接続され� �いる。差動増幅器48の非反転入力端である入 力端48Bと基準電圧Vrefを発生する基準電圧素� �49との間には抵抗48Eが接続されている。差動 増幅器48の出力端48Cは位相遷移器59を介して� �期復調器50の入力端50Aに接続されている。同 期復調器50の入力端50Bはドライブ回路41が接� �されている。同期復調器50の出力端50Cは増幅 器61に接続されている。増幅器61はセンサ出� �端子51Bに接続されている。

 ドライブ回路41は可変電圧素子52を有し、 交流バイアス電圧のバイアス電圧を可変にし ている。具体的には、ドライブ回路41は、正� ��波の電圧Vaを発生する発振器53と、発振器53� ��出力する電圧Vaが入力される反転入力端で� �る入力端54Aを有する演算増幅器54と、基準電 圧Vrefを発生する基準電圧素子55と、可変電圧 を発生する可変電圧素子52とを備える。演算� ��幅器54の非反転入力端である入力端54Bには� �基準電圧素子55からの基準電圧Vrefと可変電� �素子52からの可変電圧が選択的に入力される 。演算増幅器54の出力端には検知素子42の固� �電極42Aに電気的に接続されており、演算増� �器54は交流バイアス電圧Vbを固定電極42Aに印� ��する。

 図8は検知素子42の分解斜視図である。図8 において、互いに直角のX軸とY軸とZ軸とを定 義する。検知素子42は、支持部342と、支持部3 42から延びるU字形状を有するアーム242A~242Dと 、アーム242A~242Dにそれぞれ接続された錘部742 A~742Dと、支持部342からX軸の方向で互いに反� �の方向に延びるアーム442A、442Bと、アーム442 A、442Bに接続された枠形状を有する保持体542� ��、錘部742A~742DにZ軸の方向で対向する基板642 を備える。アーム242A~242Dは、Y軸の方向に延� �る互いに平行な部分を有して実質的にU字形� ��を有する。錘部742A、742BはX軸の方向に配列� ��れている。錘部742C、742DはX軸の方向に配列� ��れている。錘部742A、742DはY軸の方向に配列� ��れている。錘部742B、742CはY軸の方向に配列� ��れている。可動電極43A~43Dは錘部742A~742Dにそ れぞれ設けられている。可動電極43A、43BはX� �の方向に配列されている。可動電極43C、43D� �X軸の方向に配列されている。可動電極43A、4 3DはY軸の方向に配列されている。可動電極43B 、43CはY軸の方向に配列されている。可動電� �43A、43B、43C、43Dは固定電極42Aに対向する。

 可動電極43A、43B、43C、43Dは検知素子42に� �えられた加速度に起因して変位して、固定� �極42Aとの距離を変化させ、固定電極42Aと可� �電極43A、43B、43C、43Dとの間に発生する容量� �を変化させる。

 差動増幅器45の出力端45Cには故障検知部56 が接続されており、差動増幅器48の出力端48C� ��は故障検知部57が接続されている。ドライ� �回路41から出力される電圧Vbを所定の電圧値� ��した際に、差動増幅器45の出力する電圧が� �定の範囲内に無いと故障検知部56が判断した 場合には、故障検知部56は故障検知信号を出� ��する。また、ドライブ回路41から出力され� �電圧Vbを所定の電圧値にした際に、差動増幅 器48の出力する電圧が所定の範囲内に無いと� ��障検知部57が判断した場合には、故障検知� �57が故障検知信号を出力する。

 次に、加速度センサ1003がY軸の方向の加� �度を検知する動作について説明する。図7に� ��す演算増幅器54の入力端54Bは基準電圧素子55 に接続されている。図9は、Y軸の方向の加速� ��が検知素子42に加えられたときの加速度セ� �サ1003の電圧を示す。時点t0~t4では加速度が� �知素子42に加わっておらず、時点t4~t7でY軸の 方向の加速度が加わっている。

 図7に示すドライブ回路41の発振器53は正� �波の電圧Vaを出力する。電圧Vaは演算増幅器5 4の反転入力端である入力端54Aに入力され、� �算増幅器54は出力端から、電圧Vaを反転させ� ��電圧Vbを出力する。

 電圧Vbが検知素子42の固定電極42Aに印加さ れると、可動電極43A~43Dのそれぞれと固定電� �42Aとの間隔で決定される容量値と、固定電� �42Aに印加される電圧Vbに基づき可動電極43A、 43B、43C、43Dから正弦波の電流がそれぞれ出力 される。これらの正弦波の電流は電流-電圧� �換器44A、44B、44C、44Dで電圧Vc、Vd、Ve、Vfに変 換される。

 電圧Vc、Vdが加算されて差動増幅器45の入� ��端45Aに入力される。電圧Ve、Vfが加算されて 差動増幅器45の入力端45Bに入力される。

 同時に、電圧Vc、Vfが加算されて差動増幅 器48の入力端48Aに入力される。電圧Vd、Veが加 算されて差動増幅器48の入力端48Bに入力され� ��。

 加速度が加わっていない時点t0~t4では、� �動増幅器45、48は電流-電圧変換器44A~44Dの出� �する電圧Vc~Vfを相殺し、差動増幅器45は基準� ��圧素子46が発生する基準電圧Vrefを出力端45C� ��ら出力し、差動増幅器48は基準電圧素子49が 発生する基準電圧Vrefを出力端48Cから出力す� �。

 差動増幅器45、48がそれぞれ出力する電圧 Vg、Viが、差動増幅器45、48と同期復調器47、50 との間に接続された位相遷移器58、59にそれ� �れ入力される。位相遷移器58は、同期復調器 47が電圧Vbを基準として差動増幅器45から出力 する電圧を同期検波するために、差動増幅器 45から出力される電圧Vgの位相を遷移させて� �ドライブ回路41から出力される電圧Vbが基準� ��圧Vrefと交差するゼロクロス点と電圧Vgが基� ��電圧Vrefと交差するゼロクロス点とを合わせ て電圧Vb、Vgの位相を整合させ、電圧Viを出力 する。同様に、位相遷移器59は、同期復調器5 0が電圧Vbを基準として差動増幅器48から出力� ��る電圧を同期検波するために、差動増幅器4 8から出力される電圧Vhの位相を遷移させて、 ドライブ回路41から出力される電圧Vbが基準� �圧Vrefと交差するゼロクロス点と電圧Vhが基� �電圧Vrefと交差するゼロクロス点とを合わせ� ��電圧Vb、Vhの位相を整合させ、電圧Vjを出力� ��る。

 なお、図7に示す加速度センサ1003では位� �遷移器58は差動増幅器45と同期復調器47との� �に接続されているが、ドライブ回路41と同期 復調器47との間に接続されていてもよい。同� ��に、図7に示す加速度センサ1003では位相遷� �器59は差動増幅器48と同期復調器50との間に� �続されているが、ドライブ回路41と同期復調 器50との間に接続されていてもよい。

 位相遷移器58、59から出力された電圧Vi、V jが同期復調器47、50に入力される。同期復調� ��47、50は、上述の通り電圧Vbを基準にしてそ� ��ぞれ電圧Vi、Vjの同期検波を行い、電圧Vk、V lをそれぞれ出力する。具体的には、同期復� �器47は電圧Viのマイナス側の部分をプラス側� ��反転して電圧Vkを発生する。同期復調器50は 電圧Vjのマイナス側の部分をプラス側に反転� ��て電圧Vlを発生する。

 同期復調器47、50から出力される電圧Vk、V lは増幅器60、61にそれぞれ入力される。増幅� ��60、61は、電圧Vk、Vlをそれぞれ平滑化して� �圧Vm、Vnをそれぞれセンサ出力端子51A、51Bか� ��出力する。図9に示すように、加速度が加え られていない時点t0~t4では増幅器60、61から出 力される電圧Vm、Vnは基準電圧Vref(仮想グラン ド)である。

 時点t4においてY軸方向の加速度が検知素� ��42に加わると、可動電極43A、43Bが浮き上が� �て固定電極42Aに近づき、可動電極43A、43Bの� �れぞれと固定電極42Aとの間隔が狭くなる。� �方、可動電極43C、43Dは固定電極42Aから遠ざ� �り、可動電極43C、43Dのそれぞれと固定電極42 Aとの間隔は広くなる。

 これらの間隔の変化により、可動電極43A~ 43Dのそれぞれと固定電極42A間の容量値が変化 し、電流-電圧変換器44A、44Bが出力する電圧Vc 、Vdの振幅が時点t4から大きくなる。一方、� �流-電圧変換器44C、44Dが出力する電圧Ve、Vfの 振幅は時点t4から小さくなる。

 振幅が大きくなった電圧Vc、Vdが差動増幅 器45の入力端45Aに入力され、振幅が小さくな� ��た電圧Ve、Vfが差動増幅器45の入力端45Bに入� ��されている。差動増幅器45が出力する電圧Vg は時点t4から正弦波となる。正弦波の電圧Vg� �位相遷移器58、同期復調器47、増幅器60を経� �して電圧Vmとしてセンサ出力端子51Aから出力 され、電圧Vmは時点t4から基準電圧Vrefより高� ��なる。

 一方、振幅が大きくなった電圧Vcと振幅� �小さくなった電圧Vfは差動増幅器48の入力端4 8Aに入力され、振幅が大きくなった電圧Vdと� �幅が小さくなった電圧Veが差動増幅器48の入� ��端48Bに入力される。差動増幅器48が出力す� �電圧Vhは時点t4~t7でも基準電圧Vrefであり変化 しない。したがって、センサ出力端子51Bから 出力される電圧Vnも時点t0~t7で変化しない。

 センサ出力端子51A、51Bから出力される電� ��Vm、Vnから、Y軸の方向の加速度が検知素子42 に加わったことを検知することができる。こ の加速度と反対の方向の加速度が検知素子42� ��加わった場合には、可動電極43A~43Dの変位す る方向は上述と逆になり、電圧Vmが変化する� ��向が図9に示す方向と逆になる。

 次に、加速度センサ1003がX軸の方向の加� �度を検知する動作について説明する。図7に� ��す演算増幅器54の入力端54Bは基準電圧素子55 に接続されている。図10は、X軸の方向の加速 度が検知素子42に加えられたときの加速度セ� ��サ1003の電圧を示す。時点t0~t4では加速度が� ��知素子42に加わっておらず、時点t4~t7でX軸� �方向の加速度が加わっている。X軸の方向の� ��速度が検知素子42に加わると、可動電極43A� �43Dが浮き上がって固定電極42Aに近づき、可� �電極43A、43Dのそれぞれと固定電極42Aとの間� �が狭くなる。一方、可動電極43A、43Dは固定� �極42Aから遠ざかり、可動電極43B、43Cと固定� �極42Aとの間隔は狭くなる。

 これらの間隔の変化により、可動電極43A~ 43Dのそれぞれと固定電極42A間の容量値が変化 し、電流-電圧変換器44A、44Dが出力する電圧Vc 、Vfの振幅は時点t4から大きくなり、電流-電� ��変換器44B、44Cが出力する電圧Vd、Veの振幅は 時点t4から小さくなる。

 振幅が大きくなった電圧Vc、Vfが差動増幅 器48の入力端48Aに入力され、振幅が小さくな� ��た電圧Vd、Veが差動増幅器48の入力端48Bに入� ��されている。差動増幅器48が出力する電圧Vh は時点t4から正弦波となる。正弦波の電圧Vh� �、位相遷移器59、同期復調器50、増幅器61を� �由して電圧Vnとなり、電圧Vnは時点t4から基� �電圧Vrefより高くなる。

 一方、振幅が大きくなった電圧Vcと振幅� �小さくなった電圧Vdが差動増幅器45の入力端4 5Aに入力され、振幅が大きくなった電圧Vfと� �幅が小さくなった電圧Veが差動増幅器45の入� ��端45Bに入力されている。差動増幅器45が出� �する電圧Vgは時点t4~t7でも基準電圧Vrefであり 変化しない。したがって、センサ出力端子51A から出力される電圧Vmも時点t0~t7で変化しな� �。

 センサ出力端子51A、51Bから出力される電� ��Vm、Vnから、X軸の方向の加速度が検知素子42 に加わったことを検知することができる。こ の加速度と反対の方向の加速度が検知素子42� ��加わった場合には、可動電極43A~43Dの変位す る方向は上述と逆になり、電圧Vnが変化する� ��向が図9に示す方向と逆になる。

 次に、故障を検知する際の加速度センサ1 003の動作について説明する。なお、故障を検 知する際には、演算増幅器54の入力端54Bは可� ��電圧素子52に接続される。図11は、故障を検 知するときの加速度センサ1003の電圧を示す� �なお、故障を検知する際には、加速度は検� �素子42に加えられていない。

 発振器53は正弦波の電圧Vaを演算増幅器54� ��反転入力端である入力端54Aに入力される。� ��点t0~t4では、可変電圧素子52が出力する電圧 Vzは基準電圧Vrefであり、演算増幅器54は出力� ��から、発振器53からの正弦波の電圧Vaを反転 させた電圧Vbを出力する。

 電圧Vbが検知素子42の固定電極42Aに印加さ れると、可動電極43A~43Dのそれぞれと固定電� �42Aの間隔で決定される容量値と、電圧Vbに基 づき検知素子42の可動電極43A~43Dから正弦波の 電流が出力される。電流-電圧変換器44A~44Dは� ��動電極43A~43Dからの正弦波の電流を電圧Vc~Vf� ��それぞれ変換する。

 電圧Vc、Vdが加算されて差動増幅器45の入� ��端45Aに入力され、電圧Ve、Vfが加算されて差 動増幅器45の入力端45Bに入力される。

 同時に、電圧Vc、Vfが加算されて差動増幅 器48の入力端48Aに入力され、電圧Vd、Veが加算 されて差動増幅器48の入力端48Bに入力される� ��

 時点t4においてドライブ回路41の可変電圧 素子52の電圧Vzを高くすると、可動電極43A~43D� ��それぞれと固定電極42Aとの間隔が狭まり、� ��動電極43A~43Dのそれぞれと固定電極42A間の容 量値が大きくなる。それに伴って、電流-電� �変換器44A~44Dから出力される電圧Vc~Vfの振幅� �大きくなる。

 検知素子42に故障が無い場合、差動増幅� �45、48は電圧Vc~Vfの振幅の変化を互いに相殺� �るので、差動増幅器45、48がそれぞれ出力す� ��電圧Vg、Vhは時点t4~t7においても時点t0~t4か� �変化せずに所定の範囲δV内におさまる。故� �検知部56、57は電圧Vg、Vhは時点t4~t7において� ��定の範囲δV内におさまっていることを検知� ��ると、検知素子42に故障はないものと判断� �、故障検知信号を出力しない。

 一方、検知素子42に故障が有る場合、例� �ば可動電極43A~43Dのうちの少なくとも1つが故 障している場合では、差動増幅器45は電流-電 圧変換器44A~44Dが出力する電圧Vc~Vfを相殺せず 、時点t0から電圧Vgの振幅が所定の範囲δVに� �さまらないので、故障検知部56は故障を検知 することができ、故障検知信号を出力する。 また、差動増幅器48は電流-電圧変換器44A~44D� �出力する電圧Vc~Vfを相殺せず、時点t0から電� ��Vhの振幅が所定の範囲δVにおさまらないの� �、故障検知部57は故障を検知することができ 、故障検知信号を出力する。さらに、ドライ ブ回路41の可変電圧素子52の電圧Vzを高くする 時点t4で、差動増幅器45、48の出力する電圧Vg� ��Vhの振幅が大きくなり、故障検知部56、57は� ��り容易に故障を検知することができる。

 このように、加速度センサ1003はある程度 の体積を有する可変電圧素子28の故障検知を� ��的として2つ以上設ける必要が無く、その結 果として小型化することができ、さらに、X� �とY軸の2軸の加速度の検知することができる 。

 図12は実施の形態3における他の加速度セ� ��サ1003Aの電気回路図である。図12において、 図7に示す加速度センサ1003と同じ部分には同� ��参照番号を付し、その説明を省略する。図7 に示す加速度センサ1003はアナログ回路で構� �されている。加速度センサ1003Aは図7に示す� �速度センサ1003の差動増幅器45、48と同期復調 器47、50の代わりにアナログーデジタル変換� �142Cと、デジタル演算部143Cと、インターフェ ース部144Cとを備える。アナログーデジタル� �換器142Cは電流―電圧変換器44A、44B、44C、44D� ��出力する電圧Vc、Vd、Ve、Vfを加算した電圧� �デジタル信号に変換する。デジタル演算部14 3Cはアナログーデジタル変換器142Bの出力を同 期復調するデジタル同期復調器とデジタルフ ィルタとを含む。インターフェース部144Cは� �ジタル演算部143Cから出力される信号を所望� ��デジタル出力形式の信号に変換する。この� ��うに、図12に示す加速度センサ1003Aはデジタ ル回路として構成され、加速度センサ1003と� �様の効果を有する。なお、電流―電圧変換� �は44A~44Dの出力する電圧Vc~Vfの演算は、アナ� �グーデジタル変換器142C、デジタル演算部143C 、インターフェース部144Cのいずれで行って� �良い。ただし、故障検知部57、58が故障を検� ��するためには電圧Vc~Vdの全ての加算をアナ� �グーデジタル変換器142Cで演算する必要があ� ��ので、上述した加速度を検出するための演� ��は、デジタル演算部143Cまたはインターフェ ース部144Cで行う。

 (実施の形態4)
 図13は、本発明の実施の形態4における加速� ��センサ1004の電気回路図である。図13におい� ��、図7に示す実施の形態3による加速度セン� �1003と同じ部分には同じ参照番号を付し、そ� ��説明を省略する。実施の形態4による加速度 センサ1004は、図7に示す実施の形態3による加 速度センサ1003の故障検知部56、57の代わりに� ��障検知部128、129を備える。故障検知部128、1 29は実施の形態3による加速度センサ1003の故� �検知部56、57と同様に、差動増幅器45、48の出 力端45C、48Cにそれぞれ接続されている。

 実施の形態4における加速度センサ1004は� �図9と図10に示す実施の形態3による加速度セ� ��サ1003と同様に図8に示す検知素子42に加えら れたX軸の方向の加速度とY軸の方向の加速度� ��を検出することができる。

 次に加速度センサ1004が故障を検知する動 作について説明する。図14は、故障を検知す� ��ときの加速度センサ1004の電圧を示す。なお 、故障を検知する際には、加速度は検知素子 42に加えられていない。

 発振器53は正弦波の電圧Vaを演算増幅器54� ��反転入力端である入力端54Aに入力される。� ��点t0~t4では、可変電圧素子52が出力する電圧 Vzは基準電圧Vrefであり、演算増幅器54は出力� ��から、発振器53からの正弦波の電圧Vaを反転 させた電圧Vbを出力する。

 電圧Vbが検知素子42の固定電極42Aに印加さ れると、可動電極43A~43Dのそれぞれと固定電� �42Aの間隔で決定される容量値と、電圧Vbに基 づき検知素子42の可動電極43A~43Dから正弦波の 電流が出力される。電流-電圧変換器44A~44Dは� ��動電極43A~43Dからの正弦波の電流を電圧Vc~Vf� ��それぞれ変換する。

 電圧Vc、Vdが加算されて差動増幅器45の入� ��端45Aに入力され、電圧Ve、Vfが加算されて差 動増幅器45の入力端45Bに入力される。

 同時に、電圧Vc、Vfが加算されて差動増幅 器48の入力端48Aに入力され、電圧Vd、Veが加算 されて差動増幅器48の入力端48Bに入力される� ��

 検知素子42に故障が無い場合、差動増幅� �45、48は電圧Vc~Vfの振幅の変化を互いに相殺� �るので、差動増幅器45、48がそれぞれ出力す� ��電圧Vg、Vhは所定の範囲δV内におさまる。故 障検知部56、57は電圧Vg、Vhが所定の範囲δV内� ��おさまっていることを検知すると、検知素� ��42に故障はないものと判断し、故障検知信� �を出力しない。

 一方、検知素子42に故障が有る場合、例� �ば可動電極43A~43Dのうちの少なくとも1つが故 障している場合では、差動増幅器45は電流-電 圧変換器44A~44Dが出力する電圧Vc~Vfを相殺せず 、時点t0から電圧Vgの振幅が所定の範囲δVに� �さまらないので、故障検知部56は故障を検知 することができ、故障検知信号を出力する。 また、差動増幅器48は電流-電圧変換器44A~44D� �出力する電圧Vc~Vfを相殺せず、時点t0から電� ��Vhの振幅が所定の範囲δVにおさまらないの� �、故障検知部57は故障を検知することができ 、故障検知信号を出力する。このように、故 障検知部56、57の少なくとも1つは検知素子42� �故障を検知して、故障検知信号を出力する� �とができる。

 図15は実施の形態4における他の加速度セ� ��サ1004Aの電気回路図である。図15において、 図13に示す加速度センサ1004と同じ部分には同 じ参照番号を付し、その説明を省略する。図 13に示す加速度センサ1004はアナログ回路で構 成されている。加速度センサ1004Aは図13に示� �加速度センサ1004の差動増幅器45、48と同期復 調器47、50の代わりにアナログーデジタル変� �器142Cと、デジタル演算部143Cと、インターフ ェース部144Cとを備える。アナログーデジタ� �変換器142Cは電流―電圧変換器44A、44B、44C、4 4Dの出力する電圧Vc、Vd、Ve、Vfを加算した電� �をデジタル信号に変換する。デジタル演算� �143Cはアナログーデジタル変換器142Bの出力を 同期復調するデジタル同期復調器とデジタル フィルタとを含む。インターフェース部144C� �デジタル演算部143Cから出力される信号を所� ��のデジタル出力形式の信号に変換する。こ� ��ように、図15に示す加速度センサ1004Aはデジ タル回路として構成され、加速度センサ1003� �同様の効果を有する。なお、電流―電圧変� �器は44A~44Dの出力する電圧Vc~Vfの演算は、ア� �ログーデジタル変換器142C、デジタル演算部1 43C、インターフェース部144Cのいずれで行っ� �も良い。ただし、故障検知部128、129が故障� �検知するためには電圧Vc~Vdの全ての加算をア ナログーデジタル変換器142Cで演算する必要� �あるので、上述した加速度を検出するため� �演算は、デジタル演算部143Cまたはインター� ��ェース部144Cで行う。